Wie funktioniert die Aktivkohle?

Aktivkohle kann aus vielen verschiedenen Arten von organischen Materialien hergestellt werden, wie Kokosnussschalen oder andere pflanzliche oder mineralische Stoffe. Im Falle von CPP ist das Ausgangsmaterial ein Polymer. Das Polymer durchläuft zwei Prozessschritte. Zunächst wird es karbonisiert und dann aktiviert. Sowohl die Karbonisierung als auch die Aktivierung finden unter hohen Temperaturen statt und zielen darauf ab, eine hohe Porosität in der Kohlekugel zu erzeugen. In diesen Poren werden die Gasmoleküle gebunden. Dieser Mechanismus wird als Adsorption bezeichnet. Mehr dazu weiter unten.

Gase neigen dazu, sich in der Luft zu verteilen, ohne dass sich die Luft bewegen muss. Ein praktisches Beispiel ist, wenn wir es riechen, dass jemand etwas weiter entfernt eine Orange schält. Gasmoleküle bewegen sich durch sogenannte Brownsche Bewegungen. Es kommt zu kleinen Zusammenstößen zwischen den Molekülen, die sich allmählich im Raum ausbreiten und eine gleichmäßige Konzentration erzeugen.

Moleküle werden auf natürliche Weise durch die „Van-der-Waals-Kräfte“ an Oberflächen adsorbiert.

Wenn die Gasmoleküle auf Aktivkohle treffen, werden die Gasmoleküle an der inneren Oberfläche der Kohlenstoffkugel adsorbiert. Da Aktivkohle eine enorm große innere Oberfläche hat (die normalerweise in m²/g Aktivkohle gemessen wird und über 1000 m²/g betragen kann), hat sie eine sehr große Adsorptionskapazität. Die Gasmoleküle bewegen sich immer weiter in die Poren hinein, wo sie schließlich stecken bleiben. Je enger die Pore im Verhältnis zur Molekülgröße ist, desto stärker ist die Bindung, da die van der Waals-Kräfte aus mehreren Richtungen wirken.