Активированные угли коротко о главном

Что такое активированный уголь?

На сегодняшний день активированный уголь является достаточно распространенным и широко применяющимся адсорбентом во многих отраслях. Активные угли представляют собой углеродные тела с пористой структурой, благодаря чему и обеспечиваются его высокие сорбционные свойства – способность впитывать в себя те или иные вещества из жидкостей и газов, очищая их от ненужных элементов.  Чем пористее структура активированного угля, тем лучше его сорбционные свойства.

Активированный уголь имеет многовековую историю.  Он известен своими характеристиками с древнейших времен. Еще древние египтяне сумели разгадать уникальные свойства активных углей, который в те далекие времена применялся лишь в медицине. Немного позднее в Древнем Риме активированный уголь стал применяться для очистки жидкостей: воды, вина, пива и т.д. Сегодня активный уголь по праву занимает лидирующую позицию среди других фильтрующих веществ.

 

Активированный уголь как адсорбент.

Нежелательные вещества удаляются из очищаемых материалов благодаря межмолекулярной силе Ван-дер-Ваальса, которая удерживает на поверхности активных углей загрязнения, таким образом извлекая ее из жидкостей и газов. Уровень адсорбционной способности активированного угля зависит он нескольких параметров, это:

• величина площади поверхности угля;
• размер пор и молекул угля;
• температура и уровень pH раствора.

 

 

Классификация активированных углей.

Активированный уголь в зависимости от ряда характеристик можно разделить на несколько видов.

 

Во-первых, активные угли отличаются по своей пористой структуре, в зависимости от которой можно выделить следующие виды углей:

• макропористый активный уголь, поры которого являются самыми крупными; особенность макропор заключается в том, что они при адсорбции не заполняются, а доставляют молекулы к адсорбирующим порам: размер макропор  составляет более 200 нм.

 

• мезопористый активированный уголь, поверхность которого заполняется адсорбируемыми молекулами послойно; размер мезопоры равняется 1,6-200 нм.; активный уголь с такими порами подходит лучше всего для адсорбции более крупных органических молекул;

 

• микропористый активированный уголь, у которого самые мелкие поры, чей размер составляет менее 1,6 нм, что соизмеримо с размерами адсорбирующих молекул; микропоры являются превосходным адсорбентом для самых маленьких молекул;

 

Во-вторых, активированный уголь подразделяется на классы, исходя из своей основы – углеродосодержащего сырья, в качестве которого может выступать:

• древесная основа

 

• каменноугольная основа

• скорлупа кокосовых орехов

 

 

В-третьих, активный уголь в зависимости от формы и размера своих частиц может быть:

• гранулированным,  гранулы которого имеют форму цилиндра:
• порошкообразным, размер частиц которых является самым маленьким – менее 0,1 мм.;
• дробленым, частицы которого неправильной формы.

 

 

Производство активированного угля.

Для производства активированного угля может использоваться различное сырье, содержащее углерод. К наиболее распространенному сырью при производстве активного угля  относится торф, древесный, каменный и бурый уголь, а также скорлупа кокосового ореха.

 

Производство активированного угля включает в себя несколько стадий:

1.Карбонизация – сырье обжигается в безвоздушном пространстве при высокой температуре. Полученный уголь (карбонизат) на данной стадии является плохим адсорбентом, потому что поры у него очень малы.

 

2.Предварительное дробление – эту стадию проходят только крупные куски углей, так как активация углей больших размеров невозможна.

 

3.Активация – для этой стадии подходят угли, чей размер фракции составляет от 4 до 10 мм., но не более. Активация может осуществляться двумя способами: химическим и парогазовым. При химической активации обработка угля производится с применением специальных химических компонентов. Парогазовая активация предполагает обработку угля с помощью перегретого водяного пара или путем окисления угля газом.

 

 

Химическая активация угля.

Химическая активация угля представляет собой достаточно сложный технологический процесс, когда уголь обрабатывается при температуре от 200 до 650 градусов Цельсия с помощью одного из химикатов:

 

• солями, которые под действием высоких температур начинают выделять активирующий газ СО2 или О2;
• нитратами;
• карбонатами;
• кислотами-окислителями, в качестве которых может выступать фосфорная, серная, азотная и другие кислоты;
• сульфатами.

 

Активированный химическим способом уголь получает название в зависимости от использованного реагента, например, хлорцинковый активированный уголь.

Несмотря на высокое качество активных углей, полученных путем химической активации, этот метод имеет ряд недостатков. Так, например, в процессе производства образуются экологически опасные стоки, производственное оборудование быстрее подвергается коррозии, в результате чего это влияет на стоимость угля в сторону ее повышения.

 

Парогазовая активация угля.

Весь процесс парогазовой активации угля постоянно находится под строгим наблюдением специалистов. Уголь активируется при температуре от 800 до 1000 градусов Цельсия. Окислительными агентами в данном случае являются водяной пар и диоксид углерода. К сырью при паровой активации добавляются такие катализаторы как карбонаты и оксиды щелочных металлов.