Активни въглени

Активен или активен въглен е порест адсорбент, който е направен от органични материали, съдържащи въглерод. Технологията на производство на активен въглен е дълъг процес, състоящ се от няколко етапа. Адсорбентът от активен въглен е вещество с много порьозен състав. Той се произвежда от различни органични материали, в които има въглища. Често активният въглен се произвежда от дървени въглища, торф (торфен кокс), въглищен кокс, орех, кокосов орех, маслинови ядки, кайсия и много други растения.

класификация

Активният адсорбент е подразделен:

• според вида на материала, от който се произвежда активен въглен: дърво, кокосови черупки, въглища и т.н.;
• до местоназначение: избистрящи, газови, въглеродни носители на катализатори с качествата на химичните сорбенти;
• чрез метода на активиране: пара и термохимичен метод;
• под формата на освобождаване: гранулиран (натрошен) активен въглен, прах, формован активен въглен, екструдирани въглища (гранули под формата на цилиндри) и тъкани, които са импрегнирани с въглища.

Активираните въглени се класифицират в три категории пори: микропори (от 0.6 до 0.7 нанометра), мезопори (1.5-100-200 нанометра), макропори (> 100-200 нанометра). Първият и вторият тип пори се считат за основни компоненти на повърхността на активните въглени. Поради тази причина те играят важна роля в адсорбционните свойства на въглищата. Микропорите се справят добре с адсорбцията на малки органични молекули, а мезопорите - с по-големи молекули.

Специфичната повърхност на активния въглен зависи от размера на порите. Адсорбентът, който има по-тънки пори добре абсорбира, като има дори ниска концентрация и малко парциално налягане на парата. Активното вещество с широки пори се характеризира с капилярна кондензация.

Размерите на специфичната абсорбираща повърхност на активния въглен и широките пори позволяват много ефективно да се използва адсорбентът за ефективно пречистване на газове и течности от различни видове примеси. Количеството примеси, които въглищата ядат, може да варира от най-малките молекули до молекулите на маслата, нефтопродуктите, мазнините, органичните съединения с хлор.

Оборудването за производство на активен въглен е представено в широк диапазон. За получаването на адсорбента се използват специални пещи с различен тип и дизайн. Най-често инсталацията с активен въглен използва вал, вертикални и хоризонтални въртящи се пещи, печки с много рафтове и реактори с кипящ слой.

Стъпки на процеса

Производството на въглища от материали от органичен произход се разделя на няколко етапа. Така технологията на производство на активен въглен включва следните последователни дейности:

1. Карбонизация. Този процес представлява изпичане (топлинна обработка) на суровините при безвъздушни инертни условия, при които се използва висока температура. След карбонизация се оказва - карбонизат, това са въглища, които имат много малко адсорбционни качества поради малката вътрешна площ и малките размери. Карбонизатът е подложен на раздробяване и активиране, за да се постигне специална структура на веществото и значително увеличаване на адсорбцията.
2. Няколко думи за предварително смачкване. Активираният въглен, получен след карбонизация, трябва да бъде смачкан. Първоначалните му размери са 30-150 милиметра, а ефективното активиране на адсорбента се затруднява поради такива големи фракции. Ето защо, карбонизат старателно смачкани до размера на фракциите от 4-10 милиметра.
3. Производствената линия с активен въглен включва процес на активиране, който се извършва, като се използват две основни техники:

• Химичното активиране за производството на активен въглен включва третирането на вещества със соли, които произвеждат активиращ газ, когато са изложени на висока температура. Активаторът може да бъде нитрати, сулфати, карбонати, сярна, фосфорна или азотна киселина. Производството на активен въглен, използвайки този метод, се провежда при температура от 200 - 650 ° С;
• Активирането на газовите пари се извършва изключително под строг контрол, при температура от 800 до 1000 ° С. В ролята на окислители по време на пара-газ активиране на въглища са водни пари и въглероден диоксид. Взаимодействието на пара с въглерод се ускорява от алкални оксиди и карбонати. Като се има предвид този факт, те периодично се добавят в малки дози към изходния материал. Медни съединения също се използват като катализатори. Получаването на активен въглен от карбонизат с помощта на паро-газова техника дава възможност да се получи мощен адсорбент с повърхностна площ от максимум 1500 m 2 на грам въглища. Вярно е, че не цялата площ може да се използва за абсорбция, защото големите молекули на адсорбираното вещество няма да попаднат в малки пори.

Използване на активен въглен

Прилагането в производството на активен въглен набира скорост всеки ден. Адсорбционният капацитет на въглищата ви позволява бързо и ефективно пречистване на отпадъчните води и отпадъчните газове. Освен това той е основният адсорбент на радиоактивни газове и води в атомните електроцентрали.

Също така активен въглен е намерил приложение в области като:

• Адсорбция на процеса и питейна вода;
• Използване в химическата промишленост;
• Възстановяване (връщане на част от суровините или енергия за вторична употреба при същата технологична процедура) на разтворители;
• Използването на активен въглен за медицински цели. Пречистване на кръвта и тялото като цяло от бактерии, токсични вещества;
• За добив на злато;
• Като козметичен продукт за осветяване на кожата по лицето;
• Хранителна добавка с интоксикация;
• За отслабване и диета (не се препоръчва от експерти).

Ако трябва да закупите активен въглен, за да филтрирате производството на Русия, можете да се свържете със специализираните магазини за това или да направите покупка чрез интернет.

Активен въглен

Активираният въглен, или въглерод, е вид преработени въглища, покрити с малки пори, които увеличават общата повърхност, способна да абсорбира или химически реакции. Активираната понякога се заменя с думата активна.

Поради високата микропорьозност само един грам активен въглен има активна повърхност над 500 m 2, която се установява с използване на изотерми на адсорбция на въглероден диоксид при стайна температура или 0 o C. Ниво на активност, достатъчно за ефективна употреба, може да се получи само от голяма площ повърхността, но по-нататъшното химическо третиране също подобрява адсорбционните свойства.

Активираният въглен обикновено се произвежда от дървени въглища.

Видео за активен въглен за загуба на тегло

Използване на активен въглен

Активираният въглен се използва за почистване на газ, злато, вода, безкофеинат, извличане на метали, във водопречиствателни станции, медицина, въздушни филтри, маски и респиратори и др.

В промишлеността основно се използва активен въглен в областта на металното покритие. Широко се използва в галваничната индустрия. Например, когато почиствате разтвора за брилянтно никелиране от органични примеси. Към галваничните разтвори се добавят много органични химикали, за да се подобри тяхното съхранение, както и да се подобрят свойствата като яркост, гладкост, пластичност и т.н. разрушаване в разтвор. Тяхното прекомерно образуване може да повлияе неблагоприятно на качеството на покритието и на физичните свойства на третирания метал. Използването на активен въглен премахва тези примеси и възстановява свойствата на галванизацията на разтворите до желаното ниво.

Активираният въглен, в съотношение 50% с целит, се използва като стационарна фаза при хроматографско разделяне на въглеводороди (моно-, ди-, трисахариди) и с етанолов разтвор (5-50%) като мобилна фаза в аналитични / подготвителни протоколи.

Опазване на околната среда

Активираният въглен е в състояние да премахне замърсяването от вода и въздух, както в полеви, така и в промишлени условия:

• премахване на последиците от случайни течове;
• възстановяване на подземни води;
• филтриране на питейна вода;
• пречистване на въздуха;
• неутрализация на летливи органични съединения от боядисване, химическо чистене, операции по прехвърляне на горива и др.

През 2007 г. Университетът на Западна Фландрия (в Белгия) започна изследвания за пречистване на водата за фестивали. Голямо съоръжение с активен въглен бе построено на мястото на Dranouter Music Festival през 2008 г., за да се използва тази технология за пречистване на водата, на този фестивал, през следващите 20 години.

Активният въглен често се използва и за измерване на концентрациите на радон във въздуха.

Активираният въглен се използва за лечение на отравяне и предозиране при перорално поглъщане. Смята се, че неутрализира отровата и предотвратява усвояването му от стомашно-чревния тракт. В случаи на съмнение за отравяне лекарите дават активен въглен на място или в спешното отделение. Обикновено дозировката е 1 грам на килограм телесно тегло (т.е. подрастващите или възрастните получават 50-100g), обикновено взети само веднъж, но в зависимост от отравянето, може да се приема повече от веднъж. В някои ситуации, активен въглен се използва в интензивни грижи, филтриране на кръвта от вредни вещества чрез хемосорбция. Активираният въглерод е предпочитан при лечението на много отравяния и други дезинфекции. Рядко се използват техники като вземане на еметици или аспириране на съдържанието на стомаха.

Въпреки че активен въглен е полезен при лечението на остро отравяне, той не е толкова ефективен при дългосрочно натрупване на токсини, например, след употребата на токсични хербициди.

• Адсорбция на токсини от въглища, за да се предотврати тяхната абсорбция от стомашно-чревния тракт. Тази адсорбция е обратима, затова по време на процедурата може да се добави прием на лаксативи (например, сорбитол).
• Това ще прекъсне ентерохепаталната и ентероентералната циркулация на лекарства / токсини и техния метаболит.

Неправилната употреба (напр. В белите дробове) може да предизвика белодробна аспирация, която понякога може да бъде фатална, ако не се лекува. Употребата на активен въглен е противопоказана при отравяне с киселини, основи или петролни продукти.

За първа помощ има активен въглен под формата на таблетки и капсули.

Приемането на активен въглен до консумация на алкохол намалява абсорбцията на етанол в кръвта.

От 5 до 15 mg въглища на килограм от тялото, взети едновременно със 170 ml чист етанол (

350 мл водка или 3 л светла бира) в рамките на един час намаляват съдържанието на алкохол в кръвта. Въпреки това вече са проведени експерименти, които доказват, че това не е така, а концентрацията на алкохол в кръвта, напротив, се увеличава от използването на активен въглен.

Бисквитките, съдържащи въглища, се продават в Англия в началото на 19 век, първоначално като средство за подуване и стомашни проблеми.

Таблетки или капсули с активен въглен се използват в много страни и се продават в аптеки без рецепта като средство за диария, нарушено храносмилане и подуване на корема. Използва се също за предотвратяване на диария при пациенти с рак, получаващи иринотекан. Използването на въглища може да попречи на усвояването на някои лекарства, което води до ненадеждни резултати от медицинските тестове (например скрита кръв). Храните за животни, съдържащи активен въглен, също се продават.

Проведени са изследвания на различни видове активен въглен, определящи тяхната способност да съхраняват природен газ и водороден газ. Порест материал, работи като гъба за различни видове газ. Газът се привлича към повърхността на въглищата под действието на ван дер Ваалсова сила. Някои видове въглища могат да поемат до 5-10kJ на мол. След това газът може да се десорбира чрез нагряване на въглищата и да се запали за енергия, или, в случай на водород, да се възстанови за използване в водородни горивни клетки.

Използването на активен въглен е добър метод за съхранение, тъй като газът може да се събира при ниско налягане и да заема по-малко обем и маса в сравнение с големите цилиндри под налягане. Министерството на енергетиката на САЩ идентифицира конкретни цели, които трябва да бъдат постигнати в областта на изследванията и разработването на нанопорести, въглеродни материали. В момента всички тези цели не могат да бъдат постигнати, но редица институции продължават да работят в тази област.

Филтрите с активен въглен обикновено се използват за почистване на въздух и газове от маслени пари, миризми или други въглеводороди. Най-често филтрите са проектирани съгласно принципа на 1- и 2-степенно пречистване, при което активираният въглен е във филтърната среда. Активираният въглен се използва и в системите за първично поддържане на жизнените сили на космически костюми. Филтри с активен въглен се използват за събиране на радиоактивни газове, от точкова кипяща вода в реактори, с воден кондензатор. Изтощеният от кондензатора въздух съдържа следи от радиоактивни газове. Големите топчета от активен въглен абсорбират тези газове и ги задържат, докато се разпаднат до нерадиоактивни твърди части. Така филтрираният въздух преминава през филтъра и твърдите частици остават в него.

Активен въглен, обикновено използван в органичната химия, за почистване на разтвори за набиране, съдържащи нежелани примеси.

Пречистване на дестилирани алкохолни напитки

Активираният въглен може да се използва за филтриране на водка или уиски от органични примеси, които засягат цвета, вкуса и миризмата. Предаването на органично необработена водка чрез филтър с активен въглен, при определен натиск, ще даде водка с идентичен алкохолен състав и органично пречистена, което положително влияе на миризмата и вкуса.

Отстраняване на живак

Активираният въглен, обикновено импрегниран с йод или сяра, се използва широко за почистване на емисиите на живак от електроцентрали, работещи с въглища, крематории и източници на природен газ. Цената за такива специални въглища е повече от 4 долара за килограм. Също така не може да се използва повторно.

Използване на адсорбирания живак

Изхвърлянето на въглища, пълни с живак, е проблем. Ако активен въглен съдържа по-малко от 260 живака, то Федералната служба разрешава да я погребат, при условие, че е опакована (например изсипва въглища в цимент). Ако обаче нивото е повече от 260, въглищата се класифицират като високо съдържание на живак и е забранено да се погребват. Такъв материал, сега се съхранява в дълбоки, изоставени мини, 1000t годишно.

Проблемът с обезвреждането на активен въглен, съдържащ живак, е от значение не само за Съединените щати. В Нидерландия такъв живак е напълно възстановен и активен въглен е напълно изгорен.

Производство на активен въглен

Активираният въглен се произвежда от богати на въглерод материали. Те включват: ядки, торф, дърво, кокосови влакна, лигнит, въглища и остатъци от рафиниране на петрол. Тя може да бъде получена по един от следните начини:

1. Физическа реактивация: суровината се превръща в активен въглен с помощта на газове. Този процес обикновено използва една или комбинация от няколко процедури:
   • Карбонизация: въглеродсъдържащият материал се пиролизира при температура 600-900 o C и отсъствието на кислород (обикновено в инертна атмосфера, с газове като аргон или азот)
   • Активиране / Окисляване: изходният или карбонизираният материал се поставя в окислителна газообразна среда (въглероден диоксид, кислород или пара) при температура над 250 ° С (обикновено температурата е в границите от 600 до 1200 ° С).
2. Химическо активиране: предхожда карбонизиране и импрегнира изходните материали с определени химикали. Такива вещества обикновено са киселини, основи или соли (фосфорна киселина, калиев и натриев хидроксиди, калциев хлорид и 25% цинков хлорид). След това полученият материал се карбонизира при по-ниски температури (450-900 o C). Смята се, че процесите на карбонизация / активиране, най-добре се извършва едновременно с химическото активиране. Химичното активиране е за предпочитане пред физическото активиране, поради по-ниската температура и по-малко време, необходимо за активиране на суровините.

класификация

Активираният въглерод е сложен продукт, трудно е да се класифицира въз основа на неговото поведение, естеството на повърхността и метода на производство. Някои общи класификации за обща цел обаче се основават на физическите характеристики на продукта.

Активен въглен на прах

Активираният въглен традиционно се произвежда под формата на прах или малки гранули със среден диаметър 0,15-0,25 mm. В тази форма те представляват голяма повърхност в обемно съотношение с малка дебелина на дифузионния слой. Прахообразният активен въглен се състои от натрошени или смлени частици от въглища, 95-100% от които преминават през специално сито. Гранулираният активен въглен се счита за оставащ в ситото с отвори с диаметър 0,297 mm, докато по-малките частици се считат за прахообразни. Въпреки това, според класификацията на ASTM (Американско дружество за изпитване на материали), размерите на гранулите съответстват на сито с отвори 0,177 mm. Прахообразният активен въглен обикновено не се използва в специални затворени системи поради големите загуби на налягане. По правило такива въглища се добавят директно към други третирани единици при работа с тях, например в случая на входяща сурова вода, както и в почистващи и септични резервоари.

Гранулираният активен въглен има относително голям размер на частиците в сравнение с прахообразния активен въглен, така че има по-малка външна повърхност спрямо общия обем. Следователно, дифузията на абсорбираното вещество е важен фактор при използването му. Този вид въглища е предпочитан за абсорбцията на пари и газове, поради високата им скорост на дифузия.

Зърнестите въглища се използват за пречистване на водата, дезодориране на въздуха и отделни компоненти в поточните системи. Гранулираният активен въглен може да бъде под формата на гранули или екструзия, с различни размери и приложения. За течности се използват въглища с размер 8 × 20; 20 х 40; 8 х 30, и за филтриране на пара 4 × 6; 4 × 8 или 4 × 10.

Въглища 20 × 40 ще бъдат онези частици, които преминават през сито с отвори 0,82 mm, но ще останат в ситото с отвори 0,42 mm. За филтриране на течности най-често се използва гранулиран активен въглен 12 × 40 и 8 × 30, благодарение на добрия баланс между размера, повърхността и загубата на налягане по време на употреба.

Екструдиран активен въглен

Екструдираният активен въглен се състои от активен въглен на прах и свързващ агент, който се смесва и екструдира в цилиндричните блокове от активен въглен с диаметър 0,8-130 mm. Те се използват главно в газообразни среди, поради ефектите на ниско налягане, ниско съдържание на прах и висока механична якост. Въпреки това, те са подходящи и за процедури за пречистване на вода.

Активен въглен с топка се произвежда от остатъци от рафиниране на масло, с диаметър приблизително 0,35-0,80 мм. Подобно на гранули, тя не намалява значително нивото на налягане, има висока якост и ниско съдържание на прах, докато има по-малък размер. Сферичната форма на въглищата прави използването му за предпочитане при течаща среда, например, когато се филтрира поток от вода.

Импрегниран активен въглен

Порестите въглища, съдържащи няколко вида неорганични пълнители като йод, сребро, катиони Al, Mn, Zn, Fe, Li, Ca, се приготвят за специално пречистване на въздуха, особено в музеи и галерии. Поради антибактериалните си свойства, активен въглен, наситен със сребро, се използва като адсорбент за пречистване на битовите отпадъчни води. Питейната вода може да се получи от обикновена вода, като се обработи с примес от активен въглен и Al (OH)₃, действа като коагулант. Импрегнираните въглища също се използват за адсорбиране на Н₂S и тиоли. Н Скорост на абсорбция₂S достига 50% от теглото на използваните въглища.

Въглища с полимерно покритие

В производствения процес порестите въглища се покриват с биополимер, за да се получи гладко и пропускливо покритие, което не блокира порите. Този въглен се използва при провеждане на хемоперфузия. Хемоперфузията е метод на лечение, при който големи количества кръв на пациента се прекарват през адсорбент, за да се отстранят токсичните вещества от кръвта.

Активираният въглен се предлага и в специални форми като тъкани и конци. Например, въглеродна тъкан се използва в личните предпазни средства за военния персонал.

Свойства на активен въглен

Един грам активен въглен може да бъде повече от 500 m 2 (вече е възможно да се достигне площ от 1500 m 2). В специални случаи се използват въглеродни аерогели, които са по-скъпи и имат по-голяма външна повърхност.

Благодарение на порестата си структура, активният въглен има голяма външна повърхност. Микропорите създават отлични условия за абсорбция, тъй като веществото взаимодейства незабавно с цялата повърхност на въглищата. Изпитване на поведението на адсорбция, което обикновено се извършва с азот при температура 77K (-196,15 o C) в среда с висок вакуум, но в ежедневни условия, активният въглен има еквивалентна ефективност, когато се адсорбира от околната среда, или например вода от пара при 100 ° С. ° С и налягане от 0.0001 атмосфера.

Джеймс Дюър, учен, кръстен на кораб Дюар (термос), прекарва много време в изучаването на активен въглен и публикува статия за нейния абсорбционен капацитет за газове. Той открива в тази работа, че охлаждането на въглища с течен азот му позволява да абсорбира по-значителни количества различни газове и че е възможно да ги извлече обратно, просто чрез нагряване на този въглен, а също и че най-добри качества имат въглищата, произведени от кокоса. Като пример той използва кислород. В този експеримент, активният въглен абсорбира газ от въздуха при неговата типична концентрация (21%), при стандартни условия, и ако активният въглен е предварително охладен, тогава, когато се освободи, въглеродът увеличава концентрацията на кислород до 80%.

Активираният въглерод физически задържа частици, дължащи се на ван дер Ваалсова сила или диспергираща сила.

Не толкова ефективно активираният въглен задържа редица химикали, като алкохол, гликол, силни киселини и основи, метали и повечето неорганични вещества, като литий, сода, желязо, арсен, олово, борна киселина или флуор.

Активираният въглерод абсорбира достатъчно добре йода и всъщност йодното число в mg / g се използва за определяне на общата повърхностна площ.

Въглеродният моноксид се абсорбира слабо от активен въглен. Особено това трябва да се има предвид от тези, които участват в производството на респиратори, устройства за димоотпускане или други системи за почистване на въздуха, тъй като Този газ е токсичен и хората не могат да го почувстват.

Списък на газовете, генерирани от производствени или селскостопански дейности и погълнати от активен въглен, може да бъде намерен в интернет.

Активираният въглен може да се използва като субстрат за използване с различни химикали за подобряване на тяхната абсорбция. Например, неорганични (или проблемни органични) съединения, такива като сероводород (Н₂S), формалдехид (HCOH), амоняк (NH₃), радиоактивни изотопи йод-131 (131 I) и живак (Hg). Това свойство е известно като хемосорбция.

За предпочитане, въглищата адсорбират малки молекули. Йодното число е най-фундаменталният показател, използван за характеризиране на ефективността на активния въглен. Това е индикатор за нивото на активност (колкото по-висок е показателят, толкова по-голяма е активността), обикновено се изразява в mg / g (стойността обикновено е в диапазона от 500-1200 mg / g). Също така, той се използва за определяне на обема на микропорите от активен въглен (от 0 до 20 А, или до 2 nm) чрез абсорбиране на йод от разтвора. Тези стойности ще бъдат еквивалентни на такива параметри на зоната на покритие на въглищата като 900 - 1100 м 2 / г. Такива показатели се използват, когато се използват във водната среда.

Йодното число се определя въз основа на един милиграм йод, абсорбиран от един грам въглища, при условие че концентрацията на разтвора достигне 2%. По този начин йодната стойност е количеството йод, абсорбирано от порите, или характеристиката на обема, наличен за поглъщане от порите на активен въглен. Като правило въглищата, използвани за пречистване на водата, имат йодно число в диапазона 600-1100. Често този параметър се използва за определяне на степента на изчерпване на използваните въглища. Въпреки това, в този случай, този показател трябва да се третира с повишено внимание, защото химичното взаимодействие с адсорбата може да повлияе на абсорбцията на йод и да даде неточни резултати. Следователно, при изчисляване на степента на разваляне на въглищата, се препоръчва да се използва йодното число само ако адсорбатът не е бил подложен на химическа атака, а също така са проверени данни за взаимозависимостта на йодното число и степента на влошаване, когато се използват в определена среда.

Някои въглища са по-подходящи за адсорбция на големи молекули. Броят на меласите е индикатор за обема на мезопорите на активирания въглен (повече от 20 А или 2 nm), установен чрез адсорбция на мелаза (гъст сироп) от разтвора. Голямата стойност на този индикатор показва висока степен на адсорбция на големи молекули (индикаторът е в рамките на 95-600). Индексът на избелване на меласата съответства на меласа. Абсорбционната ефективност на меласата се изразява като процент (от 40% до 185%) и съответства на броя на меласите (425 = 85%, 600 = 185%). Номерът на европейската меласа (525-110) е обратно пропорционален на американския.

Меласата е мярка за степента на обезцветяване на стандартен меласов разтвор, приготвен за тестване на активен въглен. Поради големия размер на оцветяващите частици, броят на меласите отразява наличния потенциален обем за адсорбция на по-големи съединения. Тъй като по време на пречистването на водата целият обем на порите може да не е наличен за адсорбция във всяко конкретно приложение, както и някои от адсорбатите могат да попаднат в по-малки пори, този индикатор не дава точни данни за възможностите на конкретен активен въглен. Обикновено този индикатор е полезен при оценката на нивото на адсорбция на партиди от активен въглен. От двете въглища, със същото количество адсорбция, този, който има по-голям брой меласи, обикновено ще има големи размери на порите и поради това адсорбатът по-добре ще попадне в адсорбиращото пространство.

Танините са комбинация от големи и средни молекули. Комбинирането на въглища с микропори и мезопори адсорбира танините. Способността на въглищата да адсорбират танини се измерва в ppm (обикновено в границите от 200 2 - 362).

Метиленово синьо багрило

Някои видове въглища имат мезопори (20A-50A / 2-5nm), които адсорбират средни молекули, като синьото метиленово багрило. Синята адсорбция на метилена се измерва в g / 100g (обикновено в диапазона 11-28g / 100g)

Някои видове активен въглен се оценяват на базата на времето, необходимо за дехлориране, което измерва тяхната ефективност на отстраняване на хлора. Изчислява се времето, необходимо за намаляване на количеството хлор във водния поток от 5 ‰ до 3,5. По-малко време означава по-добро представяне.

По-голямата плътност осигурява по-голямо количество адсорбция и обикновено означава по-добро качество на активирания въглен.

Това е индикатор за устойчивостта на износване на активен въглен. Това е важно за поддържането на работно състояние и способността да издържи силата на триене, която възниква при излагане на водно налягане и т.н. В зависимост от нивото на активност и материалите, от които се произвежда активен въглен, тя се различава значително по силата си.

Прахът намалява цялостната активност на въглищата и намалява ефективността на почистването. Метални оксиди (Fe₂О₃) може да бъде извлечен от активния въглен, което води до обезцветяване. Водоразтворимият прах има най-голям ефект в сравнение с други видове прах. Разтворимият прах може да бъде важен за аквариуми, като железен оксид насърчава растежа на водораслите. Въглища с ниско съдържание на разтворим прах трябва да се използват за пречистване на водата за морски, сладководни риби и корали, за да се избегне отравяне с тежки метали и прекомерен растеж на водорасли.

Дейност на въглероден тетрахлорид

Измерването на пропускливостта на активния въглен се получава чрез адсорбция на пара, наситена с въглероден тетрахлорид.

Разпределение на размера на частиците

Колкото по-малки са частиците на активния въглен, толкова по-добър е достъпът до неговата повърхност и по-бързо кинетиката на адсорбцията. Въпреки това, трябва да се има предвид, че когато се използват в среда на парите, по-малките частици ще намалят налягането в системата по-силно и това ще доведе до увеличаване на разходите за енергия. Внимателен подход към размера на използваните частици може да бъде много полезен.

Примери за адсорбция с активен въглен

Най-често срещаната форма на химическа адсорбция в промишлеността. Използва се, когато твърд катализатор взаимодейства с газообразен материал, реагенти. Адсорбцията на реагента към повърхността на катализатора образува химическа връзка, променяща електронната плътност около молекулата на реагента и позволява невъзможни реакции при нормални условия.

Цикълът на адсорбция на охлаждане се извършва чрез адсорбиране на охлаждащия газ с адсорбент при ниско налягане и последваща десорбция при нагряване. Адсорбентът играе ролята на "химичен компресор", контролиран от топлината, и от тази гледна точка е "помпата" на системата. Състои се от слънчев колектор, кондензатор или топлообменник и изпарител, поставен в хладилна камера. Вътрешността на колектора е облицована с абсорбиращо покритие от активен въглен, импрегниран с метанол. Хладилното отделение е запечатано и запълнено с вода. Активираният въглен е способен да абсорбира много пари от метанол при обикновена температура и да ги десорбира при по-висока температура (при около 100 ° С). През деня слънчевите лъчи попадат върху колектора, загряват го и метанолът, съдържащ се в активния въглен, се десорбира. По време на процеса на десорбция течният метанол, абсорбиран от въглищата, се нагрява и превръща в пара. Парите метанол се кондензират и натрупват в изпарителя.

През нощта температурата на колектора се понижава до температурата на околната среда и активираният въглен повторно адсорбира метанола през изпарителя. Течният метанол в изпарителя се изпарява и абсорбира топлината от водата, събрана в съда. Тъй като адсорбцията е процес на изолиране на топлината, през нощта колекторът се охлажда ефективно. Така охлаждащата адсорбционна система произвежда студ не постоянно.

В този процес може да се използва и хелий. В този случай пускането на "сорбционната помпа" ще бъде при температура от 4 K (-269,15 ° C) и ще работи при по-високи температури. Пример за система с такъв охлаждащ капацитет могат да бъдат Oxford Instruments AST серия чилъри, работещи върху смес от криогенни вещества. Парите 3 He се изпомпват от повърхността на смес от течност 4 Той и изотопа 3 He. При ниски температури (обикновено 3 He се абсорбира на повърхността на активен въглен. След това цикълът се осъществява при температура 20-40 K и се връща 3 He към концентрираната среда на течната смес. Охлаждането се извършва в момента на прехода 3 He от течността към парите. има няколко „помпи“, осигурен е непрекъснат поток от газ и следователно постоянно охлаждане, докато една сорбционна помпа се възстановява, а другата работи, като такава система, състояща се само от няколко елемента, поддържа ниска температура от 10 мК (0,01 К).

Активиране и възстановяване

Реактивиране или възстановяване на активен въглен, е да се възстанови адсорбиращата способност на използваните въглища чрез десорбция на абсорбираните вещества от нейната повърхност.

В промишлеността, най-често срещаната техника на термична реактивация. Този процес включва 3 етапа:

• Адсорбентът се суши при температура около 105 ° С;
• Десорбират се и се отделят при висока температура (500–900 ° C) при условия на инертна атмосфера.
• Органичните остатъци се аерират с окислителен газ (пара или въглероден диоксид) при висока температура (800 ° С).

Термичната редукция се основава на екзотермичния характер на адсорбцията, поради което се извършва десорбция, частично разграждане и полимеризация на адсорбираната органична материя. Крайният етап е насочен към отстраняване на овъглени органични остатъци, образувани в порите след предишния етап и почистване на порестата структура на въглищата, възстановявайки първоначалните свойства на повърхността му. След това отново може да се използва адсорбционната кула. По време на тази процедура се изгарят около 5-15% от теглото на въглищата, като по този начин се намалява адсорбционния капацитет. Термичното реактивиране е енергоемък процес, поради необходимостта от използване на висока температура, така че са необходими големи енергийни и финансови разходи. Растенията, които разчитат на термичното възстановяване на активен въглен, трябва да бъдат достатъчно големи, така че да е икономически изгодно да се организира този процес в тяхната инсталация. Съответно, не е достатъчно големите инсталации, е необходимо да се вземат техните колони от отработения активен въглен в специализирани центрове за реактивиране, като по този начин се увеличават вече значителните емисии на въглероден диоксид.

Активираният въглен, използван в потребителски продукти, като фритюрници, водни или въздушни филтри, може да бъде реактивиран по същия начин, като се използват наличните нагревателни устройства (например пещ, грил-тостер или газова горелка). Въглищата се отстраняват от хартиения или пластмасов контейнер, който може да се стопи или изгори, и да се загрее, докато примесите се изпарят и / или изгорят.

Други начини за повторно активиране

Вредното въздействие върху околната среда и високите енергийни разходи, възникващи в процеса на термично намаляване на активния въглен, служат като стимул за разработване на алтернативни методи за повторно активиране, които биха ги намалили. Въпреки че някои методи за възстановяване остават обект на академични изследвания, съществуват алтернативи на термичното реактивиране, които вече се използват в индустрията. В момента те включват следните видове повторно активиране:

• химически;
• микробен;
• електрохимична;
• ултразвук;
• мокро окисление.