Статья: "Активированный уголь то же, что и активный уголь"

Активированный уголь то же, что и активный уголь.

Что такое активированный уголь (активный уголь).

Активированные (активные) угли - это углеродные сорбенты, производимые промышленным способом. Активные угли имеют нормированные показатели качества. Стандартами или техническими условиями производства задаются сорбционная емкость, удельная площадь пор активированного угля, размеры частиц и ряд других показателей.

Главное в активированном угле – это поры.

Активный уголь имеет пористую структуру и большую внутреннюю поверхность. Благодаря этим свойствам активированный уголь находит применение в качестве сорбента. Активированный уголь в состоянии задерживать на внутренней поверхности пор молекулы загрязнителей при очистке воды, очистке воздуха, жидкостей и газов.

Объем пор активированных углей по определению превышает 0.2 мл/г; внутренняя поверхность более 400 кв.м/г. Поры могут иметь размер от 0.3 нанометров до нескольких тысяч нанометров (1 нанометр = 10 -9 см).

Структура активированного угля

Молекулярная структура активированного угля содержит углерод в виде платформ или колец из нескольких атомов. Они образуют стенки молекулярных пор активированного угля. Обычно кольца имеют разрывы. Именно из-за этого структурного дефекта и могут происходить реакции в местах разрыва кольца.

Поры активных углей классифицируют по диаметру:

• Микропоры активированного угля - менее чем 1 нанометр.
• Мезопоры активированного угля - от 1 до 25 нанометров.
• Макропоры активированного угля - более 25 нанометров.

Сырье для производства активных углей.

Активированный уголь может быть изготовлен из любого углеродосодержащего материала. В основном активный уголь производят из кокосовой скорлупы - кокосовый активированный уголь, каменного угля - минеральный активированный уголь или древесины - древесный активированный уголь.

Производство активированного угля.

Производство активированного угля из малопористого сырья заключается в его активации, измельчении и рассеве по фракциям. Именно при активации образуется структура, содержащая большое количество пор. В производстве специальных марок активного угля могут присутствовать и другие операции.

Методы активации угля.

Применяют два метода активации при производстве активированного угля:

• Паровая активация.

  Активация водяным паром при 700 – 900 °C. Поры образуются во внутренней структуре активированного угля, в результате образуется мелкопористый активированный уголь. При паровой активации происходит частичное окисление угля.

• Химическая активация.

  Сырье смешивается с обезвоживающей субстанцией (кислота или цинковый хлорид) и нагревается до 400 – 600 °C. В результате образуется грубопористый активированный уголь, используемый, к примеру, для обесцвечивания.

Адсорбция и десорбция.

Накопление веществ в порах сорбента называют адсорбцией. Адсорбция происходит при прохождении газа или жидкости через активированный уголь. Десорбция – выделение из сорбента веществ накопленных в процессе адсорбции.

Различают физическую адсорбцию и хемосорбцию:

• Физическая адсорбция происходит преимущественно в результате действия силы Ван-дер-Ваальса, а химические свойства адсорбируемых веществ не изменяются. Физическая адсорбция обратима, адсорбируемые вещества могут быть отделены от сорбента.
• При хемосорбции вещество вступает с сорбентом в химическую реакцию. Изменяются как его химические свойства, так и свойства сорбента. Хемосорбции имеет необратимый характер.

Вещества, адсорбируемые активированным углем.

Активированным углем могут адсорбироваться органические и неполярные вещества, такие как растворители, хлорируемые углеводороды, красители, нефть и нефтепродукты. Лучше адсорбируются высокомолекулярные вещества и вещества с неполярной структурой.

Возможность сорбции активированным углем увеличиваются с уменьшением растворимости вещества в воде, для веществ с неполярной структурой и с увеличением молекулярной массы.

Графическое представление адсорбции активированным углем в виде адсорбционной изотермы.

Адсорбцию, как функцию концентрации вещества, которое должно быть адсорбировано, представляют в виде изотермы. Изотерма описывает равновесие между веществом в жидкости или в воздухе, которое должно быть адсорбировано (остаточная концентрация) и адсорбированным веществом в активированном угле (максимальное количество при этой остаточной концентрации). Обычно максимальная емкость увеличивается с увеличением начальной концентрацией.