Активные угли — пористые углеродные тела (зерненные, порошкообразные и гранулированные), развивающие при контакте с газообразной или жидкой фазами значительную площадь поверхности, для протекания сорбционных явлений.
По своим структурным характеристикам активные угли относятся к группе микрокристаллических разновидностей углерода — это графитовые кристаллиты, состоящие из плоскостей протяженностью 2—3 нм, которые в свою очередь образованы гексагональными кольцами.
Однако типичная для графита ориентация отдельных плоскостей решетки относительно друг друга в активных углях нарушена - слои беспорядочно сдвинуты и не совпадают в направлении, перпендикулярном их плоскости.
Кроме графитовых кристаллитов, активные угли содержат от одной до двух третей аморфного углерода, наряду с этим присутствуют гетероатомы.
Неоднородная масса, состоящая из кристаллитов графита и аморфного углерода, определяет своеобразную пористую структуру активных углей, а также их адсорбционные и физико-механические свойства.
Наличие химически связанного кислорода в структуре активных углей, образующего поверхностные химические соединения основного или кислого характера, значительно влияет на их адсорбционные свойства.
Пористая структура активных углей характеризуется наличием развитой системы пор, которые классифицируют по размерам на микропоры, мезопоры и макропоры.
| Поры | Размер, нм |
|---|---|
| Микропоры | менее 1,6 |
| Мезопоры | 1,6—200 |
| Макропоры | более 200 |
Микропоры — наиболее мелкая разновидность пор, соизмеримая с размерами адсорбируемых молекул. Удельная поверхность микропор достигает 800—1000 м2/г.
Мезопоры — поры, для которых характерно послойное заполнение поверхности адсорбируемыми молекулами, завершающееся их объемным заполнением по механизму капиллярной конденсации. Удельная поверхность мезопор может достигать 100—200 м2/г.
Макропоры — самая крупная разновидность пор, удельная поверхность которых обычно не превышает 0,5—0,2 м2/г. Макропоры в процессе адсорбции не заполняются, но выполняют роль транспортных каналов для доставки адсорбата к поверхности адсорбирующих пор.
Адсорбционные свойства активных углей оцениваются количеством модельного вещества, адсорбируемого единицей массы угля при определенных условиях (до полного насыщения в сравнении с эталонным образцом, либо раствором), а также временем защитного действия единицы объема угля до полного его насыщения.
Для оценки качества зерненных активных углей, используемых в качестве фильтрующе-сорбирующей загрузки в адсорберах различной конструкции, важное значение имеют их физико-механические характеристики: зернение, насыпная плотность, механическая прочность.
По способу получения активные угли «Сорбент» относятся к углям парогазовой активации.
По виду перерабатываемого углеродсодержащего сырья подразделяются на три класса активных углей:
- активные угли на древесной основе;
- активные угли на каменноугольной основе;
- активные угли на основе кокоса.
По форме и размеру частиц активные угли могут быть:
- Порошкообразными — угли с размерами частиц менее 0,1 мм.
- Дроблеными (частицы неправильной формы) — угли с размером частиц
от 0,5 мм до 5 мм. - Гранулированными (цилиндрические гранулы) — угли с размером частиц
от 0,5 мм до 5 мм.
Свойства активных углей, их пористая структура, форма и размер частиц определяют области их применения.
