Les granules de charbon GAC (Granular Activated Carbon) sont l'une des catégories principales dans la classification du charbon actif, avec le charbon actif en poudre, formant les formes principales. Il est défini comme un matériau carboné poreux solide d'un diamètre supérieur à 0,1 millimètre, qui forme une structure poreuse développée grâce à des processus d'activation physiques ou chimiques. Comparé au charbon actif en poudre, le GAC présente des caractéristiques telles qu'une plus grande taille de particules, une résistance mécanique élevée et une faible résistance, ce qui le rend irremplaçable dans les scénarios de traitement industriel continu.
Les avantages du GAC résident dans ses propriétés physiques uniques. Les granules de carbone bien-structure micro et mésoporeuse bien développée peuvent adsorber efficacement les polluants organiques, les métaux lourds, etc., et ils sont particulièrement efficaces pour traiter les gaz d'échappement à faible-concentration et à-volume élevé. De plus, sa forme granulaire ne se perd pas facilement dans le flux dynamique d'eau ou d'air, ce qui la rend adaptée à un fonctionnement à long terme- dans des équipements tels que des tours à garnissage et des réservoirs de filtration.
Selon la source des matières premières, le GAC peut être classé en trois grandes catégories. Premièrement, les granulés de carbone à base de charbon-, qui dominent le marché principal, ont un faible coût mais une teneur en cendres relativement élevée et conviennent au traitement des eaux usées industrielles. Deuxièmement, le charbon actif granulaire de coquille de noix de coco, qui présente une résistance élevée et d'excellentes performances d'adsorption, appartient à la catégorie haut de gamme - et est utilisé pour la purification de l'eau potable. Enfin, le charbon actif granulaire de coques de fruits, fabriqué à partir de coques de noix et de coques d'abricots, convient à des scénarios particuliers de traitement de l'eau.
GAC joue également un rôle important dans la gouvernance environnementale. Premièrement, dans le traitement des COV , les lits d'adsorption CAG peuvent capturer efficacement les gaz résiduaires organiques tels que le benzène et les esters dans les usines de produits chimiques, de caoutchouc et de transformation des aliments, particulièrement adaptés aux grands volumes d'air et aux faibles concentrations de gaz résiduaires. Deuxièmement, dans le traitement de l’eau, il peut éliminer le chlore résiduel, les odeurs et les résidus de pesticides, ce qui en fait un matériau clé pour l’approvisionnement en eau municipal et le traitement des eaux usées. Troisièmement, dans le sens de l'innovation technologique, le bio-charbon actif (BAC) forme un système de bio-charbon actif en immobilisant les micro-organismes à la surface du GAC, qui peuvent simultanément réaliser une adsorption physique et une dégradation biologique, prolongeant considérablement la durée de vie du GAC et améliorant l'efficacité du traitement des composés organiques réfractaires tels que phénols. Quatrièmement, en modification fonctionnelle, le GAC peut être utilisé comme support pour des catalyseurs d'oxyde métallique, par exemple : oxyde de cobalt/GAC : active le persulfate pour dégrader les eaux usées de colorant (telles que l'orange de méthyle) ; nickel/GAC (Ni/GAC) : catalyse le persulfate de sodium pour générer des radicaux sulfate, décomposant efficacement les polluants organiques.
Il existe principalement trois processus de préparation principaux pour GAC. La première est la méthode du liant, qui utilise des liants tels que les déchets liquides de pâte au sulfite et l'amidon pour lier les matières premières, puis les carbonise et les forme. Ce procédé est simple mais présente une porosité relativement faible. La seconde est la méthode sans liant-, la méthode d'activation par réactif chimique : en utilisant des activateurs tels que ZnCl₂ et H₃PO₄, le développement des pores est plus approfondi (comme le Norit GAC 1240W). La troisième est la méthode d'activation directe, qui utilise l'activation de la vapeur à haute -température et est plus respectueuse de l'environnement.
L'industrie chinoise du GAC est confrontée au problème d'une compétitivité insuffisante dans les produits haut de gamme-, qui se manifeste principalement dans les aspects suivants : la proportion de GAC à base de charbon-est trop élevée et les matières premières pour les GAC de coques de noix de coco dépendent des importations ; le degré d'automatisation est faible et la cohérence des produits est plus faible que celle des marques internationales. GAC n'est pas seulement un terme matériel mais symbolise également l'évolution du charbon actif d'un adsorbant à une plateforme fonctionnelle. Ses applications transfrontalières dans les domaines de la protection de l'environnement, de l'énergie et de la santé reflètent la logique fondamentale de la science des matériaux visant à réaliser une innovation fonctionnelle grâce à la conception structurelle. À l'avenir, grâce à l'intégration approfondie de la technologie de bio-fixation (telle que le BAC) et de la modification catalytique, le GAC devrait devenir un « transporteur de carbone intelligent » dans la gouvernance environnementale, conduisant à une révolution technologique verte.