logo

9 listopada 2011 r

Węgiel aktywowany w objętościach przemysłowych zaczął powstawać na początku XX wieku, a było to spowodowane rozwojem produkcji przemysłowej w przemyśle chemicznym, wprowadzeniem nowych rodzajów broni chemicznej i ochrony chemicznej. Jego zastosowanie jako adsorbentu dało impuls rozwojowi nowych technologii produkcyjnych do jego produkcji, które wciąż są ciągle ulepszane.

Obecnie węgiel aktywny jest wykorzystywany w wielu procesach produkcyjnych. W inżynierii środowiska jej istotna rola związana jest z zastosowaniem systemów oczyszczania i uzdatniania wody.

Korzyści z węgla aktywowanego. Pojemność adsorpcyjna umożliwia jego użycie do czyszczenia:

Węgiel aktywny skutecznie adsorbuje następujące związki organiczne z roztworów:

  • produkty naftowe
  • pestycydy
  • halogenowane węglowodory.

Filtry z węgla drzewnego poprawiają właściwości organoleptyczne wody uzdatnionej do picia:

  • zmniejszyć kolor i zmętnienie,
  • usuwaj zapachy i smaki,
  • adsorbować substancje organiczne.

Dodatkowa obróbka wody wodociągowej z użyciem filtrów węglowych usuwa z pozostałości wody związki zawierające chlor i ozon stosowany do dezynfekcji. Aktywowany węgiel może służyć jako materiał nośnikowy dla mikroorganizmów.

Produkcja węgla aktywowanego. Zdobądź je z ekologicznych surowców węglowych. W zależności od dostępności niektórych naturalnych materiałów. Istnieją technologie do produkcji aktywowanego kamienia lub węgla drzewnego z orzechów lub łupin orzecha kokosowego. Aktywację węgla (otwarcie porów materiału węglowego) prowadzi się za pomocą pary wodnej lub metodą termochemiczną, stosując specjalne odczynniki.

Materiał wyjściowy i metoda aktywacji wpływają na jakość węgla aktywnego. Ważnymi cechami są wielkość i specyficzna powierzchnia porów, rozkład wielkości cząstek (wielkość cząstek węgla).

Technologie oczyszczania wody z węgla

Aby dodać odmierzoną dawkę węgla aktywowanego do oczyszczanej wody, najwygodniej jest wlać sproszkowany węgiel lub wlać zawiesinę węgla wodnego do zanieczyszczonej wody. Po zakończeniu procesu czyszczenia, gdy węgiel adsorbuje wszystkie zanieczyszczenia na jego powierzchni w największym możliwym stopniu, należy usunąć zawiesinę węgla z wody. Do usunięcia zawiesiny stosuje się metody krzepnięcia lub filtracji (filtry wielowarstwowe, filtry żwirowe i inne metody).

Technologia oczyszczania wody ze stałym obciążeniem złoża polega na tym, że zanieczyszczona woda przepływa przez jedną lub więcej warstw węgla aktywowanego w granulkach. Z założenia filtry mogą być otwierane i zamykane, dzięki czemu powstaje różnica ciśnień. Podczas czyszczenia dużych objętości wody w celu umieszczenia filtrów za pomocą betonowych zbiorników.

Węgiel aktywowany służący materiału filtracyjnego w systemach oczyszczania wody z nieruchomego złoża można regenerować termicznie, która na ogół obniża koszty oczyszczania wody.

Ponieważ ładowanie węgla w procesie uzdatniania wody jest w kontakcie z wodą pitną, stosuje się do niej najbardziej rygorystyczne wymagania sanitarne i higieniczne. Jednocześnie są one prowadzone przez krajowe GOST i SNiP dla wody pitnej, europejskich norm środowiskowych i standardów jakości.

Dobór załadunku węgla do uzdatniania wody jest ważnym zadaniem przy projektowaniu systemu uzdatniania wody. Wybór węgla aktywowanego zależy od początkowej zawartości zanieczyszczeń i określonego stopnia redukcji stężenia szkodliwych zanieczyszczeń. Optymalny dobór elementów filtrów następuje po przeprowadzeniu testów laboratoryjnych i otrzymaniu rekomendacji od specjalistów firmy. Wykwalifikowany personel laboratoryjny pracujący z materiałami adsorpcyjnymi wybierze wymagany ładunek o wymaganej jakości.

W krytycznych przypadkach możliwe jest organizowanie testów, które są zbliżone do warunków polowych. Aby to zrobić, użyj małych ruchomych filtrów o pojemności do 0,5 m3 węgla aktywowanego i przeanalizuj wskaźniki adsorpcji, kosztów i wydajności.

Europejskie miejskie systemy uzdatniania wody często wykorzystują systemy czyszczące w postaci filtrów ze stałym złożem ziarnistych elementów filtra węglowego. Rodzaj obciążenia dobiera się w zależności od składu chemicznego oczyszczanej wody:

  • Węglowodory zawierające węglowodory, pestycydy i substancje biologicznie czynne lepiej usuwa się z wody z węgla otrzymanego z łupin orzecha kokosowego.
  • Do usuwania rozpuszczonych substancji organicznych zaleca się stosowanie węgla aktywowanego.

W Niemczech przystosowane do oceny jakości węgla aktywowanego wskaźnika nitrobenzen - ilości węgla wymaganego do usuwania z wody w określonej ilości 90% nitrobenzenu. Tak więc, w zakresie koniecznym do czyszczenia co najmniej 20 mg wysoko węgla kokosowego lub 21-27 mg skuteczne kamienia pochodzenia węglowego.. Wskaźnik ma pierwszeństwo w stosunku do wartości jodem generalnie zastosowanie, gdyż pozwala na określenie wpływu adsorpcji wielu substancji.

Do oczyszczania wody z wielu rodzajów substancji organicznych tradycyjnie stosuje się flokulację, utlenianie i filtrację. Do tych celów można stosować wysoce aktywny sproszkowany węgiel aktywny o wysokiej zdolności adsorpcji. Zastosowanie węgla aktywowanego w niektórych przypadkach jest bardziej opłacalne, ponieważ pozwala zmniejszyć dawkę adsorbentu i obniżyć koszty uzdatniania wody.

Aby określić skuteczną dawkę adsorbentu, konstruuje się izotermy adsorpcyjne, biorąc pod uwagę faktyczny skład chemiczny oczyszczanej wody. Zanieczyszczenia w roztworze wodnym mogą zmieniać rzeczywistą szybkość adsorpcji węgla aktywnego i wpływać na końcowy stopień uzdatniania wody.

Przykłady użycia

Firma europejska, we współpracy z rosyjskimi zakładami energetycznymi, zbadała sproszkowany węgiel aktywny, aby usunąć węglowodory mineralne z wody w standardowych warunkach temperaturowych (22-26 ° C).

Roztwory oczyszczonej wody zostały przygotowane metodą dozowania. Początkowe stężenie olejów mineralnych wynosiło około 1,7 mg / l. Skład frakcyjny węglowodorów był następujący:

Aby zbudować izotermy adsorpcji, zastosowano zestaw ciężaru sproszkowanego węgla od 2 do 10 mg / l. W zależności od zastosowanej dawki węgla aktywowanego, z roztworu usunięto 60 do 90% całkowitej zawartości związków węglowodorowych.

Równoległe eksperymenty badały zmianę właściwości węgla aktywnego przez dodanie dodatkowych odczynników (chloraminy) do roztworu. Chloraminę przygotowano przez dodanie do roztworu amoniaku i podchlorynu sodu.

Przy wyższym stężeniu węglowodorów w roztworze (do 4,2 mg / l) iw obecności chloraminy znacznie zwiększyła się adsorpcja związków węglowodorowych przez węgiel aktywowany. Efekt ten tłumaczy się tym, że chloramina przereagowała chemicznie z węglowodorami organicznymi i przekształciła je w łatwo adsorbowane związki.

Węgiel aktywny

Surowce i skład chemiczny

Struktura

Produkcja

Klasyfikacja

Najważniejsze funkcje

Obszary zastosowania

Regeneracja

Historia

Węgiel aktywowany węglem

Dokumentacja

Surowce i skład chemiczny

Aktywowany (lub aktywne) na węglu (łac karbo activatus.) - ten adsorbent - materiał o rozwiniętej porowatej strukturze, który jest otrzymywany z różnych materiałów zawierających węgiel, pochodzenia organicznego, takie jak węgiel drzewny, koks węglowy, koks naftowy, łupiny orzechów kokosowych, orzecha nasiona moreli, oliwek i innych owoców. Najlepszą jakość czyszczenia i żywotności uważa się za węgiel aktywowany (karbol), wykonany z łupin orzecha kokosowego, a dzięki swojej wysokiej wytrzymałości może być wielokrotnie regenerowany.

Pod względem chemicznym węgiel aktywny jest formą węgla o niedoskonałej strukturze, nie zawiera prawie żadnych zanieczyszczeń. 87-97% wagowych węgla aktywnego składa się z węgla, może również zawierać wodór, tlen, azot, siarkę i inne substancje. W swoim składzie chemicznym węgiel aktywny jest podobny do grafitu, zastosowanego materiału, w tym konwencjonalnych ołówków. Węgiel aktywny, diament, grafit to różne formy węgla, praktycznie pozbawione zanieczyszczeń. Ich właściwości strukturalne węgli aktywnych należą do grupy mikrokrystalicznych gatunków węgla - grafit krystality tworzą przedłużenia płaszczyzny 2-3 nm, które z kolei są utworzone przez pierścienie sześciokątnych. Jednakże typowy orientacji grafit poszczególnych płaszczyzn sieciowych w stosunku do siebie w węgli aktywnych jest uszkodzony - warstwy przypadkowo przesunięte i nie zbiegają się w kierunku prostopadłym do ich płaszczyzny. Oprócz krystalitów grafitowych węgiel aktywny zawiera od jednej do dwóch trzecich amorficznego węgla, a także heteroatomy. Heterogeniczna masa składająca się z krystalitów grafitu i amorficznego węgla determinuje szczególną porowatą strukturę węgli aktywowanych, jak również ich adsorpcję i właściwości fizykochemiczne. Obecność chemicznie związanego tlenu w strukturze węgla aktywnego, który tworzy powierzchniowe związki chemiczne o charakterze zasadowym lub kwasowym, znacząco wpływa na ich właściwości adsorpcyjne. Zawartość popiołu w węglu aktywnym może wynosić 1-15%, czasami jest to popiół do 0,1-0,2%.

Struktura

Węgiel aktywny ma ogromną ilość porów i dlatego ma bardzo dużą powierzchnię, w wyniku czego ma wysoką adsorpcję (1 g węgla aktywnego, w zależności od technologii wytwarzania, ma powierzchnię od 500 do 1500 m2). To wysoki poziom porowatości sprawia, że ​​aktywowany węgiel jest "aktywowany". Wzrost porowatości węgla aktywnego następuje podczas specjalnej obróbki - aktywacji, która znacznie zwiększa powierzchnię adsorbującą.

W węglach aktywowanych rozróżnia się makro-, mezo- i mikropory. W zależności od wielkości molekuł, które muszą być przechowywane na powierzchni węgla, węgiel musi być wykonany w różnych proporcjach wielkości porów. Pory pod kątem aktywnym są klasyfikowane według ich wymiarów liniowych - X (połowa szerokości - w przypadku modelu szczelinowego o kształcie porów, promień - dla cylindrycznego lub sferycznego):

Adsorpcji w mikroporach (objętość właściwą 0,2-0,6 cm3 / g, 800-1000 m 2 / g), proporcjonalną do wielkości z zaadsorbowanych cząsteczek, charakteryzuje się przede wszystkim przez napełnianie objętości mechanizmu. Podobnie, adsorpcja występuje również w supermikroporach (objętość właściwa 0,15-0,2 cm 3 / g) - regionach pośrednich między mikroporami i mezoporami. W tym obszarze właściwości mikroporów stopniowo ulegają degeneracji, pojawiają się właściwości mezoporów. Mechanizm adsorpcji w mezoporach polega na sekwencyjnym tworzeniu się warstw adsorpcyjnych (adsorpcja polimolekularna), które uzupełnia wypełnianie porów mechanizmem kondensacji kapilarnej. W konwencjonalnych węglach aktywnych, właściwa objętość mezoporów wynosi 0,02-0,10 cm3 / g, powierzchnia właściwa wynosi 20-70 m2 / g; jednakże dla niektórych aktywnych węgli (na przykład, rozjaśniania) wskaźniki te mogą osiągnąć odpowiednio 0,7 cm 3 / gi 200-450 m2 / g. Makropory (objętość właściwa i powierzchnia, odpowiednio, 0,2-0,8 cm3 / gi 0,5-22,0 m2 / g) służą jako kanały transportowe prowadzące cząsteczki zaabsorbowanych substancji do przestrzeni adsorpcyjnej granul z węgla aktywowanego. Mikro- i mezopory stanowią największą część powierzchni węgla aktywnego, 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 węgla aktywnego wywierają surowce, z których są pozyskiwane. Węgle aktywowane na bazie łupin orzecha kokosowego charakteryzują się większym odsetkiem mikroporów i węgli aktywowanych na bazie węgla kamiennego - o większy udział mezoporów. Duża część makroporów jest charakterystyczna dla węgli aktywnych na bazie drewna. W kącie aktywnym z reguły występują wszystkie typy porów, a krzywa rozkładu różnicowego ich objętości ma 2-3 maksima. W zależności od stopnia rozwoju supermikroporów, węgle aktywne o wąskim rozkładzie (te pory są praktycznie nieobecne) i rozróżnia się szerokie (zasadniczo rozwinięte).

Pory węgla aktywowanego jest międzycząsteczkowej przyciągania, która prowadzi do siłami adsorpcji (siły Van der Waalsa), które ze swojej natury jest podobna do siły ciężkości, z tą tylko różnicą, że działają one na molekularne, a nie na poziomie astronomicznych. Siły te powodują reakcję podobną do reakcji strącania, w której adsorbowalne substancje mogą być usuwane z 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 oczyszczanych substancji (w przeciwieństwie, na przykład, do przebarwienia, gdy cząsteczki zabarwionych zanieczyszczeń nie są usuwane, ale są chemicznie przekształcane w bezbarwne cząsteczki). Mogą również zajść reakcje chemiczne między zaadsorbowanymi substancjami a powierzchnią węgla aktywnego. Procesy te nazywane są adsorpcją chemiczną lub chemisorpcją, ale w zasadzie proces fizycznej adsorpcji zachodzi podczas interakcji węgla aktywowanego 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 adsorbowalne substancje można oddzielić od powierzchni i przywrócić do pierwotnego stanu w określonych warunkach. Podczas chemisorpcji adsorbowana substancja jest wiązana z powierzchnią poprzez wiązania chemiczne, zmieniając jej właściwości chemiczne. Chemisorpcja nie jest odwracalna.

Niektóre substancje są słabo adsorbowane na powierzchni konwencjonalnych węgli aktywnych. Substancje takie obejmują amoniak, dwutlenek siarki, pary rtęci, siarkowodór, formaldehyd, chlor i cyjanowodór. Do skutecznego usuwania takich substancji stosuje się węgiel aktywowany impregnowany specjalnymi odczynnikami chemicznymi. Impregnowane węgle aktywne są wykorzystywane w wyspecjalizowanych obszarach oczyszczania powietrza i wody, w respiratorach, w celach wojskowych, w przemyśle jądrowym itp.

Produkcja

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

Jednakże, otrzymany karbonizowany węgiel (karbonizat) ma słabe właściwości adsorpcyjne, ponieważ jego rozmiary porów są małe, a powierzchnia wewnętrzna jest bardzo mała. Dlatego węglan poddaje się aktywacji w celu uzyskania określonej struktury porów i polepszenia właściwości adsorpcyjnych. Istota procesu aktywacji polega na otwarciu porów w materiale węglowym w stanie zamkniętym. Odbywa się to termochemicznie: materiał jest wstępnie impregnowany roztworem chlorku cynku ZnCl2, węglan potasu K2Z3 lub niektóre inne związki i podgrzane do 400-600 ° C bez powietrza lub, najczęściej, przez obróbkę przegrzaną parą lub dwutlenkiem węgla CO2 lub ich mieszaniny w temperaturze 700-900 ° C w ściśle kontrolowanych warunkach. Aktywacja pary polega na utlenieniu zwęglonych produktów gazowych zgodnie z reakcją - C + H2O -> CO + H2; lub z nadmiarem pary wodnej - C + 2H2O -> CO2+2H2. Powszechnie przyjmuje się, że zasilanie urządzenia jest uruchamiane w celu aktywowania ograniczonej ilości powietrza równocześnie z nasyconą parą. Część oparzeń węgla i wymagana temperatura osiąga w przestrzeni reakcyjnej. Wydajność węgla aktywnego w tym wariancie procesu jest znacznie zmniejszona. Węgiel aktywny otrzymuje się również przez rozkład termiczny syntetycznych polimerów (na przykład chlorek poliwinylidenu).

Aktywacja za pomocą pary wodnej umożliwia wytwarzanie węgli o wewnętrznej powierzchni do 1500 m2 na gram węgla. Dzięki tej olbrzymiej powierzchni węgiel aktywny jest doskonałym adsorbentem. Jednak nie cały ten obszar może być dostępny do adsorpcji, ponieważ duże cząsteczki zaadsorbowanych substancji nie mogą wnikać w pory o niewielkich rozmiarach. W procesie aktywacji powstaje niezbędna porowatość i powierzchnia właściwa, następuje znaczny spadek masy substancji stałej, zwany obgarem.

W wyniku aktywacji termochemicznej powstaje gruboziarnisty węgiel aktywny, który jest stosowany do bielenia. W wyniku aktywacji parą stosuje się drobno porowaty węgiel aktywny, który służy do czyszczenia.

Następnie węgiel aktywny chłodzi się i poddaje wstępnemu sortowaniu i przesiewaniu, gdzie szlam usuwa się, a następnie, w zależności od potrzeby uzyskania określonych parametrów, aktywowany węgiel poddaje się dodatkowej obróbce: przemywanie kwasem, impregnacja (impregnacja różnymi substancjami chemicznymi), mielenie i suszenie. Następnie węgiel aktywowany jest pakowany w opakowania przemysłowe: worki lub duże worki.

Klasyfikacja

Węgiel aktywny jest klasyfikowany zgodnie z rodzajem surowca, z którego jest wytwarzany (węgiel, drewno, orzech kokosowy itp.), Metodą aktywacji (termochemiczną i parową), celowo (gaz, rekuperacja, klarowanie i katalizatory węglo-nośnikowe - sorbenty chemiczne), a także forma wydania. Obecnie węgiel aktywny jest dostępny głównie w następujących postaciach:

  • sproszkowany węgiel aktywny
  • granulowane (rozdrobnione, nieregularnie ukształtowane cząstki) węgiel aktywny,
  • formowany węgiel aktywny,
  • ekstrudowany (cylindryczne granulki) węgiel aktywny,
  • tkanina impregnowana węglem aktywnym.

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

Granulowane cząstki węgla aktywowanego w zakresie od 0,1 do 5 mm (ponad 90% kompozycji). Granulowany węgiel aktywny służy do oczyszczania cieczy, głównie do oczyszczania wody. Podczas czyszczenia płynów węgiel aktywny umieszczany jest w filtrach lub adsorberach. Aktywne węgle 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.). Węgiel formowany służy do oczyszczania różnych gazów i powietrza. Podczas oczyszczania gazów węgiel aktywny jest również umieszczany w filtrach lub adsorberach.

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

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

Najważniejsze funkcje

Wielkość granulometrii (granulometria) - wielkość głównej części granulek węgla aktywnego. Jednostka miary: milimetry (mm), mesh USS (US) i mesh BSS (angielski). W odpowiednim pliku podano tabelę podsumowującą konwersję wielkości cząstek USS mesh - milimetry (mm).

Gęstość nasypowa jest masą materiału wypełniającego objętość jednostki pod własnym ciężarem. Jednostka miary - gram na centymetr sześcienny (g / cm 3).

Powierzchnia - powierzchnia ciała stałego związana z jego masą. Jednostką miary jest metr kwadratowy na gram węgla (m 2 / g).

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

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

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

Wartość pH wodnego ekstraktu to wartość pH wodnego roztworu po gotowaniu w nim próbki węgla aktywnego.

Działanie ochronne - pomiar czasu adsorpcji przez węgiel pewnego gazu przed rozpoczęciem przesyłania minimalnych stężeń gazu przez warstwę węgla aktywnego. Ten test jest używany do węgla używanego do oczyszczania powietrza. Najczęściej węgiel aktywny jest testowany na benzen lub tetrachlorek węgla (również tetrachlorek węgla4).

Adsorpcja ITS (adsorpcja na tetrachlorku węgla) - tetrachlorek węgla jest przepuszczana przez objętość węgla aktywnego, nasycenie następuje do stałej masy, a następnie ilość zaadsorbowanej pary przypisywana masie węgla w procentach (%).

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

Adsorpcja błękitem metylenu to ilość miligramów błękitu metylenowego pochłonięta przez jeden gram węgla aktywowanego z roztworu wodnego. Jednostka miary - mg / g.

Przebarwienie melasy (liczba lub wskaźnik melasy, w przeliczeniu na melasę) oznacza ilość węgla aktywowanego w miligramach potrzebną do 50% klaryfikacji standardowego roztworu melasy.

Obszary zastosowania

Węgiel aktywowany adsorbuje organiczne, wysokocząsteczkowe substancje o niepolarnej strukturze, na przykład: rozpuszczalniki (chlorowane węglowodory), barwniki, olej itp. Możliwości adsorpcji wzrastają wraz ze zmniejszającą się rozpuszczalnością w wodzie, z większą niepolarną strukturą i wzrastającą masą cząsteczkową. Węgiel aktywny dobrze adsorbuje opary substancji o względnie wysokich temperaturach wrzenia (np. Benzen C6H6), gorzej - związki lotne (na przykład amoniak NH3). Przy względnych ciśnieniach pary pstr/ pnas mniej niż 0,10-0,25 (strstr - ciśnienie równowagowe adsorbowanej substancji, strnas - nasycona prężność pary) węgiel aktywny nieznacznie absorbuje parę wodną. Jednak, gdy pstr/ pnas więcej niż 0,3-0,4 jest zauważalna adsorpcja, aw przypadku pstr/ pnas = 1 prawie wszystkie mikropory są wypełnione parą wodną. Dlatego ich obecność może skomplikować wchłanianie docelowej substancji.

Węgiel aktywny jest szeroko stosowany jako adsorbent pochłaniający opary z emisji gazów (np. Podczas oczyszczania powietrza z dwusiarczku węgla CS2), odzyskiwanie oparów lotnych rozpuszczalników do celów odzyskiwania, do oczyszczania roztworów wodnych (na przykład syropy cukrowe i napoje alkoholowe), wody pitnej i ścieków, w maskach gazowych, w technologii próżniowej, na przykład do tworzenia pomp sorpcyjnych, w chromatografii gazowej adsorpcji, do wypełniania pochłaniaczy zapachów w lodówkach, oczyszczaniu krwi, absorpcji szkodliwych substancji z przewodu pokarmowego itp. Aktywny węgiel może być również nośnikiem dodatków katalitycznych i katalizatora polimeryzacji. Aby właściwości katalityczne węgla aktywnego w makro- i mezoporach tworzyły specjalne dodatki.

Wraz z rozwojem przemysłowej produkcji węgla aktywnego, zużycie 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 aktywowany. Wraz z rozwojem technologii atomowej, węgiel aktywny jest głównym adsorbentem radioaktywnych gazów i ścieków w elektrowniach jądrowych. W XX wieku użycie węgla aktywnego pojawiło się w złożonych procesach medycznych, na przykład w hemofiltracji (oczyszczanie krwi z węgla aktywnego). Węgiel aktywny jest używany:

  • do uzdatniania wody (oczyszczanie wody z dioksyn i ksenobiotyków, karbonizacja);
  • w przemyśle spożywczym w produkcji napojów alkoholowych, napojów o niskiej zawartości alkoholu i piwa, klarowania win, w produkcji filtrów papierosowych, oczyszczania dwutlenku węgla w produkcji napojów gazowanych, oczyszczania roztworów skrobi, syropów cukrowych, glukozy i ksylitolu, klarowania i dezodoryzacji olejów i tłuszczów, w produkcji cytryny, mleka i inne kwasy;
  • w przemyśle chemicznym, naftowym i gazowym oraz w przetwórstwie w celu klaryfikacji plastyfikatorów, jako nośnika katalizatorów, w produkcji olejów mineralnych, odczynników chemicznych i farb i lakierów, w produkcji gumy, w produkcji włókien chemicznych, do oczyszczania roztworów amin, do odzyskiwania par rozpuszczalników organicznych;
  • w środowiskowych działaniach środowiskowych w zakresie oczyszczania ścieków przemysłowych, w celu eliminacji wycieków ropy i produktów naftowych, do oczyszczania gazów spalinowych w spalarniach, do oczyszczania wentylacyjnych emisji gaz-powietrze;
  • w górnictwie i hutnictwie do produkcji elektrod, do flotacji rud mineralnych, do wydobywania złota z roztworów i zawiesin w górnictwie złota;
  • w przemyśle paliwowym i energetycznym do uzdatniania kondensatu pary i wody kotłowej;
  • w przemyśle farmaceutycznym do oczyszczania roztworów w produkcji wyrobów medycznych, do produkcji tabletek węglowych, antybiotyków, substytutów krwi, tabletek Allohol;
  • w medycynie do oczyszczania organizmów zwierząt i ludzi z toksyn, bakterii, podczas czyszczenia krwi;
  • w produkcji środków ochrony indywidualnej (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 chlorowcowęglowodory, 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 podziemnych,
  • 10-2000 g / litr dla ścieków.

Uzdatnianie wody z basenów nie odpowiada tej klasyfikacji, ponieważ mamy tutaj do czynienia z dechloracją i odrzutami, a nie czystym adsorpcją usuwania zanieczyszczeń. Dezloracja i deozonacja są skutecznie stosowane w uzdatnianiu wody basenowej przy użyciu węgla aktywowanego z łupin orzecha kokosowego, który ma zalety wynikające z dużej powierzchni adsorpcji i dlatego ma doskonałe działanie dechloracyjne o dużej gęstości. Wysoka gęstość umożliwia przepływ wsteczny bez wypłukiwania węgla aktywnego z filtra.

Granulowany węgiel aktywny jest stosowany w stacjonarnych 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 cząstek stałych. Można to zagwarantować przez odpowiednie wstępne przetwarzanie (na przykład za pomocą filtru piaskowego). Cząsteczki, które wpadają w nieruchomy filtr, można usunąć za pomocą układu adsorpcyjnego przeciwprądowego.

Wiele procesów produkcyjnych emituje szkodliwe gazy. Te toksyczne substancje nie powinny być uwalniane do powietrza. Najczęściej występującymi substancjami toksycznymi w powietrzu są rozpuszczalniki niezbędne do produkcji materiałów do codziennego użytku. W celu oddzielenia rozpuszczalników (głównie węglowodorów, takich jak chlorowane węglowodory), z powodzeniem można stosować węgiel aktywny ze względu na jego właściwości hydrofobowe.

Czyszczenie powietrza dzieli się na oczyszczanie powietrza z zanieczyszczonego powietrza i odzysk rozpuszczalnika zgodnie z ilością i stężeniem zanieczyszczeń w powietrzu. Przy wysokich stężeniach taniej jest odzyskiwać rozpuszczalniki z węgla aktywowanego (na przykład parą wodną). Ale jeśli substancje toksyczne występują w bardzo niskim stężeniu lub w mieszaninie, której nie można wielokrotnie użyć, stosuje się formowany jednorazowy węgiel aktywny. Formowany węgiel aktywny stosowany jest w stałych systemach adsorpcyjnych. Zanieczyszczone powietrze przepływa przez stałą warstwę węgla w jednym kierunku (głównie od dołu do góry).

Jednym z głównych obszarów zastosowania 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 w wyniku różnych pośrednich reakcji chemicznych między składnikiem zanieczyszczenia a substancją aktywną w węglu aktywnym, zanieczyszczenie może być całkowicie usunięte z zanieczyszczonego powietrza. Węgiel aktywny jest impregnowany (impregnowany) srebrem (do oczyszczania wody pitnej), jodem (do oczyszczania z dwutlenku siarki), siarką (do oczyszczania z rtęci), alkaliami (do oczyszczania z kwasów gazowych i gazów - chloru, dwutlenku siarki, dwutlenku azotu i d.), kwas (do usuwania gazowych zasad i amoniaku).

Regeneracja

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

  • Metoda wahań temperatury: wpływ siły van der Waalsa maleje wraz ze wzrostem temperatury. Temperatura wzrasta z powodu gorącego strumienia azotu lub wzrostu ciśnienia pary w temperaturze 110-160 ° C.
  • Metoda zmiany ciśnienia: wraz ze spadkiem ciśnienia parcjalnego maleje wpływ siły Van-Der-Walca.
  • Ekstrakcja - desorpcja w fazie ciekłej. Adsorbowane substancje są usuwane chemicznie.

Wszystkie te metody są niewygodne, ponieważ zaadsorbowane substancje nie mogą być całkowicie usunięte z powierzchni węgla. Znaczna ilość zanieczyszczeń pozostaje w porach węgla aktywnego. Przy stosowaniu regeneracji pary 1/3 wszystkich zaadsorbowanych substancji nadal pozostaje w węglu aktywnym.

W ramach regeneracji chemicznej należy rozumieć przetwarzanie sorbentu płynnego lub gazowych organicznych lub nieorganicznych odczynników w temperaturze, z reguły nie wyższej niż 100 ° C. Zarówno sorbenty węglowe, jak i nienawęglowe są zregenerowane chemicznie. W wyniku tego traktowania sorbent jest desorbowany w postaci niezmienionej lub produkty jego oddziaływania ze środkiem regenerującym są desorbowane. Regeneracja chemiczna często przebiega bezpośrednio w aparacie adsorpcyjnym. Większość metod regeneracji chemicznej jest wąsko wyspecjalizowana w niektórych rodzajach sorbatów.

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

Regeneracja chemiczna i termiczna regeneracja w niskiej temperaturze nie zapewnia całkowitego odzyskania węgla adsorpcyjnego. Proces regeneracji termicznej jest bardzo złożony, wielostopniowy, wpływający nie tylko na sorbat, ale także na sorbent. Regeneracja termiczna jest zbliżona do technologii wytwarzania węgla aktywnego. Podczas karbonizacji różnego rodzaju sorbatów na węglu, większość zanieczyszczeń rozkłada się w 200-350 ° C, aw temperaturze 400 ° C około połowa całkowitego adsorbatu jest zwykle niszczona. CO, CO2, CH4 - Główne produkty rozkładu sorbinianu organicznego uwalniają się po podgrzaniu do 350 - 600 ° C. Teoretycznie koszt takiej regeneracji wynosi 50% kosztu nowego węgla aktywnego. Sugeruje to potrzebę kontynuowania poszukiwań i rozwoju nowych wysoce wydajnych metod regeneracji sorbentów.

Reaktywacja - pełna regeneracja węgla aktywowanego przez parę wodną w temperaturze 600 ° C. Zanieczyszczenie jest spalane w tej temperaturze, bez spalania węgla. Jest to możliwe ze względu na niskie stężenie tlenu i obecność znacznej ilości pary. Para wodna reaguje selektywnie z zaadsorbowaną materią organiczną wykazującą wysoką reaktywność w wodzie w tych wysokich temperaturach, przy pełnym spalaniu. Nie można jednak uniknąć minimalnego spalania węgla. Stratę tę powinien zrekompensować nowy węgiel. Po reaktywacji często zdarza się, że węgiel aktywowany wykazuje większą powierzchnię wewnętrzną i wyższą reaktywność niż pierwotny węgiel. Fakty te wynikają z tworzenia się dodatkowych porów i zanieczyszczeń koksujących w węglu aktywnym. Struktura porów również się zmienia - one się zwiększają. Reaktywację przeprowadza się w piecu reaktywującym. Istnieją trzy rodzaje pieców: obrotowe, szybowe i zmienno-przepływowe piece gazowe. Piece o zmiennym przepływie gazu mają zalety wynikające z niskich strat spowodowanych 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 aktywowanego do komory dopalania. Powietrze jest dodawane do dopalacza, więc gazy, które nie zostały całkowicie zapalone, mogą być teraz spalane. Temperatura wzrasta do około 1200 ° C. Po spaleniu gaz przepływa do myjki gazowej, w której gaz schładza się do temperatury 50-100 ° C w wyniku chłodzenia wodą i powietrzem. W tej komorze kwas chlorowodorowy, który tworzy się z zaadsorbowanych chlorowęglowodorów z oczyszczonego węgla aktywowanego, zobojętnia się wodorotlenkiem sodu. Ze względu na wysoką temperaturę i szybkie chłodzenie, nie powstają toksyczne gazy (takie jak dioksyny i furany).

Historia

Najwcześniejsze historyczne odniesienie do użycia węgla odnosi się do starożytnych Indii, gdzie w pismach sanskryckich mówiono, że woda pitna musi być najpierw przepuszczona przez węgiel, przechowywana w naczyniach miedzianych i wystawiona na działanie światła słonecznego.

Unikalne i użyteczne właściwości węgla były również znane w starożytnym Egipcie, gdzie węgiel wykorzystywany był do celów medycznych już w 1500 roku pne. er

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

Pod koniec XVIII wieku naukowcy wiedzieli, że Carbolen był w stanie wchłonąć różne gazy, opary i substancje rozpuszczone. W codziennym życiu ludzie obserwowali: jeśli zagotowujemy wodę do garnka, gdzie wcześniej ugotowali obiad, rzucimy kilka żar, wtedy smak i zapach jedzenia znikają. Z biegiem czasu węgiel aktywny był używany do oczyszczania cukru, pułapkowania benzyny w gazach naturalnych, barwienia tkanin, garbowania skóry.

W 1773 r. Niemiecki chemik Karl Scheele poinformował o adsorpcji gazów na węglu drzewnym. Później okazało się, że węgiel może również odbarwiać płyny.

W 1785 roku farmaceuta z Sankt Petersburga Lovits T. Ye., Który później został akademikiem, po raz pierwszy zwrócił uwagę na zdolność węgla aktywowanego do oczyszczania alkoholu. W wyniku powtarzających się eksperymentów odkrył, że nawet zwykłe wytrząsanie wina z proszkiem węglowym umożliwia otrzymanie znacznie czystszego i lepszej jakości napoju.

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

W 1808 roku węgiel drzewny został po raz pierwszy użyty we Francji do rozjaśnienia syropu cukrowego.

W 1811 roku, podczas mieszania czarnego kremu do butów, odkryto zdolność bielenia węgla z kości.

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

W 1915 r. Pierwsza maska ​​filtrująca węgiel na świecie została wynaleziona w Rosji przez rosyjskiego naukowca Nikołaja Dmitriewicza Zelinskiego. W 1916 roku został przyjęty przez armię Ententy. Głównym materiałem zawierającym sorbent był węgiel aktywny.

Przemysłowa produkcja węgla aktywowanego rozpoczęła się na początku XX wieku. W 1909 r. Pierwsza partia sproszkowanego węgla aktywnego została wydana w Europie.

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

Obecnie węgiel aktywny jest jednym z najlepszych materiałów filtracyjnych.

Węgiel aktywowany węglem

Firma "Chemical Systems" oferuje szeroką gamę węgli aktywowanych Carbonut, doskonale sprawdzonych w różnych procesach technologicznych i branżach:

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

Węgiel aktywowany węglem produkowany jest wyłącznie z łupin orzecha kokosowego, ponieważ węgiel aktywny z orzecha kokosowego charakteryzuje się najlepszą jakością czyszczenia i najwyższą zdolnością chłonną (ze względu na obecność większej ilości porów i, co za tym idzie, większą powierzchnią), najdłuższą żywotność (ze względu na dużą twardość i możliwość wielokrotnej regeneracji), brak desorpcji wchłoniętych substancji i niskiej zawartości popiołu.

Carbonut aktywne węgle zostały wyprodukowane od 1995 roku w Indiach zautomatyzowanych i zaawansowanych technologicznie urządzeń. Produkcja ma strategicznie ważne położenie, 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 aktywowanego węglem są ściśle kontrolowane: obejmuje to staranny dobór surowców wejściowych, kontrolę głównych parametrów po każdym etapie produkcji pośredniej oraz kontrolę jakości końcowego gotowego produktu zgodnie z ustalonymi standardami. Węgiel aktywny Carbonut jest eksportowany prawie na całym świecie, a dzięki doskonałemu połączeniu ceny i jakości jest duży popyt.

Dokumentacja

Do przeglądania dokumentacji potrzebny jest program "Adobe Reader". Jeśli nie masz zainstalowanego programu Adobe Reader na swoim komputerze, odwiedź witrynę Adobe www.adobe.com, pobierz i zainstaluj najnowszą wersję tego programu (program jest bezpłatny). Proces instalacji jest prosty i zajmuje tylko kilka minut, ten program przyda Ci się w przyszłości.

Jeśli chcesz kupić węgiel aktywowany w Moskwie, regionie moskiewskim, Mytischi, Sankt Petersburgu, skontaktuj się z menedżerami firmy. Także dostawa do innych regionów Federacji Rosyjskiej.

Co to jest węgiel aktywowany

Główne cechy i to, co jest produkowane

Niektórzy producenci byli w stanie osiągnąć produkcję gatunków węgla, w których obszar filtracji osiąga 1500 m2 / g substancji. Głównymi materiałami stosowanymi do produkcji węgla aktywnego są substancje węglowe pochodzenia organicznego. Na przykład węgiel, łupiny orzecha kokosowego, drewno, ropa naftowa lub koks węglowy mogą być wykorzystywane jako surowce.

Wskazówka: wybierz węgiel najlepiej, w oparciu o cele. Każda z nich koncentruje się na rozwiązywaniu różnych problemów.

Koks służy jako podstawa do produkcji węgla aktywnego z AR, AG i innych gatunków, węgiel granulowany marki GAC jest głównie wytwarzany z łupin orzecha kokosowego, a różne gatunki są wykonane z drewna, na przykład węgiel aktywowany P500: http://activcarbon.com.ua/product /44.html

Odmiany i zastosowania

Istnieje kilka rodzajów węgla, które mają pewne zalety i wady. Na ich podstawie każdy gatunek ma swoją niszę użytkowania.

Granularny

Impregnowany węgiel

Impregnowany węgiel jest wytwarzany poprzez tłoczenie i późniejszą impregnację specjalnym związkiem chemicznym. Substancja do impregnacji dobierana jest w zależności od zakresu zastosowania, co pozwala znacznie zwiększyć wydajność. Stosowany jest głównie do oczyszczania różnych gazów ze związków nieorganicznych metodą katalizy. Używane w następujących obszarach:

  • w celu usunięcia nieorganicznych zanieczyszczeń z gazów reakcyjnych
  • w celu usunięcia rtęci z gazu ziemnego
  • do oczyszczania siarkowodoru i gazu biologicznego

Skompresowany

Wygląda jak grudki, których długość jest dwukrotnie większa od średnicy. Ma mniejszy opór powietrza w porównaniu do granulowanego, który służył jako główny element do wentylacji pomieszczeń i filtracji atmosfery. Dotyczy następujących obszarów:

  • oczyszczanie gazów uwalnianych w wyniku reakcji różnych substancji na zanieczyszczenia
  • oczyszczanie powietrza w pomieszczeniach przeznaczonych do unieszkodliwiania odpadów oraz w obiektach oczyszczania wody
  • oczyszczanie biologiczne i naturalne
  • zmniejszone stężenie lotnej materii organicznej
  • w sprzęt ochrony dróg oddechowych

Dusty

Średnica cząstek tego rodzaju węgla nie przekracza kilku setnych milimetra. Stosuje się go tylko w połączeniu z systemami dozującymi i stosuje się go w następujących obszarach:

  • podczas usuwania szkodliwych substancji ze ścieków
  • podczas przetwarzania wody pitnej
  • do oczyszczania gazów powstałych podczas obróbki cieplnej odpadów
  • podczas wybierania produktów spożywczych i chemicznych
  • wzbogacić szlam

Węgiel aktywny

Aktywowany (aktywowany) węgiel jest porowatą substancją, którą otrzymuje się z różnych materiałów zawierających węgiel pochodzenia organicznego: węgiel drzewny (gatunki węgla aktywowanego BAU-A, OU-A, DAK [1] itd.), Koks węglowy (gatunki węgla aktywnego AG-3 AG-5, AR itp.), Koksu naftowego, węgla kokosowego itp.

Treść

Właściwości chemiczne i modyfikacja

Normalny węgiel aktywny jest raczej reaktywnym związkiem zdolnym do utleniania tlenem powietrza i plazmy tlenowej [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], pary wodnej [11], [12], [13], a także dwutlenek węgla [7] i ozon [14], [15], [16]. Utlenianie w fazie ciekłej prowadzi się za pomocą szeregu odczynników (HNO3, H2O2, KMnO4) [17], [18], [19]. Ze względu na tworzenie się dużej liczby grup zasadowych i kwasowych na powierzchni utlenionego węgla, jego sorpcja i inne właściwości mogą się znacznie różnić od tych nie utlenionych [20]. Węgiel modyfikowany azotem otrzymuje się z naturalnych substancji lub polimerów zawierających azot [21], [22] lub przez obróbkę węgla za pomocą odczynników zawierających azot [23], [24], [25]. Węgiel może również oddziaływać z chlorem [26], [27] bromem, [28] i fluorem [29]. Istotny jest węgiel zawierający siarkę, który jest syntetyzowany na różne sposoby [30], [31]. Ostatnio chemiczne właściwości węgla zwykle przypisuje się obecności aktywnego wiązania podwójnego na jego powierzchni [16], [32], [33]. Chemicznie modyfikowany węgiel stosowany jest jako katalizator, nośnik katalizatora, selektywny adsorbent, w przygotowaniu bardzo czystych substancji, jako elektrody baterii litowych.

Jak działa węgiel

Istnieją dwa główne mechanizmy, dzięki którym węgiel aktywny usuwa zanieczyszczenia z wody: adsorpcję i redukcję katalityczną (proces, który powoduje przyciąganie ujemnie naładowanych jonów zanieczyszczeń do dodatnio naładowanego węgla aktywnego). Związki organiczne usuwa się przez adsorpcję, a resztkowe środki dezynfekujące, takie jak chlor i chloraminy, usuwa się przez redukcję katalityczną.

Produkcja

Dobry aktywowany węgiel drzewny otrzymuje się ze skorupki orzecha kokosowego, z nasion niektórych owoców. Przedtem aktywowany węgiel drzewny został wykonany z kości bydlęcych (kość kostna [34]). Istota procesu aktywacji polega na otwarciu porów w materiale węglowym w stanie zamkniętym. Odbywa się to termochemicznie (wstępnie impregnowany materiał za pomocą roztworu chlorku cynku, węglanu potasu lub innych związków i ogrzewany bez dostępu powietrza) lub poprzez obróbkę przegrzaną parą lub dwutlenkiem węgla lub ich mieszaniną w temperaturze 800-850 stopni. W tym ostatnim przypadku technicznie trudno jest uzyskać czynnik gazowo-pary o takiej temperaturze. Powszechnie przyjmuje się dostarczanie do urządzenia w celu aktywacji, równocześnie z parą nasyconą, ograniczonej ilości powietrza. Część oparzeń węgla i wymagana temperatura osiąga w przestrzeni reakcyjnej. Wydajność węgla aktywnego w tym wariancie procesu jest znacznie zmniejszona. Wartość powierzchni właściwej porów w najlepszych gatunkach węgli aktywnych może osiągnąć 1800-2200 m 2; na 1 g węgla. [2] Wyróżnia się makro, mezo i mikropory. W zależności od wielkości molekuł, które muszą być przechowywane na powierzchni węgla, węgiel musi być wykonany w różnych proporcjach wielkości porów.

Aplikacja

W maskach gazowych

Klasyczny przykład użycia węgla aktywowanego wiąże się z jego użyciem w masce gazowej. Maska gazowa opracowana przez ND Żelińskiego uratowała życie wielu żołnierzy podczas I wojny światowej. W 1916 roku został oddany do użytku w prawie wszystkich armiach europejskich.

W produkcji cukru

Początkowo węgiel aktywowany kościami stosowano do oczyszczania syropu cukrowego z barwników podczas rafinacji cukru. Jednak ten cukier nie mógł być spożywany na czczo, ponieważ miał pochodzenie zwierzęce. Producenci cukru zaczęli produkować "chudy cukier", który albo nie był rafinowany i miał wygląd kolorowych słodyczy, albo był szczotkowany przez węgiel drzewny.

Inne zastosowania

Węgiel aktywny jest stosowany w medycynie, chemii, jako nośnik katalizatorów, aw wielu reakcjach działa jako katalizator w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym. Filtry zawierające węgiel aktywny są używane w wielu nowoczesnych urządzeniach do oczyszczania wody pitnej.

Charakterystyka węgla aktywnego

Wielkość porów

Decydujący wpływ na strukturę porów węgli aktywnych wywierają surowce do ich wytwarzania. Węgle aktywowane na bazie łupin orzecha kokosowego charakteryzują się większym odsetkiem mikroporów (do 2 nm), a na bazie węgla - większym odsetkiem mezoporów (2-50 nm). Duża część makroporów jest charakterystyczna dla węgli aktywowanych na bazie drewna (ponad 50 nm).

Mikropory szczególnie dobrze nadają się do adsorpcji małych cząsteczek i mezoporów do adsorpcji większych cząsteczek organicznych.

Wskaźnik jodowy

Większość węgla korzystnie adsorbuje małe cząsteczki. Indeks jodowy jest najbardziej podstawowym parametrem stosowanym do charakteryzowania pracy węgla aktywnego. Wskaźnik jodowy jest miarą poziomu aktywności (wyższa liczba wskazuje na wyższy stopień aktywacji), często mierzoną w mg / g (typowy zakres wynosi 500-1200 mg / g). Wskaźnik jodowy jest również miarą zawartości mikroporów w węglu aktywnym (od 0 do 20 Å) lub do 2 nm, co odpowiada powierzchni węgla od 900 m² / g do 1100 m² / g. Jest to standardowa miara przy stosowaniu węgla aktywowanego do oczyszczania substancji w fazie ciekłej.

Twardość

Jest to miara odporności węgla aktywnego na ścieranie. Jest to ważny wskaźnik węgla aktywnego, niezbędny do utrzymania jego integralności fizycznej i odporności na siły tarcia, procesu płukania wstecznego itp. Istnieją znaczne różnice w twardości węgla aktywnego, w zależności od surowca i poziomu aktywności.

Rozkład wielkości cząstek

Im mniejszy rozmiar cząstek węgla aktywowanego, tym lepszy dostęp do powierzchni i tym szybszy poziom adsorpcji. W systemach z fazą gazową należy to uwzględnić przy zmniejszeniu ciśnienia, co wpłynie na koszty energii. Uważne rozważenie rozkładu wielkości cząstek może zapewnić znaczącą korzyść operacyjną.

Farmakologia

Ma działanie enterosorbujące, detoksykacyjne i przeciwbiegunkowe. Należy do grupy wielowartościowych antidotum fizykochemicznych, ma dużą aktywność powierzchniową, adsorbuje trucizny i toksyny z przewodu pokarmowego (GIT) do ich absorpcji, alkaloidy, glikozydy, barbiturany itp. Leki nasenne, leki do znieczulenia ogólnego, sole metali ciężkich, toksyny pochodzenia bakteryjnego, roślinnego, zwierzęcego, pochodne fenolu, kwas cyjanowodorowy, sulfonamidy, gazy. Aktywny jako sorbent do hemoperfuzji. Słabo adsorbuje kwasy i zasady, a także sole żelaza, cyjanki, malation, metanol, glikol etylenowy. Nie podrażnia błony śluzowe. W leczeniu zatrucia konieczne jest wytworzenie nadmiaru węgla w żołądku (przed jego umyciem) oraz w jelicie (po umyciu żołądka). Obniżenie stężenia węgla w podłożu przyczynia się do desorpcji związanej substancji i jej absorpcji (aby zapobiec resorpcji uwolnionej substancji, zaleca się ponowne umycie żołądka i przypisanie węgla). Obecność mas żywności w przewodzie żołądkowo-jelitowym wymaga podawania w dużych dawkach, ponieważ zawartość przewodu żołądkowo-jelitowego jest pochłaniana przez węgiel i jego aktywność zmniejsza się. Jeśli zatrucie jest spowodowane przez substancje zaangażowane w krążenie jelitowo-wątrobowe (glikozydy nasercowe, indometacyna, morfina i inne opiaty), musisz używać węgla przez kilka dni. Szczególnie skuteczny jako sorbent do hemoperfuzji w przypadkach ostrego zatrucia barbituranami, glutationidem, teofiliną. Zmniejsza skuteczność jednoczesnego przyjmowania leków, zmniejsza skuteczność leków działających na błonę śluzową przewodu pokarmowego (w tym ipecacuanas i thermopsis).

Mianowany następującymi wskazaniami: detoksykacja ze zwiększoną kwasowością soku żołądkowego podczas zatrucia egzogenicznego i endogennego: niestrawność, wzdęcia, procesy rozkładu, fermentacja, nadmierne wydzielanie śluzu, HCl, sok żołądkowy, biegunka; zatrucie alkaloidami, glikozydami, solami metali ciężkich, zatrucie pokarmowe; toksyczne leczenie żywności, czerwonka, salmonelloza, choroby oparzeń w fazie zatrucia i septikotoksyczności; niewydolność nerek, przewlekłe zapalenie wątroby, ostre wirusowe zapalenie wątroby, marskość wątroby, atopowe zapalenie skóry, astma oskrzelowa, zapalenie żołądka, przewlekłe zapalenie pęcherzyka żółciowego, zapalenie jelit, zapalenie pęcherzyka żółciowego; zatrucia związkami chemicznymi i lekami (w tym związkami fosforoorganicznymi i chloroorganicznymi, środkami psychoaktywnymi), chorobami alergicznymi, zaburzeniami metabolicznymi, syndromem alkoholowym po odstawieniu; zatrucie u pacjentów onkologicznych na tle radioterapii i chemioterapii; przygotowanie do badań rentgenowskich i endoskopowych (w celu zmniejszenia zawartości gazów w jelicie).

Przeciwwskazane w wrzodziejące uszkodzenia przewodu pokarmowego (w tym wrzód żołądka i 12 wrzodów dwunastnicy, wrzodziejące zapalenie jelita grubego), krwawienie z przewodu pokarmowego, jednoczesne mianowanie leków antytoksycznych, których działanie rozwija się po wchłonięciu (metionina, itp.).

Skutki uboczne to niestrawność, zaparcia lub biegunka; z długotrwałym stosowaniem - hipowitaminoza, zmniejszona absorpcja z przewodu pokarmowego składników odżywczych (tłuszcze, białka), hormony. Kiedy hemoperfusion przez węgiel aktywny - zakrzepica zatorowa, krwotok, hipoglikemia, hipokalcemia, hipotermia, niższe ciśnienie krwi.

Top