Індекс змісту

Що таке активоване вугілля?

Активоване вугілля або активоване вугілля - це пористий вугілля, який затримує сполуки, переважно органічні, присутні в газі або рідині. Він робить це з такою ефективністю, що є найбільш використовуваним очищувачем в організмі людини.

Органічні сполуки походять від метаболізму живих істот, а їх основна структура складається з ланцюгів атомів вуглецю та водню. Серед них є всі похідні рослинного і тваринного світу, включаючи олію та отримані з неї сполуки.

Властивість твердої речовини прилипати до стінок молекули, що тече, називається «адсорбцією». Тверде речовина називається "адсорбентом", а молекула - "адсорбатом".

Після фільтрації, метою якої є утримання твердих речовин, що знаходяться в рідині, не існує жодного процесу очищення з більшою кількістю застосувань, ніж активоване вугілля. Вони між ними:

  • Очищення води (вугілля затримує пестициди, жири, олії, миючі засоби, побічні продукти дезінфекції, токсини, сполуки, що утворюють колір, сполуки, спричинені розкладанням водоростей та овочів або метаболізмом тварин ...)
  • Дезодорація та очищення повітря (наприклад, у картриджних респіраторах, системах рециркуляції повітря у громадських приміщеннях, зливних отворах та очисних спорудах, кабінах для нанесення фарби, приміщеннях, де зберігаються або застосовуються органічні розчинники ...)
  • Лікування людей з гострими отруєннями (активоване вугілля вважається «найуніверсальнішим протиотрутою» і застосовується в лікарнях швидкої допомоги та лікарнях)
  • Переробка цукру (вугілля зберігає білки, які надають очерету соку очерету; основна мета цього процесу - запобігти бродінню та псуванню цукру)
  • Зміна кольору рослинних олій (наприклад, кокосового), кукурудзяної глюкози та інших рідин, призначених для їжі
  • Зміна кольору та дезодорація алкогольних напоїв (таких як виноградні вина та дистиляти будь-якого походження)
  • Відновлення золота (золото, яке неможливо відокремити від мінералів флотаційними процесами, розчиняється в ціаніді натрію і адсорбується на активованому вугіллі)

таке

Що надає активованому вугіллю властивість адсорбувати, головним чином органічні молекули?

Будь-яка частинка вуглецю має здатність адсорбуватися. Ось чому деякі люди кладуть вугілля в холодильник для усунення неприємних запахів. Те саме відбувається, якщо вугілля помістити в ємність з водою: воно усуває колір, смак і запах. Або в сільській місцевості люди спалюють коржик і їдять його, щоб полегшити проблеми з травленням (наприклад, легкі інфекції, порушення травлення або метеоризм).

Активування вуглецю полягає в тому, щоб зробити його пористим для збільшення його адсорбційної здатності. Один грам деревного вугілля має поверхню близько 50 м2. При активації він досягає 600 або 800 м2. Тобто він збільшується в 12-16 разів.

Атоми вуглецю, що утворюють тверду речовину, яку ми називаємо “вуглець”, пов’язані між собою ковалентними зв’язками. Кожен атом ділиться електроном з чотирма іншими атомами вуглецю (пам’ятайте, що в іонних зв’язках найбільш електронегативний атом краде один або кілька електронів у іншого).

Атоми, які не знаходяться на поверхні, розподіляють свої чотири зв'язки у всіх напрямках. Але поверхневі атоми, хоча і пов’язані з чотирма іншими, змушені це робити в меншому просторі, і в них зберігається дисбаланс сил. Цей дисбаланс змушує їх затримувати молекулу рідини, яка оточує вуглець.

Сила, з якою поверхневий атом вуглецю захоплює інший, називається «силою Лондона», яка є одним із семи типів «сил Ван дер Ваальса». Він вважається фізико-хімічним зв’язком, досить міцним, щоб утримати адсорбат, але не настільки міцним, щоб вважатись незворотним хімічним зв’язком, що утворює нову молекулярну структуру. Отже, адсорбція є оборотною, і активоване вугілля може бути реактивоване для повторного використання.

Як ми вже говорили, молекули, які адсорбуються вуглецем, мають тенденцію бути ковалентними; неіоногенні, оскільки останні намагаються викрасти або віддавати електрони атомам вуглецю. Зв'язки між атомами вуглецю та водню є ковалентними, і саме тому вуглець є хорошим адсорбентом для органічних молекул.

Не всі органічні молекули мають тенденцію бути ковалентними. Зазвичай вони містять кисень, сірку та інші атоми з високою електронегативністю, які надають іонну тенденцію тій частині молекули, яка їх містить. З іншого боку, не всі неорганічні молекули мають тенденцію бути іонними; є також ковалентні тенденції. Такий випадок з діціанідом золота, який робить активоване вугілля важливою частиною процесу вилучення цього дорогоцінного металу.

З якої сировини можна отримати активоване вугілля?

Теоретично будь-яка частинка вуглецю може бути активована. Однак, якщо вуглець дуже впорядкований (наприклад, алмаз або графіт), важко видалити деякі атоми вуглецю для утворення пор.

Один із способів класифікації вуглецю заснований на ступені "коксування" або розташуванні їх атомів вуглецю. Чим менше впорядковано, тим вугілля стає менш твердим і його можна активізувати легше.

Найчастіше використовувана сировина для виробництва активованого вугілля: м'яка деревина (наприклад, сосна), мінеральне вугілля (лігнітне, бітумне та антрацитове) та овочеві оболонки або кістки (кокосова шкаралупа, оливкова або персикова кісточка, персик горіхів).

Активоване вугілля, виготовлене з м’якої деревини, утворює пори великого діаметру і особливо підходить для відбілювання рідин.

Виготовлені з мінерального вугілля, як правило, утворюють широкий діапазон пір; вони, як правило, більш придатні для застосувань, де сполуки, що мають зберігатися, мають різні молекулярні розміри.

Ті, що починаються з оболонок або твердих кісток, утворюють дрібні пори і застосовуються при обробці газів або при очищенні вод, що надходять із свердловин.