Węgiel aktywny: skład, właściwości i metody stosowania

Węgiel aktywowany otrzymał nazwę podczas produkcji na dużą skalę przemysłową. Było to ułatwione dzięki właściwościom absorbującym substancji do absorbowania obcych cząsteczek i związków. Stosuje się koks lub węgiel drzewny (na przykład do produkcji marki BAU-A wykorzystuje się węgiel brzozowy), a także koks naftowy lub węglowy.

Skład i rodzaje węgla aktywnego

Węgiel aktywny jest uniwersalnym lekiem, który jest szeroko stosowany w medycynie, przemyśle chemicznym i farmaceutycznym. Filtry z zawartością są używane w wielu urządzeniach do oczyszczania wody, ponieważ nawet chlor jest usuwany. Jest to porowata substancja ekstrahowana z materiałów zawierających węgiel pochodzenia organicznego.

W dobie nowoczesnej technologii surowce oddziela się od płomienia lub stosuje się specjalne metody ogrzewania. Aby osiągnąć niezbędną aktywację, węgiel umieszczono w zamkniętym glinianym naczyniu. Nastąpił proces obróbki cieplnej polegający na braku bezpośredniego kontaktu z ogniem.

Kompozycja nie zawiera węgla drzewnego w czystej postaci. Zgodnie z nowymi metodami stosuje się dostosowany materiał:

• Kokosowa skorupa.
• Kości owocowe.
• Węgiel drzewny
• Żel silikonowy.
• Elementy organiczne.

Surowce mają dużą powierzchnię właściwą na jednostkę masy, dlatego mają dużą pojemność adsorpcyjną. Eksperci wiedzą, jak uczynić węgiel aktywny użytecznym i wysokiej jakości. Za pomocą specjalnego traktowania uzyskuje się duży procent mikropęknięć. Osiągnij zawartość ponad 100 funtów na gram.

Zmodyfikowane surowce uzyskuje się z substancji zawierających azot, polimerów poprzez obróbkę węgla odczynnikami. Substancja jest w kontakcie z chlorem, bromem, fluorem. Kompozycja opisuje wzór chemiczny węgla aktywnego.

W postaci gotowej wygląda jak granulka 1 mm. Po zakończeniu procesu pozostaje drobnoziarnisty pył, który ma zdolność pochłaniania. Następnym krokiem jest brykietowanie i prasowanie, co poprawia właściwości użytkowe. Substancja w postaci proszku jest używana do filtrowania i oczyszczania wody. Popularna forma węgla w przemyśle farmaceutycznym w postaci tabletek. Wielu nie wie, co sprawia, że ​​tabletki z węglem aktywnym.

Surowce przetwarzane w wysokich temperaturach stają się porowatym węglem z wieloma mikroskopijnymi szczelinami, które wypełniają puste przestrzenie wszelkimi materiałami. Wysoka chłonność określa jego znaczenie. Małe granulki są prasowane w okrągły kształt.

Zasada pigułek

Główne właściwości węgla to nie tylko gromadzenie substancji toksycznych, ale także wchłanianie korzystnych pierwiastków śladowych z organizmu. Znana postać uwalniania jest stosowana w zatruciu pokarmowym, zatruciu, biegunce.

Składnik leczniczy zawiera substancje:

• węgiel aktywny;
• skrobia;
• „Czarna sól”.

Obecność tego ostatniego jest dodatkowym źródłem mikroelementów. Nie wszystkie formy tabletek są wytwarzane w tym samym składzie, dlatego należy je wyjaśnić farmaceucie. Składnik aktywny - węgiel aktywny. Jego funkcja jest zdeterminowana przez zdolność łączenia surowej energii, bez zmiany natury chemicznej.

Ze względu na strukturę węgiel staje się nieważki, a 1 gram substancji zawiera 1 000 lub więcej mikropęknięć. Lutuje aktywne właściwości alkaloidów, toksyn, barbituranów. Ma słabe działanie na kwasy, związki alkaliczne, sole żelaza, cyjanki, metanol.

Przeciwwskazania i skutki uboczne

Długotrwałe stosowanie (ponad 14 dni) może zakłócić wchłanianie białek, tłuszczów, składników odżywczych, wapnia, hormonów i innych witamin. Formularz tabletu nie jest odpowiedni dla wszystkich ludzi. Dotyczy to osób cierpiących na choroby przewlekłe. W adnotacji można zobaczyć notatkę z ostrożnością dla dzieci. Zalecany wiek - od trzech lat.

Istnieją przeciwwskazania do odbioru węgla:

• Wrzód żołądka.
• Krwawienie z przewodu pokarmowego.
• Jednoczesne powołanie składników toksycznych.

Występują działania niepożądane: niestrawność, nieprawidłowy stolec, hipowitaminoza, zmniejszone wchłanianie składników odżywczych, choroba zakrzepowo-zatorowa, krwotok, niedociśnienie.

Przed użyciem należy skonsultować się z lekarzem, zwłaszcza jeśli występują choroby.

Instrukcje użytkowania

W każdym domu dostępny jest standard węgla aktywnego. Od dzieciństwa rodzice z jakimkolwiek zatruciem lub dyskomfortem w żołądku oferowali czarną pigułkę. Produkt uniwersalny i naturalny ma inny zakres działań.

Wykorzystanie wielostronne

Węgiel jest wykorzystywany w przemyśle medycznym, chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym. Sorbent doskonale usuwa związki organiczne i zapachy w akwarium. Służy do oczyszczania alkoholu, wódki, produkcji cukru, w innym przemyśle spożywczym. Ważne jest, aby wiedzieć, jak dawkować lek, aby uzyskać pozytywny wynik.

Do oczyszczania bimbru odpowiedni węgiel, otrzymywany przez pirolizę drewna (sprzedawany w tabletkach aptecznych). Występuje negatywna cecha - obce zanieczyszczenia w postaci skrobi, które w rezultacie mogą zakłócać i zmieniać smak napoju, dając gorycz.

Naturalny enterosorbent, podczas spożywania alkoholu, zapobiega wchłanianiu związków alkoholowych do krwi. 10 minut przed ucztą zaleca się przyjmowanie dawki zgodnie z wagą ciała. Rano pijane pigułki pomogą złagodzić kaca, neutralizując szkodliwe substancje.

Filtry węglowe są stosowane w wielu urządzeniach do oczyszczania wody pitnej. Klasycznym przykładem zastosowania właściwości węgla jest jego zastosowanie w środkach ochrony indywidualnej dróg oddechowych.

Aktywny składnik ma działanie enterosorbujące, detoksykacyjne, przeciwbiegunkowe. Należy do grupy odtrutek, adsorbuje trucizny i toksyny z żołądka i jelit przed wchłonięciem. Aktywny jako sorbent do hemoperfuzji. Wykazuje słabe działanie na kwas, zasadę, sól. Nie podrażnia błon śluzowych, działa łagodnie.

• Intoksykacja.
• Niestrawność.
• Procesy fermentacji i gnicia w jelitach.
• Zgaga.
• Biegunka, zapalenie żołądka, wzdęcia, zatrucie pokarmowe, czerwonka, salmonelloza.
• Niewydolność nerek.
• Różne typy zapalenia wątroby, marskość wątroby.
• Atopowe zapalenie skóry, alergie.
• Astma oskrzelowa.

Lek jest nietoksyczny. Masy pokarmowe w żołądku wymagają odbioru węgla aktywnego w dużych dawkach. W niektórych przypadkach tabletki pije się przez kilka dni. Zmniejsza skuteczność leków działających na błonę śluzową przewodu pokarmowego. W przypadku zatrucia przed myciem żołądek jest przepełniony i po jelitach.

Dawkowanie dla dorosłych i dzieci

Tabletki zawierają 250 mg węgla i skrobi ziemniaczanej. Lek przyjmuje się na godzinę przed lub po posiłku. Możesz użyć innej metody, rozcieńczając tabletkę w 100 ml wody. Dawka dla dorosłego sięga od 1-2 gramów 3-4 razy dziennie. Maksymalne dzienne spożycie 8 g.

Jeśli ilość węgla nie wystarczy, efekt adsorpcji i oczyszczania będzie słabszy. Może być stosowany do dotkniętych obszarów ciała w postaci lokalnych aplikacji. Pomoże to przyspieszyć gojenie ran. Ilość niestrawionego pokarmu w żołądku opóźnia proces oczyszczania. Konieczne jest zwiększenie dawki leku. Średnio 10 kg wagi wymaga 1 tabletki.

W ostrej fazie leczenie trwa do 5 dni. W przypadku alergii i chorób kurs trwa dwa tygodnie. Ponownie powołany na podobny okres tylko za zgodą lekarza. Przy wzdęciach i niestrawności dawkowanie 1–2 gramy 3-4 razy dziennie. Przebieg leczenia wynosi jeden tydzień. Podczas gnicia i fermentacji dawka dla osoby dorosłej wynosi 30 g dziennie (trzy razy po 10 g na każdą dawkę).

Matki w ciąży i karmiące mogą przyjmować węgiel aktywowany. Aby schudnąć w ciągu 10 dni, należy stosować 1 tabletkę na 10 kg masy ciała trzy razy dziennie przed posiłkami.

U dzieci poniżej jednego roku częstym problemem jest dysbakterioza, której towarzyszy rozdęcie brzucha, zaparcie, biegunka i kolka. Po urodzeniu przewód pokarmowy dziecka jest sterylny. Po kontakcie ze światem zewnętrznym skolonizowane są różne bakterie, w tym bakterie patogenne. Regularne spożywanie mgły węglowej może prowadzić do braku niezbędnych substancji, które wpłyną na rozwój dziecka. Dlatego pediatrzy przepisują specjalne nowoczesne leki, które mają efekt oszczędzający.

W sytuacjach awaryjnych konieczne jest podanie sorbentu, gdy żołądek zwiększa swoją objętość, dziecko staje się niespokojne i nie ma możliwości dawania innych leków. Czasami podczas karmienia piersią zaleca się przyjmowanie węgla drzewnego w celu zmniejszenia kolki.

Nie każde dziecko może żuć lub połknąć pigułkę, więc węgiel jest rozdrabniany i rozcieńczany wodą. Zamiast standardu można użyć węgla białego. Dzieci w wieku poniżej 7 lat z fermentacją i gniciem złogów żywności należy przepisywać 5 gramów trzy razy dziennie. Ci, którzy są starsi - 7 gramów. Przebieg przyjęcia wynosi do dwóch tygodni. Nowoczesny przemysł farmaceutyczny ułatwił życie rodzicom i stworzył ciekły węgiel aktywny.

W przypadku ostrego zatrucia żołądek przemywa się 20% wodną zawiesiną i przepisuje 30 g sorbentu. Następne trzy dni dają dziecku 1 g na kilogram masy ciała dziennie. Jeśli osoba bierze zmiażdżoną pigułkę, efekt przyjdzie za 20 minut. W stanie ogólnym - do godziny. Węgiel zmyty szklanką wody.

Reakcje alergiczne są leczone w kompleksie. Ważnym etapem regeneracji jest oczyszczenie ciała. Lek zmniejsza żużlowanie, przywraca krew. Najlepszą opcją byłaby połowa dziennej dawki przyjmowanej na pusty żołądek, a druga część - przed snem. Zapobieganie alergiom trwa 2–4 ​​razy w roku. Czas trwania 1,5 miesiąca.

Sorbent oczyszcza jelita i pomaga przezwyciężyć zaparcia. Wystarczy wziąć 2–4 tabletki. W celu kompleksowego oczyszczenia organizmu węgiel jest używany dwa razy dziennie. Jedna tabletka jest potrzebna na 10 kg wagi. Kurs trwa miesiąc. Ważne jest, aby przestrzegać diety: pić wodę i eliminować tłuszcze. Posiłki powinny być lekkie. Czarne tabletki są w stanie usunąć płytkę nazębną ze szkliwa zębów. Naturalny materiał ścierny rozpuszcza ciemne osady.

Leczenie trądziku spowodowanego niestrawnością jest skutecznie przeprowadzane za pomocą węgla aktywowanego. Tabletki są przyjmowane doustnie w standardowej dawce w zależności od masy ciała. A także mają korzystny wpływ na skórę maski. Tanie i niedrogie środki odmładzają twarz, redukują tłuszcz i usuwają czarne kropki.

Porównanie z analogami

Na rynku aptecznym istnieją grupy towarów o tym samym rodzaju działania sorpcyjnego. Inne leki mają przewagę nad węglem. Na przykład Smekta jest sorbentem o szerokim spektrum. Dopuszczone do użytku przez niemowlęta, aw instrukcji do węgla napisano, że tabletki są przepisywane od trzeciego roku życia. „Smekta” nie usuwa składników odżywczych z organizmu. Polysorb, Enterosgel i inni mają podobny efekt.

Węgiel aktywny - tabletki dostępne w każdym zestawie pierwszej pomocy. Jest to unikalny lek na receptę na każdą okazję. Oprócz działania oczyszczającego, odtruwającego, jest dobrym wybielaczem dla zębów. Zwolennicy naturalnych kosmetyków tworzą na podstawie tuszu do rzęs. Lek adsorbuje nie tylko szkodliwe i toksyczne substancje z organizmu, ale także zabiera ze sobą korzystne pierwiastki śladowe, witaminy. Przy niekontrolowanym użytkowaniu możesz uszkodzić ciało.

Węgiel aktywny

ACTIVATED CARBON, modyfikacja drobnoporowatego amorficznego węgla, który jest szczególnie wyraźnym zjawiskiem powierzchniowym typowym dla węgla (i innych porowatych ciał), a mianowicie: a) adsorpcja, tj. Absorpcja lub kondensacja różnych gazów i substancji rozpuszczonych na powierzchni węgla, ib a) działanie katalityczne, tj. zmiana szybkości pewnych reakcji chemicznych w obecności węgla aktywnego. W przemyśle węgiel aktywny jest uważany za węgiel otrzymany specjalnymi metodami lub poddany specjalnej dodatkowej obróbce (aktywacji), gdy ich aktywność jest zmniejszona do stopnia, który spełnia wymagania zastosowania technicznego. Jednocześnie możliwe jest, do woli, wzmocnienie jednej lub drugiej strony działalności i nadanie jej wąskiego charakteru, w zależności od przemysłowego przeznaczenia węgla. Aktywne właściwości węgla aktywnego są tym wyraźniejsze, im większa powierzchnia węgla na jednostkę jego wagi (powierzchnia właściwa). Zdolność adsorpcji, charakterystyczna dla wszystkich ciał w ogólności, jest najbardziej widoczna na węglu aktywnym ze względu na ogromny rozmiar powierzchni. Adsorpcja zachodzi na styku fazy stałej (węgiel) i cieczy lub gazu. Ponieważ pojemność adsorpcyjna węgla aktywnego w odniesieniu do różnych substancji jest różna, po wprowadzeniu do roztworów ciekłych i mieszanin gazowych węgiel aktywny wykazuje zjawisko selektywnej adsorpcji, absorbując niektóre substancje w większym stopniu niż inne. W związku z tym węgiel aktywny może służyć do oddzielania (wychwytywania) mieszaniny gazów od pewnych gazów i par, które są cennymi technicznie produktami lub szkodliwymi zanieczyszczeniami, a także do ekstrakcji wszelkiego rodzaju rozpuszczonych zanieczyszczeń z cieczy (odbarwienie, usunięcie smoły itp.). Ten ostatni odnosi się do rozdz. arr. do roztworów wodnych, ale częściowo dotyczy także roztworów niewodnych i koloidalnych. Katalizujący efekt węgla aktywnego jest zawsze dodatni: przyspiesza przepływ wielu reakcji chemicznych zachodzących w fazie gazowej lub ciekłej.

Historia Aktywne właściwości węgla i poszczególnych członków grupy węgla aktywnego są znane od bardzo dawna. Na przykład już w 1820 r. W przemyśle cukrowniczym wykorzystywano char w kości do wybielania clares. W 1785 roku rosyjski naukowiec Lovits odkrył właściwość węgla drzewnego do usuwania wielu zanieczyszczeń barwiących z roztworów wodnych. W 1814 r. Saussure zbadał adsorpcję pary i gazów przez ziarnisty węgiel i otworzył możliwość emisji lotnych zanieczyszczeń z mieszanin gazowych. Na początku XX wieku Ta własność węgla została wykorzystana przez niemieckie zakłady do ekstrakcji węglowodorów aromatycznych z gazu świetlnego. W 1915 roku Zelinsky zaproponował węgiel aktywowany drewnem jako absorbent substancji toksycznych z powietrza w maskach filtrów i opracował metodę aktywacji gotowego węgla. Wkrótce maski wojskowe z aktywowanym węglem zostały wprowadzone do armii wszystkich krajów. Po wojnie użycie węgla aktywnego objęło prawie wszystkie gałęzie przemysłu chemicznego.

Sposoby na zdobycie. Stosowane są dwie główne metody otrzymywania węgla aktywnego: 1) aktywacja gotowego węgla za pomocą specjalnej obróbki termicznej i chemicznej oraz 2) bezpośrednia produkcja węgla aktywnego przez zwęglanie substancji zawierających węgiel w określonych warunkach. 1) Aktywacja jest stosowana rozdz. arr. do odbierania granulowanych węgli chłonnych z węgli pochodzenia roślinnego lub mineralnego, najczęściej - węgiel drzewny. Warunkiem koniecznym dla dobrej aktywacji węgla jest jego amorficzna struktura i porowatość; w tym celu konieczne jest, aby surowiec miał już porowatą strukturę (drewno), a temperatura zwęglania nie jest wyższa niż 600 ° C (w wyższych temperaturach węgiel może być uwalniany w stanie krystalicznym). Zadaniem aktywacji węgla jest osiągnięcie najwyższej porowatości i czystości powierzchni, z pewną strukturą chemiczną węgla. Osiąga się to przez kalcynację węgla w wysokiej temperaturze (800–1100 ° C) z jednoczesnym traktowaniem dowolnym chemicznie aktywnym gazem (para wodna, CO₂, NH₃, TAK₂, powietrze). Często aktywację poprzedza impregnacja węgla roztworami alkaliów, soli i kwasów; w tym przypadku po aktywacji następuje zwykle ługowanie węgla aktywnego ciekłym rozpuszczalnikiem i wtórną kalcynacją. Nie jest niczym niezwykłym moczenie samego węgla, ale oryginalne drewno przed zwęgleniem.

Materiały impregnujące użyte do tego celu są podzielone: ​​a) na kwasowe - odwodnienie i obniżenie temperatury rozkładu drewna (H₂SO4, ZnCl₂, MgCl₂, Cacl₂), b) zasadowy (NaOH, KOH, węglany Na i K) oraz c) dający szkielet do osadzania węgla aktywnego [NaCl, Na₂Sio₃, Na₂TAK₄, CaSO₄, Cah₄(PO₄)₂, Sio₂]. Czasami drewno jest wstępnie ekstrahowane rozpuszczalnikami w celu usunięcia żywic, żywic i olejów. 2) Bezpośrednie zwęglenie uzyskało Ch. arr. sproszkowane lub kruche („miękkie”) węgle aktywne z: a) materii roślinnej - drewna, torfu, celulozy, ligniny, b) produktów chemicznych - ługu celulozowego, cukru, c) zwierząt - kości, krwi, włosów, skrawków skóry, d) olej mineralny, oleje łupkowe. Aktywacja odbywa się jednocześnie ze zwęgleniem materiału. Jest to również związane z amorficzną strukturą i wielkim rozwojem powierzchni emitowanego węgla; Do tego dodaje się wymóg, aby węgiel stał się aktywny podczas jego formowania. Niska temperatura zwęglania i szybki proces sprzyjają temu. Obróbka wstępna lub mieszanie surowców z minerałami jest powszechnie praktykowane; materiały impregnacyjne są takie same jak powyżej. Powstały węgiel aktywny jest czasami poddawany dodatkowej aktywacji (metodą 1).

Skład chemiczny i struktura fizyczna. Skład chemiczny węgla aktywnego nie reprezentuje czystego węgla, ale zawiera 80-99%; resztę stanowią wodór, tlen, azot, substancje popiołu i substancje impregnacyjne wprowadzone podczas przygotowywania węgla aktywnego. Porowatość węgla aktywnego waha się od 15 do 79% objętości, w niektórych przypadkach osiąga 97,5%. Pory są dwojakiego rodzaju: a) duże, widoczne przez mikroskop, zajmują do 18% objętości i mają (w węglach aktywowanych drewnem) średnicę od 10-3 do 10-4 cm; b) mikropory lub „ultrapory”, niewidoczne przez mikroskop i odgrywające główną rolę w procesach adsorpcji; ich średnica z danych doświadczenia obliczana jest w 9,2 ∙ 10 -7 —2,8 10 -7 cm (Lowry i Hulet); rozważania teoretyczne umożliwiają dopuszczenie istnienia nawet mniejszych porów, rzędu 10-8 cm, a nawet mniej (O. Ruff). Powierzchnia czynna na 1 g węgla aktywnego wynosi 200–1000 m 2 lub 160–430 m 2 (Lowry i Hulet), 500 m 2 (Eucken), 460–747 m 2 (O. Ruff). Prawdziwy ciężar właściwy (materia węglowa) wynosi d = 1,45-1,88, w niektórych przypadkach osiąga 2,10-2,38. Gęstość pozorna (węgla z porami) wynosi 0,05-2,30, zwykle 0,40-1,33. Waga 1 litra węgla aktywnego wynosi 30–1000 g, zwykle 170–700 g.

Aktywność Koncepcja aktywności węgla aktywnego jest zwykle określana jako ich efekt adsorpcji; dla działania katalitycznego nie opracowano jeszcze dokładnego kryterium aktywności. Aktywność węgli adsorpcyjnych definiuje się jako ograniczającą ilość substancji zaabsorbowanej przez nie z roztworu lub mieszaniny gazów; jest wyrażona jako procent na jednostkę masy węgla aktywnego. W odniesieniu do substancji rozpuszczonych (fenol, chlorek rtęci, farby organiczne itp.), Aktywność węgla po aktywacji wzrasta do 50: 1, w odniesieniu do gazów, do 5: 1. W badaniach nad węglami aktywowanymi przeciwnie, pojęcie aktywności staje się bardziej złożone. Wyróżnia się: 1) aktywność całkowitą - maksymalną ilość danego gazu zaabsorbowanego przez jednostkę masy (lub objętości) węgla aktywnego w atmosferze czystego gazu; 2) aktywność statyczna - maksymalna ilość gazu zaabsorbowanego z atmosfery danego stężenia (przy stężeniu 100%, aktywność statyczna zamienia się w pełną); 3) aktywność dynamiczna (w zależności od szybkości adsorpcji) - ilość gazu zaabsorbowanego przez daną warstwę węgla aktywnego ze strumienia mieszaniny gazowej o danym stężeniu, przy danej prędkości, aż do momentu „wycieku” gazu. Ta ostatnia wartość jest często wyrażana w minutach i nazywa się „czasem działania ochronnego”. Dobry węgiel aktywowany przeciwgazowo musi mieć wysoką aktywność dynamiczną i wysoką aktywność statyczną na jednostkę objętości. Na aktywność węgla aktywnego wpływają następujące czynniki: 1) Stały, właściwy dla tego rodzaju węgla aktywnego: a) powierzchnia właściwa (na jednostkę masy), b) objętość kapilary na jednostkę masy (porowatość), c) sekcja kapilar (pory), d) wielkość ziarna, d) charakter chemiczny powierzchni, e) obecność obcych substancji w węglu aktywnym 2) Zmienne: a) charakter zaadsorbowanych substancji, b) stężenie tego ostatniego, c) stan agregacji ośrodka (gazu lub cieczy), d) temperatura, e) ciśnienie, e) aktywowana wilgoć węgiel i g) stopień jego pogorszenia (ilość uprzednio zaabsorbowanych substancji). Całkowita aktywność węgla aktywnego jest proporcjonalna do powierzchni właściwej. Aktywność na jednostkę objętości wzrasta proporcjonalnie do gęstości pozornej s. Szybkość adsorpcji jest proporcjonalna do całkowitej aktywności i odwrotnie proporcjonalna do sześcianu pozornej gęstości s węgla i pierwiastka kwadratowego masy cząsteczkowej M zaadsorbowanej substancji (w przybliżeniu). Szybkość adsorpcji dla różnych węgli aktywnych może zmieniać się od 1 do 400.

Klasyfikacja i zastosowanie. Węgle aktywowane stosuje się w postaci proszku lub granulatu: proszki - gdzie szybkość dyfuzji pochłoniętej substancji jest bardzo niska (głównie w ośrodkach ciekłych); węgle granulowane - gdzie szybkość dyfuzji jest wystarczająca (gazy) i gdzie wymagane jest pochłanianie dużych ilości substancji. W tym drugim przypadku istotną rolę odgrywa kondensacja kapilarna skroplonych par substancji w porach węgla aktywnego. Zgodnie z zastosowaniami przemysłowymi, wszystkie węgle aktywne są podzielone na następujące grupy: 1) Węgle kondensacyjne - zwykle ziarniste, twarde; uzyskiwane są przez aktywację węgla drzewnego, koksu, zwęglonego cukru, łupin orzecha kokosowego itp.; są one używane do wychwytywania węglowodorów (benzenu) ze świetlnego gazu i oparów lotnych rozpuszczalników (alkoholu, eteru, benzyny) z powietrza; Zaabsorbowana substancja jest regenerowana z węgla aktywnego przez ogrzewanie lub obróbkę przegrzaną parą. 2) Węgle przeciwgazowe - granulowane, twarde; są uzyskiwane przez aktywację węgla z różnych gatunków drewna, łupin orzechów i owoców, antracytu, prasowanej sadzy lub pyłu węglowego itp. Są one wykorzystywane do oczyszczania powietrza z gazowych trujących zanieczyszczeń - w wojskowych i przemysłowych maskach gazowych, filtrach, absorberach dla schronów gazowych, urządzeń do dezodoryzacji i oczyszczania powietrza w pomieszczeniach roboczych itp. Różni się od węgli kondensacyjnych wyższą aktywnością dynamiczną. 3) Węgle medyczne - sproszkowane, używane do niektórych chorób jelit. Aktywność określa absorpcja błękitu metylenowego (farba organiczna) z roztworu wodnego. 4) Bielący węgiel - sproszkowany lub drobnoziarnisty, miękki; są otrzymywane z drewna, słomy, węgla brunatnego, torfu, ekstraktów drzewnych, płynów celulozowych, bardów, melasy, krwi, odpadów zwierzęcych, oleju, olejów łupkowych itp.; można uzyskać z węgla (1), (2) i (5) przez traktowanie kwasami. Stosowany do wybielania syropów cukrowych, ekstraktów roślinnych, kwasów i wszelkiego rodzaju roztworów, do klarowania win, olejów itp. Aktywność ustalana jest w roztworach wodnych. 5) Węgle, adsorbujące metale - sproszkowane, miękkie. Otrzymywany przez zwęglanie drewna lub cukru w ​​obecności alkaliów. Stosowany do ekstrakcji metali szlachetnych (złoto, srebro, platyna) z rozcieńczonych roztworów ich soli. Metal jest osadzany na aktywowanych węglach w stanie wolnym. 6) Katalizowanie lub węgle kontaktowe - proszek lub granulat. Zazwyczaj identyczne z (4) lub (2). Stosowany jako katalizator w niektórych procesach chemicznych: w produkcji fosgenu z CO i Cl₂, Chlorek sulfurylu z SO₂ i Сl₂, gdy siarkowodór utlenia się do siarki powietrzem tlenowym itp. Jeśli reakcję prowadzi się w ośrodku gazowym, korzystne są granulowane węgle i sproszkowane w ciekłym ośrodku.

Istnieje kilka teorii aktywności węgla aktywnego. Według Chaneya w każdym rogu są dwie modyfikacje węgla - aktywne i nieaktywne. Według Debye'a i Scherera, węgiel aktywny jest amorficznym grafitem, który jest w stanie najlepszej fragmentacji. O. Ruff zakłada istnienie specjalnych aktywnych „nienasyconych” atomów węgla (których jest jeden na każde 12 zwykłych atomów C), które są ośrodkami przyciągania cząsteczek adsorbowanej substancji. Aktywacja z tego punktu widzenia polega na usunięciu nieaktywnej folii pokrywającej aktywne atomy. Według Herbsta, aktywność węgla aktywnego jest spowodowana obecnością w powierzchniowej warstwie nienasyconych cząsteczek węgla, które mają strukturę podobną do pierścienia (C₃, Z₄, Z₅ i C₆). Według Meklemburgii aktywność węgla nie jest właściwością substancji, ale jej strukturą (porowatość, struktura warstwy powierzchniowej itp.).

Źródło: Martens. Encyklopedia techniczna. Tom 1 - 1927

Surowce i skład chemiczny węgla aktywnego

Węgiel aktywny jest substancją (adsorbentem) o silnej strukturze porowatej. Skład chemiczny węgla aktywnego składa się z węgla, tlenu, wodoru i innych substancji.

Węgiel aktywny jest substancją (adsorbentem) o silnej strukturze porowatej. Zdobądź go z materiałów pochodzenia organicznego. Takie materiały to: koks naftowy, węgiel drzewny, oliwki, orzechy włoskie, pestki moreli itp. Pod względem jakości czyszczenia węgiel aktywny (węgiel aktywny) jest uważany za najlepszy, ponieważ ma najdłuższy okres użytkowania. Carbolen (węgiel aktywny), wykonany z łupin orzecha kokosowego, jest bardzo wytrzymały i łatwy do odzyskania.

Jeśli spojrzysz na węgiel aktywny jako produkt chemiczny, jest to forma węgla (jeden z kilku) o niedoskonałej strukturze, która nie zawiera prawie żadnych zanieczyszczeń. Węgiel aktywny jest bardzo podobny pod względem składu do grafitu. Skład chemiczny węgla aktywnego składa się z węgla, tlenu, wodoru, azotu, siarki i innych substancji. Oprócz diamentu i grafitu węgiel aktywny jest również formą węgla, praktycznie wolną od zanieczyszczeń.

Zgodnie z cechami strukturalnymi węgiel aktywny należy do mikrokrystalicznych odmian węgla. Typowa siatka grafitowa jest łamana w aktywowanym kącie - warstwy są losowo przesuwane i mają różne kierunki. Aktywowane węgle zawierają heteroatomy i amorficzny węgiel. Ta kompozycja określa porowatą strukturę węgla aktywnego i jego właściwości adsorpcyjne.

Węgiel aktywny

Surowce i skład chemiczny

Struktura

Produkcja

Klasyfikacja

Najważniejsze funkcje

Obszary zastosowań

Regeneracja

Historia

Węglowodany węgiel aktywny

Dokumentacja

Surowce i skład chemiczny

Aktywowany (lub aktywny) węgiel (z lat. Carbo activatus) jest adsorbentem - substancją o wysoce rozwiniętej strukturze porowatej, która jest otrzymywana z różnych materiałów zawierających węgiel pochodzenia organicznego, takich jak węgiel drzewny, koks węglowy, koks naftowy, skorupa kokosowa, orzech włoski, nasiona moreli, oliwek i innych upraw owocowych. Za najlepszą jakość czyszczenia i żywotność uważa się węgiel aktywny (carbol), wykonany z łupin orzecha kokosowego, a ze względu na jego wysoką wytrzymałość można go wielokrotnie regenerować.

Jeśli chodzi o chemię, węgiel aktywny jest formą węgla o niedoskonałej strukturze, która nie zawiera prawie żadnych zanieczyszczeń. Węgiel aktywny zawiera 87-97% wagowych węgla, może również zawierać wodór, tlen, azot, siarkę i inne substancje. W swoim składzie chemicznym węgiel aktywny jest podobny do grafitu, użytego materiału, w tym zwykłych ołówków. Węgiel aktywny, diament, grafit to różne formy węgla, praktycznie wolne od zanieczyszczeń. W zależności od ich cech strukturalnych, węgle aktywne należą do grupy odmian węgla mikrokrystalicznego - są to krystality grafitowe składające się z płaszczyzn o długości 2-3 nm, które z kolei tworzą pierścienie sześciokątne. Jednak typowa dla grafitu orientacja poszczególnych płaszczyzn sieci względem siebie w węglach aktywnych jest zerwana - warstwy są losowo przesuwane i nie pokrywają się w kierunku prostopadłym do ich płaszczyzny. Oprócz krystalitów grafitowych, węgle aktywne zawierają od jednej do dwóch trzecich amorficznego węgla, a także heteroatomy. Masa heterogeniczna składająca się z krystalitów grafitu i węgla bezpostaciowego decyduje o specyficznej strukturze porowatej węgli aktywnych, a także ich właściwościach adsorpcyjnych i fizykomechanicznych. Obecność chemicznie związanego tlenu w strukturze węgli aktywnych, która tworzy powierzchniowe związki chemiczne o charakterze zasadowym lub kwaśnym, znacząco wpływa na ich właściwości adsorpcyjne. Zawartość popiołu w węglu aktywnym może wynosić 1-15%, czasami wstydzi się 0,1-0,2%.

Struktura

Węgiel aktywny ma dużą ilość porów i dlatego ma bardzo dużą powierzchnię, w wyniku czego ma wysoką adsorpcję (1 g węgla aktywnego, w zależności od technologii produkcji, ma powierzchnię od 500 do 1500 m 2). To właśnie wysoki poziom porowatości sprawia, że ​​węgiel aktywny „aktywuje się”. Wzrost porowatości węgla aktywnego następuje podczas specjalnej obróbki - aktywacji, która znacznie zwiększa powierzchnię adsorpcyjną.

W węglu aktywnym rozróżnia się makro-, mezo- i mikropory. W zależności od wielkości cząsteczek, które muszą być utrzymywane na powierzchni węgla, węgiel musi być wytwarzany z różnymi stosunkami wielkości porów. Pory w aktywnym kącie są klasyfikowane zgodnie z ich liniowymi wymiarami - X (połowa szerokości - dla modelu szczelinopodobnego porów, promień - dla cylindrycznego lub sferycznego):

W przypadku adsorpcji w mikroporach (objętość właściwa 0,2-0,6 cm3 / gi 800-1000 m2 / g), proporcjonalnie do wielkości z zaadsorbowanymi cząsteczkami, mechanizm wypełniania objętościowego jest głównie charakterystyczny. Podobnie, adsorpcja zachodzi również w supermikroporach (objętość właściwa 0,15-0,2 cm 3 / g) - obszary pośrednie między mikroporami i mezoporami. W tym obszarze właściwości mikroporów stopniowo ulegają degeneracji, pojawiają się właściwości mezoporów. Mechanizm adsorpcji w mezoporach polega na sekwencyjnym tworzeniu warstw adsorpcyjnych (adsorpcja polimolekularna), która jest uzupełniana przez wypełnienie porów mechanizmem kondensacji kapilarnej. W konwencjonalnych węglach aktywnych objętość właściwa mezoporów wynosi 0,02–0,10 cm 3 / g, powierzchnia właściwa wynosi 20–70 m 2 / g; jednakże dla niektórych węgli aktywnych (na przykład rozjaśnianie) wskaźniki te mogą osiągnąć odpowiednio 0,7 cm 3 / gi 200-450 m2 / g. Makropory (objętość właściwa i powierzchnia, odpowiednio 0,2-0,8 cm 3 / gi 0,5-2,0 m2 / g) służą jako kanały transportowe prowadzące cząsteczki absorbowanych substancji do przestrzeni adsorpcyjnej granulek węgla aktywnego. Mikro- i mezopory stanowią największą część powierzchni węgli aktywowanych, odpowiednio, mają największy udział w ich właściwościach adsorpcyjnych. Mikropory szczególnie dobrze nadają się do adsorpcji małych cząsteczek i mezoporów do adsorpcji większych cząsteczek organicznych. Decydujący wpływ na strukturę porów węgli aktywnych wywierają surowce, z których są otrzymywane. Węgle aktywowane oparte na skorupie orzecha kokosowego charakteryzują się większym udziałem mikroporów i węgli aktywowanych opartych na węglu kamiennym - o większą proporcję mezoporów. Duża część makroporów jest charakterystyczna dla węgli aktywnych na bazie drewna. W aktywnym kącie z reguły występują wszystkie rodzaje porów, a krzywa różnicowego rozkładu ich objętości ma 2-3 maksima. W zależności od stopnia rozwoju supermikroporów rozróżnia się węgle aktywne o wąskim rozkładzie (te pory są praktycznie nieobecne) i szerokie (zasadniczo rozwinięte).

W porach węgla aktywnego występuje przyciąganie międzycząsteczkowe, co prowadzi do powstania sił adsorpcyjnych (siły Van der Waltza), które z natury są podobne do siły grawitacji, z tą tylko różnicą, że działają raczej na poziomie molekularnym niż astronomicznym. Siły te powodują reakcję, podobną do reakcji wytrącania, w której adsorbowane substancje można usunąć ze strumieni wody lub gazu. Cząsteczki usuniętych zanieczyszczeń są utrzymywane na powierzchni węgla aktywnego przez międzycząsteczkowe siły Van der Waalsa. Tak więc węgle aktywne usuwają zanieczyszczenia z oczyszczonych substancji (w przeciwieństwie na przykład do przebarwień, gdy cząsteczki zabarwionych zanieczyszczeń nie są usuwane, ale są chemicznie przekształcane w bezbarwne cząsteczki). Reakcje chemiczne mogą również występować między zaadsorbowanymi substancjami a powierzchnią węgla aktywnego. Procesy te nazywane są chemiczną adsorpcją lub chemisorpcją, ale zasadniczo proces fizycznej adsorpcji zachodzi podczas oddziaływania węgla aktywnego i adsorbowanej substancji. Chemisorpcja jest szeroko stosowana w przemyśle do oczyszczania gazów, odgazowywania, separacji metali, a także w badaniach naukowych. Adsorpcja fizyczna jest odwracalna, to znaczy, że zaadsorbowane substancje można oddzielić od powierzchni i w pewnych warunkach powrócić do ich pierwotnego stanu. Podczas chemisorpcji zaadsorbowana substancja wiąże się z powierzchnią poprzez wiązania chemiczne, zmieniając jej właściwości chemiczne. Chemisorpcja nie jest odwracalna.

Niektóre substancje są słabo adsorbowane na powierzchni konwencjonalnych węgli aktywnych. Takie substancje obejmują amoniak, dwutlenek siarki, pary rtęci, siarkowodór, formaldehyd, chlor i cyjanowodór. W celu skutecznego usuwania takich substancji stosuje się węgle aktywne impregnowane specjalnymi substancjami chemicznymi. Impregnowane węgle aktywne są stosowane w specjalistycznych obszarach oczyszczania powietrza i wody, w respiratorach, do celów wojskowych, w przemyśle jądrowym itp.

Produkcja

Do produkcji węgla aktywnego przy użyciu pieców różnych typów i konstrukcji. Najczęściej stosowane: wielopółkowe, szybowe, poziome i pionowe piece obrotowe, a także reaktory ze złożem fluidalnym. Główne właściwości węgli aktywowanych, a przede wszystkim struktura porowata, są określane przez rodzaj początkowego surowca zawierającego węgiel i sposób jego przetwarzania. Po pierwsze, surowce zawierające węgiel kruszy się do wielkości cząstek 3-5 cm, a następnie poddaje się karbonizacji (pirolizie) - prażeniu w wysokiej temperaturze w obojętnej atmosferze bez dostępu powietrza w celu usunięcia substancji lotnych. Na etapie karbonizacji powstaje szkielet przyszłego węgla aktywnego - pierwotna porowatość i wytrzymałość.

Otrzymany węgiel karbonizowany ma jednak słabe właściwości adsorpcyjne, ponieważ jego rozmiary porów są małe, a pole powierzchni wewnętrznej jest bardzo małe. W związku z tym węglan poddaje się aktywacji, aby uzyskać określoną strukturę porów i poprawić właściwości adsorpcyjne. Istota procesu aktywacji polega na otwarciu porów w materiale węglowym w stanie zamkniętym. Odbywa się to albo termochemicznie: materiał jest wstępnie impregnowany roztworem chlorku cynku ZnCl₂, węglan potasu K₂Z₃ lub niektóre inne związki i ogrzewane do 400-600 ° C bez dostępu powietrza lub, najczęściej, przez traktowanie przegrzaną parą lub dwutlenkiem węgla CO₂ lub ich mieszanina w temperaturze 700-900 ° C w ściśle kontrolowanych warunkach. Aktywacja parą jest utlenianiem karbonizowanych produktów do gazowych zgodnie z reakcją - C + H₂O -> CO + H₂; lub z nadmiarem pary wodnej - C + 2H₂O -> CO₂+2H₂. Powszechnie przyjmuje się, że zasilanie urządzenia do aktywacji jednocześnie z nasyconą parą o ograniczonej ilości powietrza. Część węgla spala się i wymagana temperatura zostaje osiągnięta w przestrzeni reakcyjnej. Wydajność węgla aktywnego w tym wariancie procesu jest znacznie zmniejszona. Ponadto węgiel aktywny otrzymuje się przez rozkład termiczny syntetycznych polimerów (na przykład, chlorku poliwinylidenu).

Aktywacja parą wodną pozwala na wytwarzanie węgli o wewnętrznej powierzchni do 1500 m2 na gram węgla. Dzięki tej ogromnej powierzchni węgle aktywne są doskonałymi adsorbentami. Jednak nie cały ten obszar może być dostępny do adsorpcji, ponieważ duże cząsteczki adsorbowanych substancji nie mogą przenikać do porów o małych rozmiarach. W procesie aktywacji rozwija się niezbędna porowatość i powierzchnia właściwa, następuje znaczny spadek masy substancji stałej, co określa się jako zwęglone.

W wyniku aktywacji termochemicznej powstaje gruboziarnisty węgiel aktywny, który jest wykorzystywany do bielenia. W wyniku aktywacji pary stosuje się drobno porowaty węgiel aktywny, który jest używany do czyszczenia.

Następnie węgiel aktywny jest schładzany i poddawany wstępnemu sortowaniu i przesiewaniu, gdzie usuwany jest osad, a następnie, w zależności od potrzeby uzyskania określonych parametrów, węgiel aktywny poddawany jest dodatkowej obróbce: myciu kwasem, impregnacji (impregnacja różnymi chemikaliami), mieleniu i suszeniu. Następnie węgiel aktywny jest pakowany w opakowania przemysłowe: worki lub duże worki.

Klasyfikacja

Węgiel aktywny jest klasyfikowany zgodnie z rodzajem surowca, z którego jest wytwarzany (węgiel, drewno, kokos itp.), Metodą aktywacji (termochemiczna i parowa), celowo (gaz, rekuperacja, klarowanie i nośniki węglowe sorbentów chemicznych), a także formę wydania. Obecnie węgiel aktywny jest dostępny głównie w następujących postaciach:

• sproszkowany węgiel aktywny
• granulowany (pokruszony, cząstki o nieregularnym kształcie) węgiel aktywny,
• formowany węgiel aktywny,
• ekstrudowany (granulki cylindryczne) węgiel aktywny,
• tkanina impregnowana węglem aktywnym.

Sproszkowany węgiel aktywny ma wielkość cząstek mniejszą niż 0,1 mm (ponad 90% całkowitej kompozycji). Sproszkowany węgiel wykorzystywany jest do przemysłowego oczyszczania cieczy, w tym oczyszczania ścieków bytowych i przemysłowych. Po adsorpcji sproszkowany węgiel drzewny należy oddzielić od cieczy, które mają być oczyszczone przez filtrację.

Granulowane cząstki węgla aktywnego o wielkości od 0,1 do 5 mm (ponad 90% składu). Granulowany węgiel aktywny jest stosowany do oczyszczania cieczy, głównie do oczyszczania wody. Podczas czyszczenia płynów węgiel aktywny jest umieszczany w filtrach lub adsorberach. Węgle aktywne z większymi cząstkami (2-5 mm) są używane do oczyszczania powietrza i innych gazów.

Formowany węgiel aktywny to węgiel aktywny w postaci różnych kształtów geometrycznych, w zależności od zastosowania (cylindry, tabletki, brykiety itp.). Formowany węgiel jest używany do czyszczenia różnych gazów i powietrza. Podczas czyszczenia gazów węgiel aktywowany jest również umieszczany w filtrach lub adsorberach.

Wytłaczany węgiel jest wytwarzany z cząstek w postaci cylindrów o średnicy 0,8 do 5 mm, z reguły jest impregnowany (impregnowany) specjalnymi chemikaliami i jest stosowany w katalizie.

Tkaniny impregnowane węglem mają różne kształty i rozmiary, najczęściej używane do oczyszczania gazów i powietrza, na przykład w samochodowych filtrach powietrza.

Najważniejsze funkcje

Wielkość granulometrii (granulometria) - wielkość głównej części granulek węgla aktywnego. Jednostka miary: milimetry (mm), siatka USS (US) i siatka BSS (angielski). Tabela podsumowująca konwersję wielkości cząstek USS mesh - milimetry (mm) jest podana w odpowiednim pliku.

Gęstość nasypowa to masa materiału wypełniającego objętość jednostki pod własnym ciężarem. Jednostka miary - gramy na centymetr sześcienny (g / cm 3).

Pole powierzchni - pole powierzchni ciała stałego związane z jego masą. Jednostką miary jest metr kwadratowy na gram węgla (m2 / g).

Twardość (lub siła) - wszyscy producenci i konsumenci węgla aktywnego stosują znacząco różne metody określania wytrzymałości. Większość technik opiera się na następującej zasadzie: próbka węgla aktywnego poddawana jest naprężeniom mechanicznym, a miarą wytrzymałości jest ilość drobnych cząstek powstających podczas niszczenia węgla lub rozdrabniania o średniej wielkości. Aby zmierzyć siłę, ilość węgla nie jest niszczona w procentach (%).

Wilgotność to ilość wilgoci zawartej w węglu aktywnym. Jednostka miary - procent (%).

Zawartość popiołu - ilość popiołu (czasami uważanego za rozpuszczalny w wodzie) w węglu aktywnym. Jednostka miary - procent (%).

PH ekstraktu wodnego jest wartością pH roztworu wodnego po zagotowaniu w nim próbki węgla aktywnego.

Działanie ochronne - pomiar czasu adsorpcji przez węgiel określonego gazu przed rozpoczęciem przesyłania minimalnych stężeń gazu przez warstwę węgla aktywnego Ten test stosuje się do węgla używanego do oczyszczania powietrza. Najczęściej węgiel aktywny jest testowany na obecność benzenu lub czterochlorku węgla (zwanego również czterochlorkiem węgla)₄).

Adsorpcja CTC (adsorpcja na czterochlorku węgla) - czterochlorek węgla jest przepuszczany przez objętość węgla aktywnego, nasycenie zachodzi do stałej masy, a następnie uzyskuje się ilość zaadsorbowanej pary wodnej przypisaną do masy węgla w procentach (%).

Wskaźnik jodu (adsorpcja jodu, liczba jodowa) to ilość jodu w miligramach, która może adsorbować 1 gram węgla aktywnego, w postaci proszku z rozcieńczonego roztworu wodnego. Jednostka miary - mg / g.

Adsorpcja błękitem metylenowym to ilość miligramów błękitu metylenowego pochłanianego przez jeden gram węgla aktywnego z roztworu wodnego. Jednostka miary - mg / g.

Przebarwienia melasy (liczba lub indeks melasy, na podstawie melasy) - ilość węgla aktywnego w miligramach wymagana do 50% klarowania standardowego roztworu melasy.

Obszary zastosowań

Węgiel aktywowany dobrze adsorbuje organiczne, wysokocząsteczkowe substancje o strukturze niepolarnej, na przykład: rozpuszczalniki (chlorowane węglowodory), barwniki, olej itp. Możliwości adsorpcji zwiększają się wraz ze spadkiem rozpuszczalności w wodzie, o bardziej niepolarnej strukturze i rosnącej masie cząsteczkowej. Węgle aktywne dobrze adsorbują opary substancji o stosunkowo wysokich temperaturach wrzenia (na przykład benzen C)₆H₆), gorsze - związki lotne (na przykład amoniak NH₃). Przy względnych ciśnieniach par p_str/ p_nas mniej niż 0,10-0,25 (str_str - ciśnienie równowagi substancji zaadsorbowanej, str_nas - ciśnienie pary nasyconej) węgiel aktywny nieznacznie absorbuje parę wodną. Jednak gdy p_str/ p_nas ponad 0,3-0,4 występuje zauważalna adsorpcja, aw przypadku p_str/ p_nas = 1 prawie wszystkie mikropory są wypełnione parą wodną. Dlatego ich obecność może skomplikować wchłanianie substancji docelowej.

Węgiel aktywny jest szeroko stosowany jako adsorbent, który absorbuje opary z emisji gazów (na przykład podczas czyszczenia powietrza z dwusiarczku węgla CS₂), odzyskiwanie oparów lotnych rozpuszczalników w celu odzysku, do oczyszczania roztworów wodnych (na przykład syropów cukrowych i napojów alkoholowych), wody pitnej i ścieków, w maskach gazowych, na przykład w technologii próżniowej, do tworzenia pomp sorpcyjnych, w chromatografii adsorpcyjnej gazu, do wypełniania pochłaniaczy zapachów w lodówkach, oczyszczaniu krwi, absorpcji szkodliwych substancji z przewodu pokarmowego itp. Węgiel aktywny może być również nośnikiem dodatków katalitycznych i katalizatora polimeryzacji. Aby uzyskać właściwości katalityczne węgla aktywnego, do makro- i mezoporów dodawane są specjalne dodatki.

Wraz z rozwojem przemysłowej produkcji węgla aktywnego, stosowanie tego produktu stale rośnie. Obecnie węgiel aktywny jest wykorzystywany w wielu procesach oczyszczania wody, przemyśle spożywczym, w procesach technologii chemicznej. Ponadto oczyszczanie gazów odlotowych i ścieków opiera się głównie na adsorpcji przez węgiel aktywny. Wraz z rozwojem technologii atomowej węgiel aktywny jest głównym adsorbentem gazów radioaktywnych i ścieków w elektrowniach jądrowych. W XX wieku użycie węgla aktywnego pojawiło się w złożonych procesach medycznych, na przykład hemofiltracji (oczyszczanie krwi na węglu aktywnym). Używany jest węgiel aktywny:

• do uzdatniania wody (oczyszczanie wody z dioksyn i ksenobiotyków, karbonizacja);
• w przemyśle spożywczym w produkcji napojów alkoholowych, napojów o niskiej zawartości alkoholu i piwa, klarowaniu win, w produkcji filtrów papierosowych, oczyszczaniu dwutlenku węgla w produkcji napojów gazowanych, oczyszczaniu roztworów skrobi, syropów cukrowych, glukozy i ksylitolu, klarowaniu i dezodoryzacji olejów i tłuszczów, przy produkcji cytryny, mleka i inne kwasy;
• w przemyśle chemicznym, naftowym i gazowym oraz przetwórczym do klarowania plastyfikatorów, jako nośnik katalizatorów, w produkcji olejów mineralnych, odczynników chemicznych i farb i lakierów, w produkcji gumy, w produkcji włókien chemicznych, do oczyszczania roztworów amin, do odzyskiwania oparów rozpuszczalników organicznych;
• w środowiskowych działaniach środowiskowych w celu oczyszczania ścieków przemysłowych, w celu eliminacji wycieków ropy i produktów ropopochodnych, w celu oczyszczania gazów spalinowych w spalarniach, w celu oczyszczenia wentylacyjnych emisji gaz-powietrze;
• w przemyśle wydobywczym i metalurgicznym do produkcji elektrod, do flotacji rud mineralnych, do ekstrakcji złota z roztworów i zawiesin w przemyśle wydobywczym złota;
• w przemyśle paliwowym i energetycznym do oczyszczania kondensatu pary wodnej i wody kotłowej;
• w przemyśle farmaceutycznym do oczyszczania roztworów w produkcji wyrobów medycznych, w produkcji tabletek węglowych, antybiotyków, substytutów krwi, tabletek Allohol;
• w medycynie do oczyszczania organizmów zwierzęcych i ludzkich z toksyn, bakterii, podczas oczyszczania krwi;
• w produkcji środków ochrony osobistej (maski gazowe, respiratory itp.);
• w przemyśle jądrowym;
• do oczyszczania wody w basenach i akwariach.

Woda jest klasyfikowana jako odpad, ziemia i picie. Charakterystyczną cechą tej klasyfikacji jest stężenie zanieczyszczeń, którymi mogą być rozpuszczalniki, pestycydy i / lub węglowodory halogenowe, takie jak chlorowane węglowodory. Istnieją następujące zakresy stężeń, w zależności od rozpuszczalności:

• 10-350 g / l dla wody pitnej,
• 10-1000 g / litr dla wód gruntowych,
• 10-2000 g / l dla ścieków.

Uzdatnianie wody w basenach nie odpowiada tej klasyfikacji, ponieważ tutaj mamy do czynienia z odchlorowaniem i de-strefowaniem, a nie z czystym usuwaniem zanieczyszczeń z adsorpcji. Odchlorowanie i deozonacja są skutecznie stosowane w obróbce wody w basenie przy użyciu węgla aktywnego z łupin orzecha kokosowego, co jest korzystne ze względu na dużą powierzchnię adsorpcyjną i dlatego ma doskonały efekt odchlorowywania przy dużej gęstości. Wysoka gęstość umożliwia odwrotny przepływ bez wymywania węgla aktywnego z filtra.

Granulowany węgiel aktywny jest stosowany w stałych stacjonarnych systemach adsorpcyjnych. Zanieczyszczona woda przepływa przez stałą warstwę węgla aktywnego (najczęściej od góry do dołu). W celu swobodnego działania tego układu adsorpcyjnego woda musi być wolna od jakichkolwiek cząstek stałych. Można to zagwarantować przez odpowiednie wstępne przetwarzanie (na przykład za pomocą filtra piaskowego). Cząstki, które wchodzą do stałego filtra, mogą zostać usunięte przez przeciwprąd układu adsorpcyjnego.

Wiele procesów produkcyjnych emituje szkodliwe gazy. Te toksyczne substancje nie powinny być uwalniane do powietrza. Najczęstszymi substancjami toksycznymi w powietrzu są rozpuszczalniki niezbędne do produkcji materiałów codziennego użytku. W celu oddzielenia rozpuszczalników (głównie węglowodorów, takich jak chlorowane węglowodory), węgiel aktywowany może być z powodzeniem stosowany ze względu na jego hydrofobowość.

Oczyszczanie powietrza dzieli się na oczyszczanie powietrza zanieczyszczonym powietrzem i odzyskiwanie rozpuszczalnika zgodnie z ilością i stężeniem zanieczyszczenia w powietrzu. Przy wysokich stężeniach taniej jest odzyskiwać rozpuszczalniki z węgla aktywnego (na przykład za pomocą pary). Ale jeśli substancje toksyczne istnieją w bardzo niskim stężeniu lub w mieszaninie, której nie można ponownie użyć, stosuje się formowany jednorazowy węgiel aktywny. Formowany węgiel aktywny jest stosowany w stałych układach adsorpcyjnych. Zanieczyszczony przepływ powietrza przez stałą warstwę węgla w jednym kierunku (głównie z dołu do góry).

Jednym z głównych zastosowań impregnowanego węgla aktywnego jest oczyszczanie gazu i powietrza. Zanieczyszczone powietrze w wyniku wielu procesów technicznych zawiera substancje toksyczne, których nie można całkowicie usunąć za pomocą konwencjonalnego węgla aktywnego. Te toksyczne substancje, głównie nieorganiczne lub niestabilne substancje polarne, mogą być bardzo toksyczne nawet w niskich stężeniach. W tym przypadku stosuje się impregnowany węgiel aktywny. Czasami przez różne pośrednie reakcje chemiczne między składnikiem zanieczyszczenia i substancją czynną w węglu aktywnym, zanieczyszczenie może być całkowicie usunięte z zanieczyszczonego powietrza. Węgle aktywne są impregnowane (impregnowane) srebrem (do oczyszczania wody pitnej), jodem (do oczyszczania z dwutlenku siarki), siarką (do oczyszczania z rtęci), zasadą (do oczyszczania z gazowych kwasów i gazów - chloru, dwutlenku siarki, dwutlenku azotu i d.), kwas (do usuwania gazowych alkaliów i amoniaku).

Regeneracja

Ponieważ adsorpcja jest procesem odwracalnym i nie zmienia powierzchni ani składu chemicznego węgla aktywnego, zanieczyszczenia można usunąć z węgla aktywnego przez desorpcję (uwalnianie zaadsorbowanych substancji). Siła van der Waalsa, która jest główną siłą napędową adsorpcji, jest osłabiona, tak że zanieczyszczenie można usunąć z powierzchni węgla, stosuje się trzy metody techniczne:

• Metoda wahań temperatury: efekt siły van der Waalsa maleje wraz ze wzrostem temperatury. Temperatura wzrasta ze względu na gorący strumień azotu lub wzrost ciśnienia pary w temperaturze 110-160 ° C.
• Metoda fluktuacji ciśnienia: wraz ze spadkiem ciśnienia cząstkowego efekt siły Van-Der-Waltza maleje.
• Ekstrakcja - desorpcja w fazach ciekłych. Zaadsorbowane substancje są usuwane chemicznie.

Wszystkie te sposoby są niewygodne, ponieważ adsorbowanych substancji nie można całkowicie usunąć z powierzchni węgla. Znaczna ilość zanieczyszczeń pozostaje w porach węgla aktywnego. W przypadku regeneracji parą 1/3 wszystkich zaadsorbowanych substancji nadal pozostaje w węglu aktywnym.

Regeneracja chemiczna pozwala na obróbkę sorbentu ciekłego lub gazowego odczynników organicznych lub nieorganicznych w temperaturze, z reguły nie wyższej niż 100 ° C. Zarówno sorbenty węglowe, jak i nie węglowe są regenerowane chemicznie. W wyniku tej obróbki sorbat jest desorbowany bez zmian lub produkty jego oddziaływania z czynnikiem regenerującym są desorbowane. Regeneracja chemiczna często przebiega bezpośrednio w urządzeniu adsorpcyjnym. Większość metod regeneracji chemicznej jest wąsko wyspecjalizowanych w przypadku niektórych rodzajów sorbatów.

Niskotemperaturowa regeneracja termiczna polega na obróbce sorbentu parą lub gazem w temperaturze 100-400 ° C Ta procedura jest dość prosta iw wielu przypadkach jest przeprowadzana bezpośrednio w adsorberach. Para wodna ze względu na wysoką entalpię jest najczęściej stosowana do niskotemperaturowej regeneracji termicznej. Jest bezpieczny i dostępny w produkcji.

Regeneracja chemiczna i niskotemperaturowa regeneracja termiczna nie zapewniają całkowitego odzyskania węgli adsorpcyjnych. Proces regeneracji termicznej jest bardzo złożony, wieloetapowy, wpływając nie tylko na sorbat, ale i na sam sorbent. Regeneracja termiczna jest zbliżona do technologii wytwarzania węgli aktywnych. Podczas karbonizacji różnych rodzajów sorbatów na węglu większość zanieczyszczeń rozkłada się w temperaturze 200–350 ° C, aw 400 ° C około połowa całkowitego adsorbatu jest zwykle niszczona. CO, CO₂, CH₄ - Główne produkty rozkładu organicznego sorbinianu są uwalniane po podgrzaniu do 350 - 600 ° C. Teoretycznie koszt takiej regeneracji stanowi 50% kosztu nowego węgla aktywnego. Sugeruje to potrzebę dalszego poszukiwania i opracowywania nowych, wysoce skutecznych metod regeneracji sorbentów.

Reaktywacja to całkowita regeneracja węgla aktywnego przez parę wodną w temperaturze 600 ° C. Zanieczyszczenie jest spalane w tej temperaturze, bez spalania węgla. Jest to możliwe dzięki niskiemu stężeniu tlenu i obecności znacznej ilości pary. Para wodna selektywnie reaguje z zaadsorbowaną materią organiczną wykazującą wysoką reaktywność w wodzie w tych wysokich temperaturach, z całkowitym spalaniem. Nie można jednak uniknąć minimalnego spalania węgla. Ta strata powinna zostać skompensowana przez nowy węgiel. Po reaktywacji często zdarza się, że węgiel aktywny wykazuje większą powierzchnię wewnętrzną i wyższą reaktywność niż węgiel pierwotny. Te fakty wynikają z tworzenia dodatkowych porów i zanieczyszczeń koksujących w węglu aktywnym. Zmienia się także struktura porów - rosną. Ponowna aktywacja odbywa się w piecu reaktywacyjnym. Istnieją trzy rodzaje pieców: piece obrotowe, szybowe i zmiennoprzepływowe. Piece o zmiennym przepływie gazu mają zalety ze względu na niskie straty spowodowane spalaniem i tarciem. Węgiel aktywny jest ładowany do strumienia powietrza i w tym przypadku gazy spalinowe mogą być przenoszone przez ruszt. Węgiel aktywny częściowo staje się płynny z powodu intensywnego przepływu gazu. Gazy transportują również produkty spalania po reaktywacji z węgla aktywnego do komory dopalania. Powietrze jest dodawane do dopalacza, więc gazy, które nie zostały w pełni zapalone, mogą teraz zostać spalone. Temperatura wzrasta do około 1200 ° C. Po spaleniu gaz przepływa do płuczki gazowej, w której gaz jest chłodzony do temperatury pomiędzy 50-100 ° C w wyniku chłodzenia wodą i powietrzem. W tej komorze kwas chlorowodorowy, który tworzy się za pomocą adsorbowanych węglowodorów z oczyszczonego węgla aktywnego, jest neutralizowany wodorotlenkiem sodu. Ze względu na wysoką temperaturę i szybkie chłodzenie nie powstają żadne toksyczne gazy (takie jak dioksyny i furany).

Historia

Najwcześniejsze z historycznych odniesień do użycia węgla odnosi się do starożytnych Indii, gdzie pisma sanskryckie mówiły, że woda pitna musi najpierw przejść przez węgiel, przechowywana w miedzianych naczyniach i wystawiona na działanie promieni słonecznych.

Unikalne i użyteczne właściwości węgla były również znane w starożytnym Egipcie, gdzie węgiel drzewny był używany do celów medycznych już w 1500 rpne. e.

Starożytni Rzymianie używali także węgla do oczyszczania wody pitnej, piwa i wina.

Pod koniec XVIII wieku naukowcy wiedzieli, że Carbolen jest zdolny do absorbowania różnych gazów, par i substancji rozpuszczonych. W codziennym życiu ludzie obserwowali: jeśli wrząca woda do garnka, gdzie wcześniej gotowali obiad, rzucali kilka żar, smak i zapach jedzenia zniknęły. Z czasem węgiel aktywny był używany do oczyszczania cukru, do wychwytywania benzyny w gazach naturalnych, podczas barwienia tkanin, garbowania skóry.

W 1773 roku niemiecki chemik Karl Scheele poinformował o adsorpcji gazów na węglu drzewnym. Później odkryto, że węgiel drzewny może również odbarwiać płyny.

W 1785 roku petersburski farmaceuta Lovits T. Ye., Który później został akademikiem, po raz pierwszy zwrócił uwagę na zdolność węgla aktywnego do oczyszczania alkoholu. W wyniku wielokrotnych eksperymentów odkrył, że nawet proste potrząsanie winem w proszku węglowym umożliwia uzyskanie znacznie czystszego i wyższej jakości napoju.

W 1794 r. Węgiel drzewny został po raz pierwszy użyty w angielskiej cukrowni.

W 1808 r. Węgiel drzewny został po raz pierwszy użyty we Francji do rozjaśnienia syropu cukrowego.

W 1811 r. Podczas mieszania kremu z czarnymi butami odkryto zdolność wybielania węgla kostnego.

W 1830 roku jeden farmaceuta, przeprowadzając eksperyment na sobie, wziął do ręki gram strychniny i przeżył, ponieważ jednocześnie połknął 15 gramów węgla aktywnego, który zaadsorbował tę silną truciznę.

W 1915 roku pierwsza rosyjska maska ​​filtrująca na świecie została wynaleziona w Rosji przez rosyjskiego naukowca Nikołaja Dmitriewicza Zelinskiego. W 1916 roku został adoptowany przez armie Ententy. Głównym sorbentem był węgiel aktywny.

Przemysłowa produkcja węgla aktywnego rozpoczęła się na początku XX wieku. W 1909 roku pierwsza partia sproszkowanego węgla aktywnego została wydana w Europie.

Podczas pierwszej wojny światowej aktywny węgiel z łupin orzecha kokosowego był po raz pierwszy używany jako adsorbent w maskach gazowych.

Obecnie węgle aktywne są jednym z najlepszych materiałów filtracyjnych.

Węglowodany węgiel aktywny

Firma „Chemical Systems” oferuje szeroką gamę węgli aktywnych Carbonut, sprawdzoną w wielu procesach technologicznych i branżach:

• Carbonut WT do oczyszczania cieczy i wody (ziemia, odpady i picie, a także do uzdatniania wody),
• Carbonut VP do czyszczenia różnych gazów i powietrza
• Carbonut GC do wydobywania złota i innych metali z roztworów i zawiesin w przemyśle górniczym i motelowym,
• Carbonut CF do filtrów papierosowych.

Węgle aktywowane Carbonut produkowane są wyłącznie z łupin orzecha kokosowego, ponieważ węgiel aktywny kokosów ma najlepszą jakość czyszczenia i najwyższą zdolność absorpcji (dzięki obecności większej liczby porów, a w konsekwencji większej powierzchni), najdłuższy okres użytkowania (dzięki wysokiej twardości i możliwości wielokrotnej regeneracji), brak desorpcji absorbowanych substancji i niska zawartość popiołu.

Węgle aktywne Carbonut są produkowane od 1995 r. W Indiach na sprzęcie zautomatyzowanym i zaawansowanym technologicznie. Produkcja ma strategicznie ważną lokalizację, po pierwsze, w pobliżu źródła surowców - kokosa, a po drugie, w pobliżu portów morskich. Kokos rośnie przez cały rok, zapewniając nieprzerwane źródło wysokiej jakości surowców w dużych ilościach, przy minimalnych kosztach dostawy. Bliskość portów morskich pozwala również uniknąć dodatkowych kosztów logistyki. Wszystkie etapy cyklu technologicznego w produkcji węgla aktywnego Carbonut są ściśle kontrolowane: obejmuje to staranny dobór surowców wejściowych, kontrolę podstawowych parametrów po każdym pośrednim etapie produkcji oraz kontrolę jakości końcowego produktu gotowego zgodnie z ustalonymi normami. Węgiel aktywny Carbonut jest eksportowany prawie na całym świecie, a ze względu na doskonałe połączenie ceny i jakości jest bardzo pożądany.

Dokumentacja

Do przeglądania dokumentacji potrzebny jest program „Adobe Reader”. Jeśli na komputerze nie ma zainstalowanego programu Adobe Reader, odwiedź witrynę firmy Adobe pod adresem www.adobe.com, pobierz i zainstaluj najnowszą wersję tego programu (program jest bezpłatny). Proces instalacji jest prosty i zajmuje tylko kilka minut, ten program będzie przydatny w przyszłości.

Jeśli chcesz kupić węgiel aktywowany w Moskwie, regionie Moskwy, Mytischi w Petersburgu - skontaktuj się z menedżerami firmy. Dostarczane także do innych regionów Federacji Rosyjskiej.