активоване

Вугілля та активоване вугілля Ми узагальнюємо його опис та історію на основі опису Бели Ленгьеля в 1940 році, який і сьогодні є цілком правильним.

"Попередником активованого вугілля є тонко подрібнене вугілля. Його століттями виробляли для палива в глибоких лісах шляхом нагрівання деревини в герметичному просторі. У родовищах, що спалюють вугілля, деревина, покрита глинистим грунтом, обвуглена. Цей спосіб виробництва є неекономним і екологічно чистий. Суть давньої технології полягає в тому, що деревина, складена в купу, зовні латалася брудом і глиною, а потім підпалювалась у відповідному каналі, переконуючись у необхідності лише недосконалого горіння. Процес тривав 7- 8 днів і всі цінні газоподібні та рідкі побічні продукти, що утворюються під час обвуглювання, курили у повітрі.

Сучасне виробництво набагато економічніше. Деревина обвуглюється в закритих ретортах зовнішнім випалом, а зовсім недавно обвугленням гарячим негорючим газом, що приводить до деревини, розміщеної в закритому приміщенні. Ці процеси вже гарантують, що побічні продукти не втрачаються: разом із обвугленням, метиловим спиртом або спиртовим спиртом виробляється ацетон, оцтова кислота та деревне вапно, а решта деревної смоли остаточно відновлюється. Окрім виробництва деревного вугілля, ці продукти не мають незначної цінності.

Найперше деревне вугілля застосовувалось у металургійній промисловості. Сьогодні вона втратила цю роль, оскільки плавильні заводи перейшли на використання нещодавно відомого, раніше невідомого коксу на ринку. Однак на Уралі досі щорічно виробляється 700 000 тонн чавуну з використанням деревного вугілля. Як дуже чисте вугілля воно також відіграє роль в інших галузях металургії, але його використовують у виробництві багатьох хімічних продуктів, таких як сірка вуглецю, ціанід натрію, феросиліцій.

Він все ще використовується як паливо в невеликих галузях промисловості, ковалів, домашніх господарствах для гриля та в хімічних лабораторіях.

На додаток до цих застосувань, застосування деревних вугільних знебарвників, дезодорантів, речовин, розчинених у газах та рідинах, дозволило численним промисловим та екологічним застосуванням набувати все більшої важливості та перерости у величезну галузь.

Адсорбційна здатність деревного вугілля проявляється з 15 століття. Він був визнаний у 18 столітті, але з першим практичним застосуванням лише у 18 столітті. LOWITZ використовував його для очищення кристалів винної кислоти, для вдосконалення соків цукрового заводу LIPMANN, і навіть SCHEELE використовував його для поглинання різних газів.

Адсорбція відбувається на поверхні адсорбенту. Поверхня з великою спорідненістю пов’язує молекули газу, рідини або розчиненої речовини, що контактують з нею, і таким чином адсорбований матеріал накопичується на ній у великих кількостях. Адсорбція, як правило, легша, чим більша молекулярна маса речовини, що підлягає адсорбції. Таким чином, найбільші молекули, напр. найшвидше зв’язує високомолекулярні барвники та інші забруднювачі у водних розчинах, а також високомолекулярні, тобто легко зріджуються, гази із газових сумішей, що означає певну селективність при адсорбції.

Адсорбційна здатність деревного вугілля не є рівномірною властивістю всієї поверхні, а пов'язана з так званими активними ділянками, які більш-менш присутні на поверхні. Цілеспрямовано збільшуючи кількість активних сайтів, ми можемо збільшити адсорбційну здатність. Отже, активація означає отримання вуглецю з підвищеною адсорбційною здатністю.

Активоване вугілля найчастіше виробляється з деревного вугілля або деревини. Найпростіший спосіб - піддавати належним чином виготовлений вугільний брикет водяній парі, нагрітій до температури від 7 до 800 градусів Цельсія. Водяна пара реагує з поверхнею деревного вугілля в реакції водяного газу. І без того зигзагоподібна і пориста поверхня ще більш абразивна, і одночасно збільшується кількість активних ділянок.

В якості альтернативи деревина або інший целюлозний матеріал хімічно вуглецюється хлоридом цинку або фосфорною кислотою. Замість деревини замість деревини можна використовувати шкірку кісточкових плодів, торф, органічні речовини тваринного походження, а також кістку. Лише 6-10% останнього складається з вуглецю, а решта складається переважно з фосфату кальцію.

Активоване вугілля знаходить численні застосування в сучасних технологіях. Слід зазначити його використання, засноване головним чином на його фарбувальних та освітлюючих властивостях. Або шляхом змішування матеріалу з порошком, суспензією або, можливо, колоїдним розчином активованого вугілля, або шляхом пресування вкладишів у фільтр та пропускання матеріалу через фільтри, що містять такі вставки. Його також можна успішно використовувати для видалення запахів та ароматів з активованого вугілля, наприклад у харчовій промисловості. Він відіграє важливу роль у процесах очищення води. Видалення з питної води бактерій та інших живих організмів, небезпечних для здоров’я, найкраще проводити хлоруванням. Однак сам хлор отруйний, і його сполуки як з водою, так і з органічними забруднювачами можуть мати поганий смак і бути токсичними, тому навіть сліди їх потрібно видаляти з води. У цьому відношенні в деяких випадках активоване вугілля робить дуже хорошу роботу ".

Сучасне активоване вугілля можна розділити на такі групи:

  • Порошкове активоване вугілля (PAC)
  • Гранульоване активоване вугілля (GAC)
  • Екструдований активоване вугілля (EAC)
  • Підтримуване активоване вугілля (BAC)
  • Просочене активоване вугілля
  • Активоване вугілля з пластиковим покриттям.

Хімічне застосування активованого вугілля

Завдяки своїй високій питомій площі поверхні, активоване вугілля можна використовувати як каталізатор для прискорення хімічних реакцій або для зв'язування каталізаторів як опори. Наприклад, фосген виробляється з окису вуглецю та газоподібного хлору (спочатку вироблений Деві) при 250 ° C у присутності каталізатора з активованим вугіллям. Каталізатори з активованим вугіллям також часто використовуються в реакціях гідрування.

Його хімічна інертність та легка технологічність невдовзі зробили активоване вугілля популярним як у науці, так і в промисловості. Він також давно використовується в каталізі: через високу питому площу поверхні його віддають перевагу в якості опори. У той же час традиційне активоване вугілля витісняється із своїх найважливіших каталітичних застосувань цеолітами, новими мезопористими матеріалами та нещодавно вуглецевими нанотрубками.

У реакції гідродехлорування використовують каталізатори на основі активованого вугілля, що містять паладій, нікель та мідь. Паладій та платина з активованим вугіллям для гідрування, наприклад використовується для гідрування нітробензолу.

Він також використовується для вилучення металів та очищення золота.

Адсорбційні холодильники використовують активоване вугілля як адсорбент холодоагенту.

Використовується в харчовій промисловості для зне кофеїну кави, очищення спиртних напоїв, усунення неприємних смаків і запахів.

Активоване вугілля також використовується в аналітиці як стаціонарна фаза, наприклад для рідинного хроматографічного розділення вуглеводів.

Нещодавно було докладено зусиль для регулювання розміру пір активованого вугілля у вузьких межах для застосувань, що вимагають вибірковості за розміром. При синтезі мезопористих вуглеців, випаровування колоїдного розчину діоксиду кремнію (Ludox®) та висушування твердого залишку дають сфери кремнезему. Заповнюючи простір між сферами органічною речовиною, потім карбонізуючи його і, нарешті, видаляючи кремнеземну матрицю фтористим воднем, виходить мезопористий вуглець, питома поверхня якого, розмір пор та об’єм якого залежать від якості використовуваного кремнеземного матриці . Таким чином, ці характеристики легко контролюються за допомогою відповідного вибору шаблону.

Активоване вугілля, що використовується для адсорбції відновлюваний. Найвідоміший спосіб - це термічна десорбція, при якій сорбований матеріал десорбується з поверхні активованого вугілля при високій температурі. Відсорбований матеріал можна відновити після конденсації. Інший процес регенерації - екстракція розчинником, яка, як правило, менш ефективна, ніж термічна десорбція, але придатна для розчинення деяких матеріалів. Також може бути використана ультразвукова та електрохімічна регенерація. Для видалення біологічно розкладаються адсорбованих матеріалів мікроорганізми та ті, які можуть бути хімічно окислені, можуть розкладатися вологим окисленням без пошкодження активованого вугілля.

Якщо активоване вугілля пов'язане речовиною, яка не є ні нерозчинною, ні десорбується, але пов'язує адсорбційну здатність активованого вугілля, найпростішим способом утилізації є спільне спалення вуглецю та адсорбованого матеріалу.

Екологічне застосування активованого вугілля

  • Очищення повітря: у повітряних фільтрах, протигазах
  • Просочене активоване вугілля для очищення димових газів, з особливим акцентом на видалення ртуті з димових газів сміттєспалювальних заводів та вугільних електростанцій
  • Очищення води: як адсорбент, змішаний з водою, або як фільтруючий заряд
  • У технологіях очищення стічних вод: як фільтр (доочищення) або в процесі біологічного очищення стічних вод для зв'язування бактерій очищення стічних вод, щоб продовжити час їх перебування
  • Обробка забрудненого ґрунту та підземних вод: для очищення підземних вод з накачуванням, обробка ґрунтових вод in situ (стінка щілини, заповненої активним вугіллям), змішана з грунтом, змінює фазовий розподіл забруднюючих речовин, захищаючи таким чином організми, що мешкають у ґрунті, зменшуючи кількість біодоступних та поглинених токсичних речовин.

Активоване вугілля в домашніх господарствах

  • Як начинка для кухонних витяжок
  • Очищення питної води у побутових кількостях
  • Очищення акваріумної води

Медичне застосування активованого вугілля

Так званий карбо активатус, також відомий як активоване вугілля, також відомий як медичний або активоване вугілля, здавна використовується для лікування вірусної або бактеріальної діареї та харчових отруєнь. A тобто У папірусному сувої 1550 року також згадується, що активоване вугілля дуже ефективно при харчових отруєннях.

У 1831 році французький академічний професор Турі, на очах своїх колег, проковтнув смертельну кількість стрихніну, а потім нейтралізував його вплив за допомогою активованого вугілля, виживши таким чином справу. Це показало, що активоване вугілля (carbo activatus) надзвичайно ефективно усуває різні шлунково-кишкові отруєння.

Активоване вугілля виготовляється з рослинних матеріалів в процесі карбонізації з отриманням матеріалу з високою адсорбційною здатністю. Питома поверхня активованого вугілля дуже велика: на цій поверхні вони зв'язують бактерії та віруси, перешкоджаючи тому їх поглинанню в організм, а також можуть зв'язувати токсини та інші органічні хімічні речовини, що виробляються бактеріями та грибами.

Площа поверхні граму вугілля відповідає розміру близько 2 тенісних кортів, тобто близько 500 квадратних метрів.

  • він дуже ефективно лікує діарею, спричинену бактеріями, вірусами та харчовими отруєннями
  • добре переноситься: мінімальні побічні ефекти та протипоказання
  • цілком природні: рослинного походження
  • відновлює природну перистальтику
  • впливає на причину діареї
  • можна безпечно використовувати практично в будь-якій віковій групі: його можна давати під час вагітності та годування груддю, а також маленьким дітям
  • відсутність поганого смаку, практично несмачна.

Натурологи також рекомендують його для очисних процедур. Слід бути обережними, оскільки тривале вживання (всередину) може зменшити всмоктування поживних речовин у кишечнику та призвести до дефіциту.