Активированный уголь. Все Вы знаете это понятие когда глотаете таблетки черного цвета или используете его при фильтрации воды дома.
Хотелось бы познакомить Вас с этим продуктом поближе.
Изготовленный промышленным способом, активированный уголь легок в обращении; продукты на основе каменного угля имеют пористую структуру и большую внутреннюю поверхность. Они могут адсорбировать широкий спектр веществ, то есть они в состоянии задерживать молекулы на их внутренней поверхности и поэтому называются 'адсорбентами'.
Объем поры активизированного углерода вообще больше чем 0.2 мл/г; внутренняя поверхность больше чем 400 m2/g. Ширина поры имеет размер от 0.3 нанометров до нескольких тысяч нанометров (nm = нанометр , 1nm = 10 -9 см).
Молекулярная структура активизированного углерода содержит графит в виде платформ, которые имеют ширину нескольких атомов. Они образуют стенки молекулярных пор (поры активированного углерода). Обычно шестиугольные C-кольца имеют прерывистый вид. Из-за этого структурного дефекта могут происходить реакции в местах разрыва C-кольца.
Поры классифицированы согласно их диаметру:
Микро поры имеют радиус меньше чем 1 нанометров (= 10 Ангстремов).
Мезо поры имеют радиус 1-25 нанометров.
Макро-поры имеют радиус, больший чем 25 нанометров.
Активированный уголь может быть изготовлен из любого углеродосодержащего материала.
Активированный уголь, изготавливается (примеры):
Кокосовой скарлупы / каменного угля / дерева
Производство активированного угля из непористой, каменноугольной материнской породы называют “активацией”. При активации образуются микрокристаллические пустоты , содержащие большое количество произвольно распределенных пор различных размеров.
Различают два производственных метода активации :
Паровая активация: достигается при 700-900°C, при который происходит частичное окисление углерода. Необходимые поры образуются во внутренней структуре угля. Результат – образуется мелкопористый активированный уголь.
Химическая активация: не коксуемое сырье смешивается с обезвоживающей субстанцией (цинковый хлорид или фосфорная кислота) и впоследствии нагревается до 400-600°C. В результате образуется грубо-пористый активированный уголь, используемый для обесцвечивания.
Накопление веществ в пограничном слое фазы называют адсорбцией. Адсорбция в твердой фазе может произойти при прохождении газа или жидкого вещества.
Десорбция – выделение веществ накопленных в процессе абсорбции.
Адсорбция может различаться на физическую адсорбцию и хемосорбцию. Физическая адсорбция происходит главным образом в результате действия сил Ван Дер Ваальса. Химические свойства адсорбируемых веществ неизменны. Физическая адсорбция обратима, то есть адсорбируемые вещества могут быть отделены от поверхности и возвращены в их первоначальное состояние при определенных условиях. В хемосорбциях, адсорбируемое вещество связано с поверхностью посредством химических связей, изменяя его химические свойства. Хемосорбции не обратима.
Органические и неполярные вещества могут адсорбироваться активированным углем.
- Растворители (хлорируемые углеводороды).
- Красители.
- Нефть.
Лучше адсорбируются:
- Высоко молекулярные вещества.
- Вещества с неполярной структурой
Возможности сорбции увеличиваются с уменьшением растворимости в воде, с большей не полярностью структуры и увеличением молекулярной массы.
Посредством адсорбционной изотермы процесс адсорбции представлен как функция концентрации вещества, которое должно быть адсорбировано. Адсорбционная изотерма описывает равновесие между:
Веществом в жидкости или в воздухе, которое должно быть адсорбировано ( оставшаяся концентрация ) и адсорбированным веществом в активизированном угле (максимальное количество при той же самой остаточной концентрации ).
Обычно максимальная емкость увеличивается с более высокой концентрацией.
Типы активированного угля
Различают три типа активированного угля : порошковый активированный уголь, гранулированный активированный уголь и формованный активированный углерод.
Порошковый активированный уголь.
Согласно CEFIC, порошковый активированный уголь определяется как активированный уголь, с размером частиц менее чем 0.18 мм ( более чем 90 %). Порошковый уголь используется для промышленной жидкой очистки (включая очистку сточных вод). После адсорбции порошковый уголь должен быть отделен от жидкости посредством фильтрации.
Гранулированный активированный уголь.
Согласно CEFIC, гранулированный активированный уголь определяется как активированный уголь с размером частиц более чем 0,18 мм ( более чем 90 %). Гранулированный уголь содержит частицы различного диаметра. Это определяется размерами, в которые вписывается уголь, при этом допустимые отклонения +- 5 % .
Гранулированный уголь используется для жидкой очистки, главным образом для водной очистки. С этой целью материал помещается в фильтры или адсорбенты.
При этом только более крупные частицы (2-5 мм) используются для воздушной очистки.
Формованный активированный уголь.
Формованный активированный уголь – это активированный уголь в форме цилиндров с одинаковыми диаметрами, но различными длинами. Формованный активированный уголь Silcarbon имеет следующий диаметр: 0.8, 1.0, 1.5, 2, 3 и 4 мм. Формованный уголь используется для воздушной или газовой очистки. С этой целью активированный уголь помещается в фильтры или адсорбенты.
Вот немного... Дальше продолжим рассказывать вам об этом интересном продукте и сферах его применения