Полезные свойства активированного угля: Почему не стоит злоупотреблять активированным углем

Содержание

Почему не стоит злоупотреблять активированным углем

Активированный уголь - такое же лекарство, как и другие таблетки
Фото: pixabay.com

Активированный уголь не так безопасен для организма, как принято считать.

Активированный уголь известен своими адсорбирующими свойствами - он способен поглощать токсины и очищать организм. В связи с этим уголь стал использоваться повсеместно: при алкогольных отравлениях, от метеоризма, для очищения кожи. Однако, не стоит забывать, что активированный уголь - прежде всего, лекарство, а прием его в больших количествах может нанести вред организму. Об этом пишет портал "МедикФорум".

Как сообщает диетолог Королевского колледжа в Великобритании София Медлин, против токсинов уголь эффективен только первые 40-50 минут после их попадания в организм.

После этого они впитываются в кровь и недоступны для адсорбции. Однако уголь также способен связывать и другие вещества, необходимые организму. Так, например, ферменты, витамины и микроэлементы - все это выйдет из организма вместе с углем.

Недостаток ферментов приведет к нарушению работы микрофлоры кишечника, уменьшив ее возможность усваивать полезные вещества, провоцируя появление тошноты или запоров. Вымывание из организма таких микроэлементов, как калий, магний и кальций влияет на работу сердца, которому необходимы данные ионы для поддержания сокращений и перегонки крови.

Кроме того, медицина знает случаи, когда использование активированного угля приводило к тому, что он попадал в дыхательные пути и откладывался в легких. Это приводит к серьезным заболеваниям, вплоть до коллапса легких.

9 фактов про активированный уголь, о которых мало знают даже аптекари

Активированный уголь называют универсальным антидотом, способным быстро избавить от последствий обильного застолья или шумной вечеринки.

В последние годы он не только продается в аптеках, но и входит в состав средств для ухода за кожей или волосами, зубной пасты и даже кое-каких блюд. Кажется, знакомые с детства таблетки помогут в любой ситуации.

AdMe.ru обратился к научным материалам, чтобы проверить, так ли хорош уголь, и развенчать мифы, о которых рассказывают популярные блогеры и модные издания.

Миф № 1: Обладает детокс-эффектом

Тренд на черные продукты появился несколько лет назад и удерживает позиции по сей день. Уголь добавляют не только в тесто для пиццы или чипсы, но и в соки, лимонады и другие напитки. При этом последним приписывают чудесные детокс-свойства.

В действительности активированный уголь связывает не только вредные, но и полезные вещества. Поэтому витамины, минералы и антиоксиданты из вашего витаминного напитка не принесут пользы организму. Если ваша цель – получить максимум пользы, а не впечатлить подписчиков в инстаграме необычным смузи, то лучше выбрать тот, который не содержит угля.

Миф № 2: Не взаимодействует с другими лекарствами

Любимые многими черные таблетки могут принести как пользу, так и вред. Активированный уголь адсорбирует некоторые лекарства, например антидепрессанты и противовоспалительные препараты. Употреблять их вместе не рекомендуется, так как эффективность препаратов снизится или ее не будет вовсе.

Тем, кто использует комбинированные оральные контрацептивы, рекомендуют пить уголь не менее чем за 12 часов до их приема или через 3 часа после. Зато в случае передозировки лекарствами уголь может прийти на помощь и нейтрализовать их пагубное воздействие.

Миф № 3: Всегда снимает симптомы пищевого отравления

Активированный уголь взаимодействует только с теми веществами, которые находятся в желудке или кишечнике в момент, когда вы выпили таблетку. Принимать уголь наутро после обильного застолья бессмысленно, ведь токсины уже проникли в кровь. Устранить симптомы интоксикации таким способом можно, но только в первые час-два после приема пищи.

Миф № 4: Улучшает работу кишечника

Активированный уголь может вызвать тошноту и запоры. По инструкции положено пить за один прием от 4 до 8 таблеток 3–4 раза в день. Но иногда мы глотаем очередную порцию уже через пару часов, чтобы наверняка устранить кишечные проблемы.

Итог — передозировка, нарушение метаболизма и всасывания полезных веществ. При длительном курсе лечения возможны запор или диарея. Рвота встречается у 20 % пациентов. Поскольку уголь поглощает полезные вещества, можно получить еще и дисбактериоз.

Миф № 5: Очищает кожу

Активированный уголь все чаще становится ингредиентом, входящим в состав средств для ухода за кожей. Они есть на полках магазинов, а в интернете можно найти сотни вариаций рецептов домашних масок и скрабов с углем. Его преимущества объясняют способностью к адсорбции и пористой структурой.

Гипотетически уголь может глубоко очищать поры. Но для того чтобы он начал действовать, нужно несколько часов. В то время как маски обычно наносятся всего на несколько минут.

Миф № 6: Помогает не пьянеть

Уголь, будучи отличным адсорбентом, впитывает не все вещества. Например, он практически не взаимодействует с этанолом. Поэтому употреблять «универсальный антидот» после бурной вечеринки с горячительным (а кое-кто считает, что лучше принять несколько таблеток перед ней или во время нее) не очень хорошая идея. Хуже не станет, но и положительного эффекта не будет.

Активированный уголь бессилен и против токсинов, которые выделяет этанол. Дело в том, что алкоголь через слизистую оболочку быстро попадает в кровь. В желудке переваривается только незначительная его часть, которая распадается до ацетальдегида. Уголь плохо впитывает это соединение. Он бесполезен как для предотвращения похмелья, так и для его устранения.

Миф № 7: Избавляет от плохого холестерина

Есть мнение, что активированный уголь помогает бороться с плохим холестерином и чистить сосуды. Но препарат не попадает в кровь, а значит, в принципе не может ее очищать. Размер угольных пор позволяет ему впитывать только низкомолекулярные соединения, в то время как в желудке холестерин присутствует в связке с липидами. Другими словами, холестерин не может впитываться углем в том количестве, которое оказывало бы воздействие на метаболизм.

Миф № 8: Помогает худеть

Курс активированного угля для похудения не приведет к уменьшению объема талии. Препарат может впитать токсины после отравления (в определенный период времени), но жиросжигающими свойствами не обладает. Набор веса происходит не из-за вредных веществ. Дело может быть в объеме пищи или нарушении обмена веществ. Чтобы снизить вес, нужно вывести из организма излишки жиров и углеводов.

Миф № 9: Улучшает состояние волос

Уголь часто можно увидеть в составе шампуней, а популярные блогеры рекомендуют делать маски для волос на его основе. Избавление от перхоти, рост волос, восстановление их структуры — это и многое другое нам сулят производители. Однако давайте рассуждать здраво: причиной перхоти является грибок, и избавиться от него при помощи адсорбции невозможно.

Для активации роста волос часто используется стимуляция волосяных фолликулов, что уголь тоже осуществить не может. Возможно, он мог бы очистить кожу головы. Но, как уже говорилось выше, для активации этого свойства потребовалось бы несколько часов.

Какие лайфхаки по использованию активированного угля знаете вы?

Чем полезен активированный уголь, инструкция по применению | Полезный канал

Польза и вред активированного угля — насущный вопрос для поклонников лечения простыми, но эффективными средствами. Необходимо тщательно разобраться во всех свойствах препарата, чтобы дать ответ.

Как делают активированный уголь

Сырьем для знакомых черных таблеток служат каменный и битумный уголь, древесина и скорлупа кокосовых орехов. Сначала эти компоненты обугливают, а затем подвергают процедуре, после которой они и приобретают целебные свойства — активации.

Активация может проводиться двумя методами:

  • Обработкой угля перегретым паром или углекислым газом при температуре 800-850 градусов.
  • Пропиткой угля раствором карбоната калия или хлорида цинка с последующим нагревом.

В обоих случаях, в угле вскрываются поры, которые до этого времени пребывали в закрытом состоянии. С помощью процедуры происходит их активация. Готовый препарат обладает выраженными абсорбирующими свойствами, и при этом почти не приносит вред для организма.

Полезные свойства и применение активированного угля

Главное волшебное свойство активированного угля — это абсорбирующая, то есть впитывающая, функция. Препарат, при приеме вовнутрь, буквально вбирает в себя все вредные вещества и лишние жидкости, освобождает от них организм, а затем легко и без проблем выводит их наружу.

Любопытно, что применяется он в том числе и в промышленных целях. Однако более всего известны медицинские свойства препарата. Его используют:

  • при отравлениях;
  • при расстройствах желудка и кишечника;
  • при интоксикации организма, вызванной простудными и воспалительными заболеваниями;
  • при аллергии;
  • при похмелье;
  • при чистке организма — вещество вбирает в себя даже элементы тяжелых металлов.

Сколько пить таблеток активированного угля на кг веса

Лечебные свойства активированного угля напрямую зависят от его дозировки. При плохом самочувствии недостаточно съесть 1 или 2 таблетки угля — вреда они не нанесут, однако, и польза будет минимальной.

  • Объем лекарства рассчитывается в зависимости от веса человека по следующей формуле — 0,25 г угля на 1 кг веса.
  • При этом в таблетке абсорбента содержится около 2,5 г вещества — иными словами, дозировка для 10 кг веса.
  • Чтобы вычислить свою индивидуальную норму, необходимо разделить свою массу тела на 10 — получившаяся цифра и станет правильным количеством таблеток. Так, при массе 65 кг необходимо принимать по 6,5 таблеток препарата, при массе 80 кг — 8 таблеток.

Как лучше пить активированный уголь: до или после еды

Как правило, употреблять абсорбент советуют на пустой желудок — неважно, до того, как поесть, или через пару часов погодя. Тогда польза активированного угля для организма человека будет максимальной.

Однако это не касается острых кишечных расстройств и отравлений — в таких случаях употреблять лекарство необходимо немедленно при появлении симптомов.

Если эта статья оказалась вам полезной, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал. Не забывайте делиться информацией с друзьями в социальных сетях.

Читайте далее: https://poleznii-site.ru/meditsina/lekarstva/chem-polezen-aktivirovannyy-ugol-instruktsiya-po-primeneniyu.html

Полезные свойства активированного угля для дачи

Чаще всего активированный уголь используют в медицинских целях. Однако этот препарат эффективно справляется с массой дел на даче. Несмотря на то, что его нельзя встретить в естественных условиях, для природы он абсолютно безопасен.

Борется с плесенью на цветах

С появлением плесени на цветах сталкивается практически каждый цветовод. Как правило, причина кровется в обильном поливе и высоком уровне влажности в помещении. Избавиться от плесени помогут таблетки активированного угля.

Сначала снимают зараженный слой, а потом посыпают почву угольным порошком. По прошествии нескольких дней процедуру повторяют.

Улучшает развитие культур

Для лучшего развития культур в качестве подкормки используют раствор с добавлением активированного угля. Это вещество способствует активному росту и развитию корневой системы. Также этот препарат наполняет грунт различными полезными микроэлементами, продлевая жизнь растений. Существует несколько способов подкормки этим средством:

  1. Каждую таблетку активированного угля делят на две или на несколько мелких частей, потом закапывают в почву на глубину три сантиметра. Для одного цветка берут две таблетки препарата.
  2. В стакане воды (200 – 250 мл) растворяют одну таблетку и поливают растение.

Состояние растений после таких процедур заметно улучшится. Главное, не оставлять активированный уголь на поверхности земли, иначе его кусочки покроются плесенью из-за большого количества влаги.

Обеззараживает и укореняет черенки

Во время черенкования растений поверхность почвы заполняют порошком из активированного угля. Он хорошо обеззараживает субстрат, ускоряет образование корней и обеспечивает успешное приживание черенков.

Борется с грибковыми болезнями

Препарат отлично впитывает излишки влаги и становится препятствием для размножения патогенной микрофлоры. Это значит, что он эффективно борется с грибковыми заболеваниями. Только следует учесть, что этот способ подходит для начального этапа развития паразитов или в качестве профилактики. Также активированный уголь  спасает сеянцы от поражения гнилью, поэтому при первых признаках заболеваний необходимо сразу присыпать грунт измельченными таблетками угля. Пораженное растение лучше убрать – это остановит размножение болезни. Место посадки также следует заполнить угольным порошком.

Используется для выращивания крепкой рассады

В составе субстрата для выращивания рассады содержится много торфа. Он сдвигает реакцию грунта в кислую сторону. Добавление активированного угля в сухом виде к субстрату нейтрализует кислую реакцию, а также это вещество избавляет почву от лишней влаги путем адсорбции и останавливает развитие гнили в корнях рассады. Достаточно растолочь одну — две таблетки угля или 250 – 500 мг порошка на одну емкость.

Активированный уголь успешно справляется с черной ножкой — одним из самых распространенных заболеваний среди сеянцев. Если хотя бы одно растение поражено, нужно срочно избавиться от него, а освободившееся место обильно засыпать порошком из активированного угля. Для профилактики распространения болезни рекомендуется посыпать всю поверхность субстрата.

Активированный уголь способен помочь в разных ситуациях, оказывая дезинфицирующий эффект. Поэтому используйте его не только для выведения токсинов при отравлении, но также и на даче. Препарат защитит культуры от болезней, поможет избавиться от плесени, снизит кислотность почвы.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как принимать активированный уголь для очистки организма

Активированный уголь: Pixabay

Черные таблетки угля — это общеизвестный медикамент, который изначально принимали лишь при пищевых интоксикациях. Однако спектр действия препарата намного шире, чем думаете. Недавно стало известно о том, что с помощью сорбента можно очистить кишечник от накопившихся вредных веществ. В статье поговорим о том, как принимать активированный уголь в этих целях правильно.

Как принимать активированный уголь и для чего

Активированный уголь, применение которого не такое узкое, как кажется, не всегда есть в аптечке рядового жителя страны. Между тем природный сорбент — препарат необходимый. Наиболее известная сфера его использования — прием при отравлениях и интоксикации. Об этом в своей статье «Применение энтеросорбционной терапии пищевых отравлений» говорит С.С. Вялов.

Читайте также

Перекись водорода для лица: как использовать

Однако не только отравления лечат с помощью угля. Во время практики я наблюдала за тем, как врачи назначали сорбент пациентам для решения различных проблем. Задаетесь вопросом, зачем еще нужен активированный уголь? От чего помогает прием препарата?

Оказывается, сорбент содействует избавлению от метеоризма, колик, вздутия живота и диареи. Также уголь иногда принимают при глистной инвазии, гастрите, холециститах и даже химиотерапии. Поэтому доктора часто советуют совмещать прием нужных лекарств с природным сорбентом. При этом нужно понимать, что использовать лекарство можно не каждому человеку. Перед его применением я рекомендую проконсультироваться с лечащим доктором.

Активированный уголь для очистки организма: Константинов М. Активированный уголь вместо докторов. Лечимся без химии. — М.: Vivat, 2017. — 160 с.

Активированный уголь — природынй абсорбент. Он изготавливается из угля, деревьев или других веществ, рассказывает WebMD. Имейте при себе угольные таблетки, если планируется застолье. Это известное средство, помогающее не опьянеть. Здесь есть некоторые нюансы: выпить сорбент необходимо перед употреблением алкоголя. Тогда во время праздника не почувствуете столь сильное действие спирта, а на утро не будет похмелья. Также, по мнению некоторых пациентов, таблетки помогают не переедать.

Читайте также

Укропная вода для новорожденных: рецепт и дозировка

Уголь активированный способен снизить холестерин в крови. Это исследование подтверждено в статье моих коллег А.В. Лысенковой, В.А. Филипповой, Л.В. Прищеповой и М.В. Одинцовой «Tеоретические основы адсорбционной терапии артеросклероза».

Активированный уголь для очистки организма: Жалпанова Л. Лечение активированным углем. — М: РИПОЛ классик, 2008.

На фармацевтическом рынке существует множество медикаментов, которые способны избавить от ядовитых веществ в организме. Однако действие таблетированного угля считается самым результативным. На этом в своей статье делает акцент Л.Г. Пьянова.

Конечно же, древесный уголь не всегда использовали в медицине. Известный факт: в начале XX века его клали в средства защиты от химических атак во время боев. Вскоре сфера употребления природного сорбента в быту расширилась.

Как функционирует активированный уголь при отравлении или в других ситуациях? Ответ найдется, если внимательно посмотреть на препарат под увеличением. Так можно увидеть, что верх природного сорбента состоит из микроскопических отверстий. Благодаря порам, работая как губка, таблетка вбирает в себя все ненужное.

Читайте также

Как избавиться от прыщей на лице подростку в домашних условиях

Когда выпиваете уголь, он ожидаемо опускается в желудок. Однако в отличие от обычной пищи препарат не распадается на части. Сорбент вместе с переваренной пищей двигается по кишечнику и параллельно очищает стенки органа от ненужных веществ. После этого частицы угля выходят из организма вместе с экскрементами.

Меня часто спрашивают, помогает ли активированный уголь для похудения. В практике бывали случаи, когда женщинам и мужчинам действительно удавалось сбросить лишнее. Однако за счет чего это происходило?

Помните, что сорбент не способен избавить вас от жира. Он работает немного по-другому: во время приема угля из-за очищения улучшается метаболизм. Поэтому процесс похудения идет быстрее. Но если будете просто принимать таблетированный уголь, то ничего не получится. Способ сработает только в комплексе с правильным питанием и занятиями спортом.

Читайте также

Как снизить аппетит в домашних условиях

Активированный уголь: Мирославская Я. Активированный уголь для стройности, красоты и здоровья. — М.: Книжкин дом, Омега-Л, 2014. — 96 с.

Природный уголь используется не только для очищения, но и для решения некоторых вопросов со здоровьем. Однако к приему препарата стоит подходить ответственно. Обращайте внимание на индивидуальные особенности организма и при любых негативных изменениях состояния обязательно обращайтесь к врачу.

Как принимать активированный уголь для детоксикации правильно

Если решили провести очищение с помощью активированного угля, для начала посоветуйтесь с врачом. Коллеги не раз рассказывали мне о не слишком приятных последствиях приема сорбента. Бывали случаи, когда пациенты сталкивались с расстройствами пищеварения и даже аллергическими реакциями. Поэтому обязательно узнайте, как правильно пить активированный уголь.

Кому нельзя очищать организм углем? Ознакомьтесь со списком противопоказаний:

  1. Сорбент нельзя пить в комбинации с любыми медикаментами. Дело в том, что уголь усилит их действие и всасывание в кровь. В результате схема лечения будет нарушена.
  2. Не стоит пить природный сорбент, если страдаете от различных заболеваний ЖКТ (в том числе язвы, колиты).
  3. Запрещено очищаться при наличии внутренних кровотечений (особенно желудочных).
  4. Заблаговременно убедитесь в негативной реакции организма на препарат.

Читайте также

Курага: польза и вред для организма

Также в инструкции к медикаменту найдете еще одно противопоказание: уголь нельзя давать малышам, которым еще не исполнилось трех лет.

При наличии любых противопоказаний откажитесь от приема сорбента. Авторитетные врачи и ученые, в том числе и В.Т. Долгих и Л.Г. Пьянова, настоятельно советуют подождать выздоровления.

Активированный уголь: Жалпанова Л. Лечение активированным углем. — М.: РИПОЛ классик, 2008.

Не увлекайтесь приемом активированного угля: пить его дольше двух недель нельзя. Почему? Препарат вбирает в себя не только ненужные, но и полезные субстанции. Поэтому после приема медикамента может наступить авитаминоз — почувствуете себя плохо. Также передозировка может отразиться не самым лучшим образом на коже и волосах. Чтобы не нанести вред здоровью, придерживайтесь сроков, рекомендованных докторами.

Читайте также

Диета при панкреатите: меню на каждый день

Убедились, что нет препятствий для очищения? Тогда начинайте пить активированный уголь. Как принимать препарат? Всё очень просто:

  1. Сначала нужно рассчитать личную норму. Для этого необходимо знать свой вес. Одна таблетка природного сорбента рассчитана на десять килограммов массы. Поэтому, если весите 60 килограммов, вам нужно пить за раз 6 таблеток.
  2. Медикамент принимайте по специальной схеме: два раза в день. Хорошо, если перерыв составит не менее семи часов. Таблетки пейте перед утренним приемом пищи и ужином.
  3. Не принимайте сорбент одновременно с едой. Пациенты иногда забывают выпить препарат до трапезы. Если это случилось и с вами, тогда примите уголь через час после еды.
  4. Лучше не пить угольные таблетки целиком. Чтобы получить положительный эффект от процедуры, действуйте так: растолките медикамент в порошок и добавьте воды (пропорция — 1:2).
  5. Препарат запивайте большим количеством жидкости, даже если получили из таблеток порошок.
  6. Помните, что можно выпить не больше 30 доз угля на протяжении 24 часов.
  7. Хотите получить максимум во время курса очищения организма углем? Тогда откажитесь от спиртного и питайтесь здоровой пищей.

Читайте также

Маска из активированного угля и желатина: рецепт

Я рекомендую соблюдать специальную диету и после приема препарата. Желательно употреблять домашние натуральные йогурты, которые содержат большое количество живых бактерий. Также полезными будут любые кисломолочные продукты, овощные салаты и фрукты. Такой режим необходим, чтобы кишечник, а точнее его микрофлора, пришел в норму.

Теперь вопрос о том, как пить активированный уголь для детоксикации, не страшен. Те, кто уже попробовали этот способ, утверждают, что самочувствие улучшилось в разы. Проверьте способ на себе, однако помните о последствиях передозировки и противопоказаниях, которые я рекомендую обговорить с лечащим доктором.

Внимание! Материал носит лишь ознакомительный характер. Не следует прибегать к описанным в нем методам лечения без предварительной консультации с врачом.

Читайте также

Валерьянка: для чего нужна?

Источники:

  1. Вялов С.С. Применение энтеросорбционной терапии пищевых отравлений // Медицинский совет. — 2012. — № 3. — С. 38—40. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-enterosorbtsionnoy-terapii-pischevyh-otravleniy
  2. Долгих В.Т., Пьянова Л.Г. и др. Применение углеродных сорбентов при критических состояниях организма // Вестник новых медицинских технологий. Медицина и здравоохранение. — Т. 21. — №4. — С. 80. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-uglerodnyh-sorbentov-pri-kriticheskih-sostoyaniyah-organizma
  3. Лысенкова А.В., Филиппова В. А., Прищепова Л.В., Одинцова М.В. Tеоретические основы адсорбционной терапии артеросклероза // Проблемы здоровья и экологии. — 2010. — №1 (23). — С.101—104. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/teoreticheskie-osnovy-adsorbtsionnoy-terapii-ateroskleroza
  4. Melinda Ratini. What is activated charcoal? // WebMD. — 2019. — 11 February. — Режим доступа: https://www.webmd.com/vitamins-and-supplements/qa/what-is-activated-charcoal

Читайте также

Гвоздика: польза и вред для здоровья

Автор: кандидат медицинских наук Анна Ивановна Тихомирова

Рецензент: кандидат медицинских наук, профессор Иван Георгиевич Максаков

Оригинал статьи: https://www.nur.kz/family/beauty/1733847-kak-prinimat-aktivirovannyj-ugol-dla-ocistki-organizma/

Угольные фильтры - Фильтр

Об активированных углях

Полезные свойства углей были известны еще в Древнем Египте, где древесный уголь использовали в медицинских целях уже за 1,5 тысячи лет до нашей эры. Древние римляне так же пользовались углём для очистки воды, пива и вина.

В настоящее время активированные угли занимают ведущее место среди фильтровальных материалов, область применения их сильно расширилась и они заняли важную позицию в защите окружающей среды.

Производство активированных углей

Углеродосодержащее сырье подвергают карбонизации - обжигу при высокой температуре в инертной атмосфере без доступа воздуха. Однако, полученный карбонизат обладает плохими адсорбционными свойствами, поскольку размеры его пор невелики и внутренняя площадь поверхности мала.

Поэтому карбонизат подвергают активизации для получения специфической структуры пор и улучшения адсорбционных свойств. Активация может осуществляться посредством обработки водяным паром или специальными химическими реагентами.

Активация водяным паром проводится при температуре 800- 1000°С в строго контролируемых условиях. При этом на поверхности пор происходит химическая реакция между водяным паром и углем, в результате чего образуется развитая структура пор и увеличивается внутренняя поверхность угля.

С помощью такого процесса можно получать угли, обладающие различными адсорбционными свойствами. Площадь поверхности угля, активированного водяным паром порядка 1500 м2/г, благодаря чему проявляются адсорбентные свойства активированного угля.

По структуре различают три категории пор: микро-, мезо- и макропоры.

Микро- и мезопоры составляют наибольшую часть поверхности активированных углей. Соответственно, именно они вносят наибольший вклад в их адсорбционные свойства.

Микропоры особенно хорошо подходят для адсорбции молекул небольшого размера, а мезопоры для адсорбции более крупных органических молекул.

Определяющее влияние на структуру пор оказывают исходные материалы для их получения. Активированные угли на основе скорлупы кокоса характеризуются большей долей микропор, а активированные угли на основе каменного угля - большей долей мезопор. Большая доля макропор характерна для углей на основе древесины.

Адсорбция

Молекулы удаляемых загрязнителей удерживаются на поверхности активированного угля межмолекулярными силами Ван-дер-Ваальса, таким образом, происходит удаление загрязнителей из очищаемого воздуха.

Эффективность угля как адсорбента зависит от величины его доступной площади поверхности. На эффективность адсорбции могут влиять такие факторы, как размер молекул адсорбента, размер пор и гранул угля, температура воздуха.

Некоторые вещества слабо адсорбируются на поверхности обычных активированных углей. К числу таких веществ относится аммиак, диоксид серы, пары ртути, сероводород, формальдегид, хлор, цианистый водород.

Для эффективного удаления таких веществ используются активированные угли, импрегнированные специальными химическими реагентами.

Основная характеристика активированного угля - способность поглощать все вредные для человека примеси (газы, частицы). При таком поглощении происходит насыщение поверхности активированного угля, уровень насыщения определяется количеством и типом.

Фильтры

В панельных фильтрах используют гранулированный рекупера- ционный активированный уголь, который получают в виде гранул из каменноугольной пыли и связующих веществ методом обработки водяным паром при температуре 850-950°С.

Активированные рекуперационные угли обладают высокой поглощающей способностью по парам органических веществ, достаточно прочны и не требуют значительных затрат энергии на преодоление гидравлического сопротивления слоя адсорбента при прохождении газа. Степень извлечения растворителя на рекуперационных установках составляет 95-99%.

Активированные угли используются для очистки вентвыбросов на предприятиях химической и нефтехимической промышленности, а также для использования с системах кондиционирования воздуха в помещениях (бытовые, рестораны, кафе, офисы и т.д.).

 

Технические характеристики гранулированных рекуперационных активированных углей

Наименование показателя

Норма

Внешний вид

Цилиндрические гранулы тёмно-серого или чёрного цвета

Основной размер частиц, мм

2,8-5,0

Прочность гранул на истирание, %, не менее

68

Насыпная плотность, г/дм3, не более

550

Равномерная активность по толуолу, г/дм3, не менее

145

Массовая доля влаги, %, не более

10

 В карманных угольных фильтрах используется уникальный фильтрующий материал, состоящий из волокнистого активированного угля.

Технологическая особенность этого фильтрующего материала состоит в том, что он содержит 99,5% чистого углерода и имеет высокоразвитую сорбирующую поверхность. Один грамм такого материала способен улавливать до 200 мг вредных веществ, что 8 3-5 раз превышает ёмкость обычного активированного угля.

Активированный уголь применяют в фильтрах тонкой очистки. Кроме твердых пылевых частиц угольные фильтры могут поглощать газообразные вещества.

Угольные фильтры со специальной пропиткой применяют в системах кондиционирования и вентиляции для поглощения токсичных газов и паров, не улавливаемых никакими другими типами фильтров.

Поглощение вредных веществ происходит в «автоматическом режиме». Есть загрязнения - идет поглощение, нет загрязнения -остается место для последующих поглощений.

При полном насыщении поверхности активированного угля фильтр просто перестает поглощать вредные примеси. Не происходит так называемого «фонирования» фильтра, так как все вещества связываются с углем.

При концентрациях примесей в пределах загрязнения атмосферного воздуха крупных промышленных городов воздух полностью освобождается от таких вредных веществ, как:

  • оксид углерода;
  • оксид серы;
  • бензол;
  • сероводород;
  • пары органических солей;
  • аммиак;
  • пары кислот;
  • эфирные масла;
  • тяжелые компоненты табачного дыма;
  • никотин;
  • ароматические углеводороды;
  • фенол;
  • радиоактивные элементы;
  • формальдегид;
  • пары ртути;

Наименование вредных веществ

Концентрация вредных веществ в воздухе, мг/м3

Эффективность очистки, %

До фильтра

После фильтра

Фенол

0,12

0,02

83,33

Формальдегид

0,024

0

100,00

Хлористый водород

5,27

1,05

80,08

Аммиак

0,12

0,033

72,50

Диоксид серы

0,76

0,253

66,71

Оксид азота

8,52

1,31

84,62

Оксид углерода

87

23

73,56

 

Испытания по определению способности поглощения агрессивных сред фильтром проводились методом имитации содержания вредных веществ в воздухе на МКАД (г. Москва), путём создания аналогичных условий в помещении Испытательной лаборатории при помощи дизельного автопогрузчика.

Фильтр, изготовленный с применением угольного волокнистого сорбента марки «А» ТУ 2282-160-00209559-02, соответствует требованиям НТД ТУ 4591.099.00232058-07.

Фильтровальный материал имеет следующие преимущества:

  1. Обладает низким аэродинамическим сопротивлением при больших расходах воздуха.
  2. Имеет прогрессивную структуру, обеспечивающую высокую степень очистки.
  3. Угольный порошок надёжно закреплён на волокнах, отсутствует его осыпание.
  4. Обладает высокой адсорбирующей способностью и снижает содержание вредных веществ в очищенном воздухе в несколько раз.
  5. Имеет небольшой вес по сравнению с гранулированным углём, что делает его экономически выгодным к применению.

В кассетных заливочных фильтрах используется фильтровальный материал состоящий их двух слоёв полипропиленовой основы с наполнителем между ними из микрогранул прессованного активированного угля.

Поверхностная плотность материала 540 г/м2, при этом массовая доля угля составляет 410 г/м2. Эффективность материала по синтетической пыли составляет 98%. Температуростойкость до +180°С. Хемосорбционные характеристики аналогичны гранулированному углю для насыпных фильтров.

Эксперты назвали полезные свойства активированного угля, о которых вы не догадывались

Если вас мучает метеоризм или болезненное вздутие живота, вам поможет активированный уголь. Мало кто знает, что в среднем человек испускает газы 14 раз в сутки — это совершенно нормальное явление. Доказано, что при приеме активированного угля перед пищей объем газов значительно сокращается.

2. Понижение уровня холестерина

Ученые выяснили, что у людей, которые трижды в день принимают активированный уголь, уровень холестерина значительно понизился- на 41%.

3. Поддержание здоровья почек

Каждый день ваши почки очищают примерно 115–140 литров крови, однако употребление в пищу сахара, соли, животных белков, жиров и консервантов может приводить к болезням и недостаточности почек. Поскольку активированный уголь выводит мочевину и прочие мочевые токсины, он помогает поддерживать почки здоровыми.

4. Лечение отравлений

Активированный уголь — один из способов защититься от рвоты, поноса и болей в животе. Врачи рекомендуют его при отравлениях, поскольку он быстро нейтрализует токсины.

Активированный уголь лечит отравления

5. Мягкая и здоровая кожа

Грязь и жир забивают поры на коже лица и «старят» вашу внешность, а многие очищающие средства содержат вредную химию.

Активированный уголь, подобно магниту, вытягивает из пор грязь и жир, оставляя кожу чистой и мягкой!

6. Роскошные волосы

Активированный уголь чистит фолликулы волос, придавая им блеск и шелковистость! И в отличие от шампуней активированный уголь — на 100% натуральное, экологические чистое средство.

7. Отбеливание зубов

Хотите иметь голливудскую улыбку, не тратясь на дорогую процедуру отбеливания зубов? Достаточно посыпать зубную щетку активированным углем 2-3 раза в неделю!Активированный уголь очищает зубную эмаль, адсорбируя микроскопические частицы, из которых складывается зубной налет.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: 14 удивительных вещей, которые нам не показывали в школе.

Свойства активированного угля | Desotec

Активированный уголь - это неопасный углеродсодержащий продукт с пористой структурой и очень большой внутренней поверхностью. Химическая структура активированного угля может быть определена как сырая форма графита со случайной аморфной структурой, которая является высокопористой в диапазоне размеров пор, от видимых полостей и зазоров до полостей молекулярных размеров.

ОБЪЕКТОВ

Обработка активированным углем основана прежде всего на явлении, известном как адсорбция, при котором молекулы жидкости или газа прилипают к внешней или внутренней поверхности твердого вещества.Активированный уголь имеет очень большую внутреннюю поверхность (до 1500 м² / г), что делает его очень подходящим для адсорбции. Активированный уголь может быть пропитан определенными химическими веществами, чтобы таким образом улучшить его свойства для определенных применений.

АССОРТИМЕНТ ПРОДУКЦИИ

  • Очистка воды и жидкостей> порошковый и гранулированный активированный уголь (ORGANOSORB®)

  • Очистка воздуха и газов> экструдированный гранулированный активированный уголь (AIRPEL®)

ЗАЯВКИ:

Вода и жидкости для:

  • Очистка муниципальной питьевой воды (удаление вкуса, запаха и микрозагрязнителей e.грамм. пестициды,…),
  • очистка бытовой воды (проточные и картриджные фильтры),
  • техническая вода (дехлорирование и обеззонирование),
  • очистка грунтовых вод,
  • Очистка сточных вод - третичная очистка (удаление следов органических веществ и ХПК, дезодорирование и обесцвечивание, измельчение в виде порошка для улучшения биологических сточных вод на аэробных или анаэробных установках биологической очистки сточных вод в качестве добавки для физико-химической обработки),
  • очистка сырья (очистка масел и жиров, алкогольных и безалкогольных напитков, красителей,…, обесцвечивание сахара и глюкозы, продуктов питания, химикатов, фармацевтических препаратов) и
  • каталитических процессов.

Воздух и газ для:

  • очистка воздуха и защита окружающей среды (удаление растворителей и углеводородов, дезодорирование, кондиционирование воздуха, вытяжки, дымовые газы, в порошкообразной форме удаление диоксинов, ртути и других микроэлементов из дымовых газов),
  • очистка технологических газов (удаление загрязняющих веществ из водорода, природного газа, двуокиси углерода, свалочного газа, регенерация растворителей,…),
  • защита органов дыхания (противогазы, удаление вредных токсичных соединений),
  • вентиляция бака,
  • очистка грунтовых вод,
  • молекулярные сита.

Характеристика и свойства активированного угля, полученного из семян тамаринда путем активации КОН для адсорбции Fe (III) из водного раствора

В этом исследовании изучаются характеристики активированного угля из семян тамаринда с активацией КОН. Изучено влияние соотношений 0,5: 1–1,5: 1 КОН: древесный уголь семян тамаринда и температур активации 500–700 ° C. FTIR, SEM-EDS, XRD и BET использовали для характеристики семян тамаринда и активированного угля, приготовленного из них.Также были изучены приблизительный анализ, процентный выход, йодное число, число метиленового синего и предварительный тест адсорбции Fe (III). Адсорбцию Fe (III) проводили на колонке объемом 30 мл с начальными концентрациями Fe (III) 5–20 ppm. Процентный выход активированного угля, полученного из семян тамаринда с активацией КОН, снижался с увеличением температуры активации и соотношений пропитки, которые находились в диапазоне от 54,09 до 82,03 мас.%. Поверхностные функциональные группы активированного угля: O – H, C = O, C – O, –CO 3 , C – H и Si – H.Результат XRD показал высокую кристалличность, обусловленную соединением калия в активированном угле. Основными элементами, обнаруженными в активированном угле с помощью EDS, являются C, O, Si и K. Результаты адсорбции йода и метиленового синего показывают, что размер пор активированного угля в основном находится в диапазоне мезопор и макропор. Средний размер пор по БЭТ и площадь поверхности по БЭТ активированного угля составляют 67,9764 Å и 2,7167 м 2 / г, соответственно. Наконец, активированный уголь на основе семян тамаринда, полученный с температурой активации 500 ° C и 1.Для испытания адсорбции Fe (III) использовали соотношение КОН: древесный уголь из семян тамаринда 0: 1. Было показано, что Fe (III) адсорбируется в щелочных условиях, причем адсорбция возрастает с увеличением начальной концентрации Fe (III) от 5 до 20 ppm с емкостью адсорбции 0,0069–0,019 мг / г.

1. Введение

Тамаринд ( Tamarindus indica L.) в больших масштабах был посажен в Индии, Таиланде, Индонезии, Мьянме и на Филиппинах. Плоды тамаринда состоят из мякоти и семян с твердой оболочкой.Семена составляют 30–40% плодов с большим количеством побочного продукта [1]. Порошок семян тамаринда был использован в качестве биосорбента для удаления Cr (VI) из искусственных промышленных сточных вод [2]. Семена тамаринда также использовались в качестве сырья для гранулированного активированного угля, полученного путем химической активации, вызванной микроволнами, для адсорбционной обработки полуэробных сточных вод со свалок [3]. Кроме того, семена тамаринда активировали H 2 SO 4 при 150 ° C. Продукт из активированного угля может адсорбировать Cr (VI) до 29.7 мг / г при pH 1–3 [4].

Загрязнение природных водных ресурсов железом - одна из наиболее серьезных проблем, с которыми сталкивается мир и которая угрожает ему. Загрязнения Fe образуются из жидких отходов, сбрасываемых рядом производств [5]. Вода с высоким содержанием железа может иметь очень неприятный вкус, запах или внешний вид. При тяжелом отравлении железом большая часть повреждений желудочно-кишечного тракта и печени может быть результатом сильно локализованной концентрации железа и продукции свободных радикалов, что приводит к гепатотоксичности из-за перекисного окисления липидов и разрушения митохондрий печени.В результате печень становится циррозной. Гепатома, первичный рак печени, стала наиболее частой причиной смерти пациентов с гемохроматозом [6]. Доказано, что активированный уголь является отличным адсорбентом для удаления органических или неорганических загрязнителей [7]. Его можно производить из побочных сельскохозяйственных продуктов с низкой стоимостью и в большом количестве [8].

В этом исследовании семена тамаринда использовались в качестве прекурсора для производства активированного угля с использованием активации КОН. Изучено влияние соотношений КОН: семена тамаринда и температуры активации.Охарактеризованы физико-химические свойства. Также была определена адсорбция йода и метиленового синего. Наконец, активированный уголь, приготовленный в этом исследовании, был использован в предварительном тесте на адсорбцию Fe (III) из водного раствора.

2. Материалы и методы
2.1. Подготовка материала

Семена тамаринда (сладкий тайский тамаринд) были получены из района Накхон Тай, провинция Пхитсанулок, Таиланд. Его промывали и сушили в печи (SL 1375 SHEL LAB 1350 FX) при 105 ° C в течение 3 часов.Предварительный анализ был использован для определения зольности [9], летучих веществ [10], связанного углерода [11] и содержания влаги [12].

2.2. Приготовление древесного угля

Точно взвешенные образцы высушенных семян тамаринда (взвешенные на аналитических весах Sartorius Basic) карбонизировали в закрытом тигле (размер 105/73 и 102/70) при 500 ° C в печи (муфельная печь Fisher Scientific Isotemp). за 1 ч. Угольный продукт измельчали ​​и просеивали до размера 2 мм. Урожайность древесного угля на основе семян тамаринда составляет 40 процентов.14%.

2.3. Приготовление активированного угля

Древесный уголь из семян тамаринда смешивали с КОН (реагент CARLO ERBA) с использованием соотношений КОН и древесного угля из семян тамаринда 0,5: 1, 1,0: 1 и 1,5: 1 (вес / вес). Смеси активировали при 500 ° C, 600 ° C и 700 ° C в печи. Инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (Spectrum GX, PerkinElmer) в диапазоне 4000–400 см –1 использовали для характеристики функциональных групп на поверхности всех образцов. Образцы были приготовлены в виде таблеток из KBr марки IR [13].Порошковый рентгеновский дифрактометр с анодом из медной трубки (PW 3040/60, X'Pert Pro MPD) использовался для записи рентгенограмм образцов. Сканирующая электронная микроскопия (PHILIPS LEO 1455 VP) использовалась для визуализации морфологии поверхности карбонизированных и активированных продуктов. Образцы были покрыты золотом с помощью устройства для распыления золота для четкого видения морфологии поверхности. Элементный состав этих образцов был также определен с помощью сканирующей электронной микроскопии, оснащенной энергодисперсионным спектрометром (EDS).Спектры EDS, показывающие элементный состав, были получены путем сканирования поверхностей образцов. Распределение поверхности было получено из снимков, полученных с помощью SEM, с использованием разного увеличения. Текстурные характеристики только активированного угля, приготовленного с использованием соотношения КОН: древесный уголь 1,0: 1 при активации 500 ° C, определяли по адсорбции N 2 при -196 ° C на анализаторе площади поверхности Брунауэра-Эммета-Теллера (Micromeritics TriStar II). Перед измерениями образцы дегазировали при 250 ° C в течение 12 ч в вакууме.Удельную поверхность оценивали по многоточечному уравнению Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ). Число йода (0,1 н., Реагент CARLO ERBA) и метиленового синего (100 ppm, AR UNILAB) также определяли для всех активированных углей.

2.4. Адсорбция Fe

Активированный уголь, приготовленный из смеси 1,0: 1 КОН к древесному углю с активацией при 500 ° C, использовали для эксперимента по адсорбции Fe. Точно взвешенные образцы активированного угля заливали в колонки объемом 30 мл. Растворы FeCl 3 (AR UNILAB) при начальных концентрациях 5, 10 и 20 ppm (pH) пропускали через колонку.Элюированные растворы собирали для определения концентрации Fe (III) с помощью AAS Varian SpectrAA 220 (Австралия). Адсорбцию Fe (III) рассчитывали в мг Fe / г активированного угля. PH раствора Fe (III) и фильтрата измеряли с помощью pH-метра (HORIBA F-21, Япония). PH активированного угля (1: 1 вес / объем активированного угля относительно H 2 O) также измеряли методом Bansode et al. [14].

3. Результаты и обсуждение
3.1. Предварительный анализ семян тамаринда и процентного выхода активированного угля

Примерный состав семян тамаринда - это вес.% Влаги, вес.% Золы, вес.% Летучих веществ и вес.% Связанного угля, что делает его подходящим предшественником для получения активированного угля [15 ].

Процентный выход активированного угля на основе семян тамаринда снижается при повышении температуры активации с 500 до 700 ° C (Рисунок 1). Это можно объяснить более высокой скоростью реакции углерода и КОН с выделением более летучих компонентов с одновременным улучшением текстурных характеристик [16] и выгоранием углерода [17].


3.2. Адсорбция йода

Определение йодного числа является одним из методов определения адсорбционной способности активированного угля.Это мера содержания микропор (0–20 Å) в активированном угле за счет адсорбции йода из раствора. Типичный диапазон составляет 500–1200 мг / г, что эквивалентно площади поверхности углерода между 900 и 1100 м 2 / г [17].

Из рисунка 2 видно, что адсорбция йода активированным углем, полученным с активацией при 500 ° C, немного увеличивается с увеличением степени пропитки. Было показано, что содержание микропор на поверхности активированного угля несколько увеличивается с увеличением степени пропитки.Это объясняется более обширной реакцией между КОН и поверхностным углеродом [18], приводящей к увеличению выделения CO 2 и газов CO и созданию микропор внутри мезопор [19]. Адсорбция йода активированным углем, приготовленным с температурой активации 600 ° C и соотношением пропитки 1,0: 1, ниже, чем у активированного угля, приготовленного с коэффициентами пропитки 0,5: 1 и 1,5: 1. Это может быть связано с более интенсивной реакцией КОН. и поверхностный углерод при соотношении пропитки 0,5: 1 [18] и более избыточное выгорание углерода при 1.Соотношение пропитки 5: 1 [17]. Однако адсорбция йода у активированного угля, полученного с температурой активации 600 ° C, выше, чем у активированного угля, полученного с температурой активации 500 ° C, для всех степеней пропитки. Это связано с более обширной деградацией летучих веществ и усилением реакции КОН и поверхностного углерода при более высокой температуре активации [20]. Адсорбция йода при температуре активации 700 ° C была максимальной для активированного угля, полученного с соотношением пропитки 1,0: 1.Адсорбция йода активированным углем, приготовленным с соотношением пропитки 1,5: 1, была выше, чем у активированного угля, полученного с соотношением пропитки 0,5: 1. Было показано, что больше микропор создается при соотношении пропитки <1,0: 1, но содержание микропор уменьшается при соотношении пропитки 1,0: 1 из-за большего выгорания углерода, схлопывания стенок пор [18] или расширения микропор до мезопоры [19]. Кроме того, реакция между углеродом и КОН может повредить микропоры на поверхности углерода, потому что концентрация раствора КОН слишком высока [21].


3.3. Адсорбция метиленового синего

Активированный уголь - это амфотерный материал, который может иметь положительный или отрицательный заряд в зависимости от pH раствора. Притяжение между активированным углем и анионными или катионными гостевыми материалами в основном связано с характеристиками поверхности. Более отрицательно заряженные поверхности получаются при более высоких значениях pH, и это способствует поглощению большего количества катионных групп из-за снижения электростатического отталкивания между катионами и поверхностью активированного угля и наоборот [22].Метиленовый синий (C 16 H 18 N 3 SCl) представляет собой катионный краситель с расчетными размерами 1,43 нм × 0,61 нм × 0,4 нм, и его адсорбция активированным углем очень чувствительна к pH раствора. Адсорбция метиленового синего включает электростатическое взаимодействие катионов метиленового синего с отрицательно заряженными поверхностными функциональными группами углерода [22].

На рис. 3 показана адсорбция метиленового синего активированным углем на основе семян тамаринда. Было показано, что адсорбционная способность активированного угля на основе семян тамаринда по метиленовому синему очень высока.Это выявило тот факт, что размер пор активированного угля в основном находится в режиме мезопор и имеет отрицательный поверхностный заряд, что соответствует активированному углю на основе резорцин-формальдегида [19] и активированному углю на основе кукурузного початка [23] с активацией КОН. Семена тамаринда имеют поры размером в основном в диапазоне мезопор [3]. В результате активированный уголь на основе семян тамаринда в основном мезопористый и обладает высокой адсорбционной способностью к метиленовому синему. Другой эффект - это поверхностный заряд активированного угля, который отрицателен при высоком pH [22].Адсорбция метиленового синего на активированном угле на основе семян тамаринда, активированном при 500 ° C, является относительно постоянной для всех соотношений пропитки КОН: семена тамаринда. Это можно объяснить относительно небольшим изменением доли мезопор в исходном семени тамаринда во время активации при 500 ° C. Для активированного угля, полученного при 600 ° C, адсорбция метиленового синего увеличивается с увеличением степени пропитки с 0,5: 1 до 1,0: 1, а затем остается постоянной. При соотношении пропитки 0,5: 1, используемом для приготовления активированного угля при 600 ° C, адсорбция метиленового синего ниже, чем у активированных углей, полученных при 500 ° C и 700 ° C.Это может быть связано с созданием новых микропор внутри мезопор. Это результат более высокого покрытия поверхности активированного угля соединениями калия, которые подавляют физическую поверхность [23]. Другой причиной может быть разложение отрицательно заряженных поверхностных групп с высвобождением большего количества материала в результате активации КОН при высокой температуре, особенно группы ОН КОН [16]. При увеличении степени пропитки выделяется больше летучих веществ и происходит большее выгорание углерода [17], что приводит к увеличению количества мезопор или макропор.Для угля, активированного при 700 ° C, наблюдается небольшая тенденция к снижению от соотношения 0,5: 1 до 1,0: 1, и тогда адсорбция метиленового синего остается постоянной. Однако адсорбция метиленового синего почти одинакова для соотношений реагентов 1,0: 1 и 1,5: 1 при всех температурах активации. Это можно объяснить тем, что мезопоры не меняются с увеличением выгорания [24]. Кроме того, исходные материалы древесного угля были пропитаны большим количеством КОН, и на их поверхность должна быть нанесена тонкая пленка КОН, а внутренняя часть древесных углей должна быть полностью покрыта КОН.Во время активации в инертной атмосфере не происходит поверхностного пиролиза на поверхности гальки, в результате чего структура поверхности сохраняется [25]. Наконец, сильноосновной концентрированный раствор КОН может также разрушить пористую структуру углерода [21]. Эти результаты соответствуют результатам БЭТ, где средний размер пор активированного угля по БЭТ составляет 67,9764 Å.


3.4. SEM-EDS

СЭМ-изображения активированного угля на основе семян тамаринда с соотношением пропитки 1,0: 1 при температуре активации 500 ° C показаны на рисунке 4.Из микрофотографий видно, что внешняя поверхность частиц активированного угля имеет трещины, щели (рисунки 4 (а) и 4 (в)) и несколько кристаллов разного размера в больших отверстиях. Кристаллы в макропорах (рис. 4 (b)), скорее всего, являются соединениями калия, на что указывают результаты EDS. EDS показал (таблица 1) высокое содержание калия в активированном угле. Это происходит из-за активации в присутствии КОН, где K 2 CO 3 и другие родственные соединения образуются в процессе пиролиза [18].Этот результат также хорошо согласуется с результатами БЭТ, поскольку большое количество соединений калия покрывает поверхность активированного угля, что приводит к относительно низкой площади поверхности БЭТ, составляющей всего 2,7167 м 2 / г.

902 , Si и K (табл.1). Кроме того, было обнаружено, что содержание углерода составляло всего 22,96 мас.%. Этот результат приписывается реакции КОН с С, которая считается основной реакцией [23]. Ожидается, что большое количество углерода разложится при реакции с гидроксидом калия [16].Следовательно, активированный уголь, полученный активацией КОН, имеет более высокое содержание калия и кислорода. Содержание Si в активированном угле примерно соответствует его содержанию в исходных семенах тамаринда.

3.5. FTIR Spectra

На рис. 5 показаны FTIR-спектры активированного угля на основе семян тамаринда, полученного с соотношением КОН и древесного угля из семян тамаринда 0,5–1,5 и активированного при 500–700 ° C. Видно, что все спектры подобны. Есть широкая полоса примерно на 3200 см, -1 , очень слабый пик на 1600 см, -1 , сильный пик на 1400 см, -1 , пик на уровне 1500 см, -1 , очень слабый пик на 1150. см −1 , и слабые пики при 900 см −1 и 700 см −1 .Широкая полоса при 3200 см -1 связана с валентным колебанием –OH гидроксильных функциональных групп. Очень слабый пик при 1600 см −1 соответствует C = C-удлинению ароматических колец [16]. Они могут образовываться в результате разложения связей C – H с образованием более стабильных ароматических связей C = C при более высоких температурах активации [26]. Эта особенность также может быть связана с группами C = O, сопряженными с ароматическими кольцами [27]. Это свидетельствует об образовании карбонилсодержащих групп, образующихся при ароматизации семян тамаринда [28].Интенсивность этого пика постепенно уменьшается с увеличением температуры активации и степени пропитки. Пики плеч примерно 1500 см -1 и 1400 см -1 относятся к карбоксилкарбонатным структурам [21]. Пик при 1400 см −1 может быть отнесен к кислородсодержащим функциональным группам, например, C = O и C – O карбоксильных групп [27] или плоскому колебанию O – H карбоксильной группы [29]. Очень слабый пик около 1150 см. -1 соответствует валентному колебанию группы C – O в спирте, феноле, эфире или сложном эфире [17].Его также можно отнести к карбоксильным группам [29], включая группу –CO 3 [18] и фенольную группу –OH [21]. Пик при 960 см −1 связан с валентным колебанием групп C – C или C – H [30] или группы C = O [31]. Пик около 700 см -1 может быть вызван валентным колебанием Si – H [30] или полициклическим и изгибным колебанием C – H бензольных колец [28]. Эти функциональные группы могут иметь отрицательный или положительный заряд в зависимости от pH раствора [22].


По сравнению с углем из семян тамаринда, который был приготовлен Munusamy et al.[32], он показал пики группы O – H (3334 см, −1 ), группы C – H (2879 см, −1 ), группы C = C (1548 см, −1 ) и C Группа –С (1165 см −1 ). Было показано, что активация NaOH приводит к увеличению количества функциональных групп, за исключением группы CH, которая исчезает после активации.

3.6. XRD-дифрактограммы

Результат XRD-дифрактограмм (рис. 6) показал, что активированные угли могут содержать соединения калия с высокой кристалличностью после активации КОН.По сравнению с углем из семян тамаринда [32] он показал только аморфный углерод (два широких пика около 2 θ = 24 ° и 42 °). Этот результат аналогичен активированному углю на основе нефтяного кокса, полученному с активацией K 2 CO 3 [33] и активированным углем на основе Enteromorpha prolifera , полученным с активацией KOH [29]. Реакция КОН и поверхностного углерода (), происходящая в процессе активации, выглядит следующим образом [27]: Реакция на поверхности углерода может быть объяснена следующим уравнением [23]: Конечный продукт активации в присутствии КОН во время приготовления. активированного угля K 2 CO 3 (8).Металл K был получен в процессе активации при> 700 ° C, как показано в следующем уравнении [23]:


Реакции (9) и (10) происходили при температурах выше 780 ° C, что является точкой кипения калия, приводит к высокой потере калия [23]. В процессе активации КОН происходит реакция газификации, в которой КОН восстанавливается до металла К. K 2 CO 3 , который также образовался во время активации, был восстановлен углеродом до K, K 2 O, CO и CO 2 , и одновременно была создана пористая углеродная поверхность.Поскольку температура кипения K составляет 780 ° C, то металлический калий остается в активированном угле [18].

На рис. 6 (а – в) показано влияние температуры активации (500–700 ° C) при соотношении пропитки 0,5: 1 на кристалличность активированного угля. Влияние соотношений пропитки (0,5: 1–1,5: 1) на кристалличность активированного угля, полученного при температуре активации 600 ° C, показано на Рисунке 6 (d – f). Они показывают присутствие пиков многих соединений калия. Например, пики при 23 °, 27 ° и 39 °.5 ° соответствует K 2 O, который образуется при температурах выше 500 ° C. Интенсивность этих пиков увеличивается с увеличением температуры активации (Рисунок 6 (a – c)), но их интенсивность уменьшается с увеличением степени пропитки для материалов, полученных при 600 ° C (Рисунок 5 (d – f)). Пики при 22,5 °, 23,5 °, 28 ° и 31,5 ° принадлежат пикам, соответствующим KOHH 2 О. Эти пики очень слабые при температурах активации выше 500 ° C. Это показывает, что C восстановил почти весь KOH до K 2 CO 3 и K.Пики, соответствующие металлу K, появляются при 29 ° и 42 °. Эти пики появляются для материалов, полученных при температуре 500 ° C и выше. Кроме того, интенсивность этих пиков имеет тенденцию к увеличению по мере увеличения температуры активации и коэффициентов пропитки. Пики K 2 CO 3 и K 2 CO 3 1,5H 2 O происходят при 30,5 °, 31,5 °, 38,5 ° и 32 °, 33 °, 39,5 ° и 46,5 °. , соответственно. Небольшие пики при 46 °, 49 °, 56 ° и 58 ° также можно отнести к K 2 CO 3 [34].Интенсивность этих пиков увеличивается с увеличением степени пропитки, что связано с повышенным восстановлением КОН. Однако интенсивность пиков K 2 CO 3 1,5H 2 O уменьшалась с увеличением температуры активации. Это указывает на то, что степень дегидратации была выше с увеличением температуры активации. В результате этого интенсивность пиков, соответствующих K 2 CO 3 , увеличивается по мере увеличения температуры активации.Пики KO 2 и упорядоченного K / графита приходятся на 26 ° и 31 ° и при 53 ° и 23 ° соответственно. Присутствие этих частиц является результатом частичного окисления интеркалата графита калия путем химического восстановления поверхностных функциональных групп C – O – C или C – O – H [35]. Содержание KO 2 уменьшается с увеличением температуры активации, но увеличивается с увеличением степени пропитки. Кроме того, пики упорядоченного К / графита уменьшаются с увеличением температуры активации и уменьшением степени пропитки.Это свидетельствует о том, что активированный уголь после активации имел аморфную структуру, а кристаллиты графита разрушались интеркаляцией K [27]. Пики при 35 °, 37 ° и 28 ° связаны с KHCO 3 , который образовался в результате взаимодействия K 2 CO 3 , H 2 O и CO 2 на воздухе во время стадии охлаждения [ 36]. Его содержание увеличивается с увеличением температуры активации и пропитки. Эти результаты согласуются с результатами FTIR и EDS, которые показали присутствие –OH и –CO 3 групп и K, соответственно.Пики низкой интенсивности около 23,5 ° и 44 ° соответствуют решетке графита, что демонстрирует, что степень упорядоченной графитизации активированного угля снижается при более высоких температурах активации и степени пропитки [37]. Наконец, пики между 10 ° и 20 ° объясняются наличием микропор и микрокристалличностью в активированном угле [26], что может быть связано с графитоподобной микрокристаллической структурой многослойных стопок [38].

3,7. Адсорбция Fe (III)

Адсорбционная емкость Fe (III) активированного угля на основе семян тамаринда увеличилась (0.0069–0,019 мг / г) с начальной концентрацией Fe (III) 5–10 ppm (рис. 7). Этот результат можно объяснить более высокой начальной концентрацией, обеспечивающей более высокую движущую силу для преодоления сопротивления массообмену. Это также может быть связано с более высоким взаимодействием между Fe (III) и активированным углем. Поскольку активированный уголь предлагает конечное количество участков связывания на поверхности, адсорбция Fe (III) показала тенденцию к насыщению при более высокой начальной концентрации Fe (III) [30]. В этом эксперименте pH раствора Fe (III) выше, чем (нулевая точка заряда) активированного угля на основе семян тамаринда (6.00), как сообщает Agarwal et al. [2] в аналогичных условиях. При pH> 6 чистый поверхностный заряд активированного угля на основе семян тамаринда отрицательный [2]. Следовательно, катионы Fe (III) могут адсорбироваться на отрицательно заряженной поверхности активированного угля при pH раствора выше 6 [39].


4. Заключение

Семена тамаринда могут быть использованы для приготовления древесного угля и активированного угля. Выход древесного угля из семян тамаринда, полученных карбонизацией при 500 ° C, составляет 40.14 мас.%. Процентный выход активированного угля, полученного из семян тамаринда с активацией КОН, составляет от 54,09 до 82,03 мас.% При соотношении пропитки 0,5: 1–1,5: 1 и температурах активации 500–700 ° C. Поверхностные функциональные группы, присутствующие на активированном угле на основе семян тамаринда после активации KOH, представляют собой O – H, C = O, C – O, –CO 3 , C – H и Si – H. Эти функциональные группы могут быть отрицательно или положительно заряжены в зависимости от pH раствора. Результаты XRD указывают на присутствие ряда соединений калия на поверхности активированного угля, таких как K, K 2 CO 3 , K 2 CO 3 1.5H 2 O, KHCO 3 , KO 2 и K 2 O. Основными элементами, присутствующими в активированном угле, являются C, O, Si и K. Результаты адсорбции йода и метилена, SEM , и БЭТ подтвердили, что поры активированного угля в основном находятся в диапазоне от мезопор до макропор. Средний размер пор активированного угля по БЭТ составляет 67,9764 Å. Адсорбционная способность Fe (III) активированного угля на основе семян тамаринда, активированного при 500 ° C с использованием соотношения КОН и древесного угля семян тамаринда, равного 1.0: 1 составляет 6,9 × 10 –3 –1,9 × 10 –2 мг / г, как определено в экспериментах с исходными концентрациями Fe (III) 5–20 м.д. при pH. Следующим шагом является дальнейшее изучение поглощения Fe для нахождения максимального состояния, изотермы и кинетики.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Выражение признательности

Это исследование проводилось при поддержке проекта «Классы естественных наук в школах, связанных с университетом», Министерства науки и технологий Таиланда и факультета естественных наук Университета Наресуан, а также при частичной поддержке Департамента химии и средней демонстрационной школы Университета Наресуан. , Университет Наресуан.

Физические и химические характеристики активированного угля, полученного пиролизом химически обработанных финиковых камней, и его способность адсорбировать органические вещества

Реферат

Получение активированного угля из финиковых камней путем активации хлоридом железа (FAC) и широко используемым хлоридом цинка (ZAC) ) был исследован. Характеристики таких углей были оценены, и было обнаружено, что их площадь поверхности составляет 780,06 и 1045,61 м 2 / г соответственно. Было изучено влияние времени активации, температуры активации и степени пропитки на выход и йодное число FAC и ZAC.В лучших условиях было получено максимальное йодное число 761,40 мг / г и выход 47,08% для FAC по сравнению с максимальным йодным числом 1008,86 мг / г и выходом 40,46% для ZAC. Экспериментальные данные о равновесии адсорбции метиленового синего (MB) и фенола (Ph) на подготовленных углях хорошо согласуются с моделью изотермы Ленгмюра, показывая максимальные емкости MB и Ph 381,79 и 169,55 мг / г для ZAC; и 255,32 и 181,03 мг / г для FAC соответственно. Было обнаружено, что кинетические данные полностью соответствуют модели псевдо второго порядка для обоих адсорбатов.Рассчитанные термодинамические параметры, а именно ∆G, ∆H и ∆S, показали, что адсорбция МБ и Ph на приготовленных углях в исследуемых условиях была спонтанной и эндотермической.

Графический реферат

Финиковые камни использовались в качестве прекурсоров для получения активированного угля с использованием ZnCl 2 и FeCl 3 в качестве активаторов. Были оценены характеристики таких углей. Было изучено влияние технологических параметров на выход и йодное число полученных углей.Определены изотермы и кинетика равновесия адсорбции метиленового синего и фенола на обоих углях. Процесс адсорбции был самопроизвольным и эндотермическим.

  1. Загрузить: Загрузить полноразмерное изображение

Основные моменты

► Камни фиников использовались в качестве прекурсоров для производства активированного угля. ► ZnCl 2 и FeCl 3 использовались в качестве химических активаторов. ► Определены характеристики обоих углей. ► Изучено влияние переменных процесса на выход и йодное число.► Исследованы изотермы и кинетика равновесия метиленового синего и фенола.

Ключевые слова

Активированный уголь

Химическая активация

Хлорид железа

Хлорид цинка

Камни даты

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2012 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Активированный уголь - обзор

Активированный уголь является наиболее универсальным адсорбентом из-за его большой площади поверхности, полимодальной (но в основном микропористой) пористой структуры, высокой адсорбционной способности и переменного химического состава поверхности.Как следствие, существует множество приложений во многих различных областях, краткое изложение которых будет представлено здесь. Для облегчения презентации приложения будут разделены в зависимости от того, находится ли конечное использование в газовой или жидкой фазе.

5.1 Применение в газовой фазе

Активированный уголь используется в газовой фазе либо в виде твердых гранул, либо в виде твердых гранул, не содержащих пыли. Обычно они имеют хорошо развитую микропористость, обеспечивающую высокую адсорбционную способность и селективность для газов и органических паров, с площадью поверхности 1000–2000 м 2 г −1 .Важными дополнительными свойствами активированного угля для использования в газовой фазе являются высокая адсорбционная способность на единицу объема, высокая удерживающая способность, высокая предпочтительная адсорбция газов в присутствии влаги, низкое сопротивление потоку газа и полное высвобождение адсорбатов. при повышении температуры и понижении давления.

Расход активированного угля для газофазных применений меньше, чем для жидкофазных применений, потому что существует меньше применений больших объемов, а отработанный уголь можно регенерировать.Однако активированные угли для газовой фазы дороже, чем угли, используемые в жидкой фазе. Хотя многие прекурсоры могут использоваться для приготовления активированного угля для газовой фазы, наиболее распространенными являются твердые материалы, такие как скорлупа орехов или фруктовые косточки (измельченные до нужного размера, карбонизированные и активированные) или уголь (предварительно измельченный, брикетированный со связующим и измельчены до размеров). Основные области применения активированного угля в газовой фазе основаны на способности адсорбировать газы и пары на основе молекулярной массы и формы, что позволяет отделить их от воздуха или других газовых смесей.

(a) Очистка газов

Активированный уголь в различных формах (в основном гранулированный, гранулированный, тканевый и т. Д.) Используется для снижения концентрации загрязняющих газов до очень низких концентраций. В большинстве случаев активированный уголь должен быть очень микропористым, чтобы максимизировать адсорбцию газов и паров на микропорах. Существует множество процессов очистки газа с использованием активированного угля, среди которых наиболее важными являются удаление сероводорода из природного газа, фильтрация воздуха для дыхания в системах кондиционирования воздуха (включая удаление запахов, радона и т. Д.в рециркуляционном воздухе), удержание диоксида серы или оксидов азота из дымовых газов, улавливание паров бензина в установках для загрузки бензина и т. д. Разделение газов - это новое применение активированного угля (в виде углеродных молекулярных сит). Разделение компонентов воздуха уже используется для промышленного производства азота, а другие процессы включают отделение линейных углеводородов от разветвленных, отделение диоксида углерода от природного газа и т. Д. В большинстве случаев адсорбция с переменным давлением (PSA) применяется для разделения газы.Область применения, которой посвящены большие исследовательские усилия, - это хранение газа, в основном водорода и природного газа. Основная причина этих усилий заключается в том, что плотность упаковки щелевидных микропор намного больше, чем в цилиндрических микропорах (например, в цеолитах), что позволяет адсорбировать гораздо большее количество газа (метана или водорода). в микропористых углях. Это также является причиной предпочтительного использования активированных углей в отличие от цеолитов для многих процессов разделения газов, поскольку адсорбционная способность активированных углей больше.

(b) Восстановление растворителя

Основная цель этого приложения - предотвратить выброс летучих органических соединений в атмосферу, хотя восстановление и повторное использование растворителей во многих промышленных процессах становится все более важным с экономической точки зрения. Использование активированного угля является основным промышленным методом регенерации растворителей из воздушных потоков, имеющим явные преимущества перед очисткой воды и конденсацией.

Системы рекуперации активированного угля используются в лакокрасочной, нефтехимической, синтетической, полиграфической, резиновой, клеевой, производстве растворителей и лакокрасочной промышленности.Основные растворители, извлекаемые с помощью активированного угля, включают ацетон, бензол, толуол, этанол, этиловый эфир, пентан, тетрагидрофуран, ксилол, хлорированные углеводороды и ароматические соединения. Структура используемого активированного угля является функцией температуры кипения и размера молекулы растворителя, и, следовательно, большинство используемых углеродов являются по существу микропористыми, чтобы увеличить адсорбционный потенциал микропор по отношению к растворителю. Только в некоторых случаях активированный уголь с большим размером пор используется для извлечения тяжелых паров, таких как кумол и циклогексанон.

Примерно похожий тип применения - адсорбция паров бензина в автомобилях. Пары из бензобака или карбюратора адсорбируются в канистре, содержащей активированный уголь, а затем десорбируются потоком воздуха, проходящего через канистру на пути к двигателю, где пары сжигаются. Активированный уголь также используется в установках для загрузки бензина для улавливания паров, выделяемых при заправке транспортных средств, и паров, вытесняемых при заполнении резервуаров бензозаправочных станций.

На системы регенерации растворителей и контроля выбросов бензина приходится почти половина активированного угля, потребляемого в промышленно развитых странах для газовой фазы.

(c) Удержание токсичных газов

Адсорбция активированным углем органических газов, разбавленных воздухом, очень эффективна, если молекулярные массы и точки кипения газов относительно высоки, но адсорбция низкомолекулярных органических веществ с температурами кипения ниже примерно 40 ° C очень ограничено.Примерами таких низкокипящих токсичных органических веществ являются метилмеркаптан (6 ° C) и триметиламин (3 ° C). Многие неорганические пары, такие как сероводород (-41 ° C) или арсин (-62,5 ° C), не сильно адсорбируются на активированном угле. В таких случаях лучшим решением является пропитка активированного угля либо для превращения паров в продукты, которые сильнее адсорбируются физическими силами, либо для катализа окисления паров до фиксированных или безвредных продуктов.

Типичным применением пропитанного активированного угля для удаления легких газов является контроль токсичных или пахучих газов на очистных сооружениях, целлюлозных заводах и других источниках.Таким образом, сероводород и меркаптаны могут быть зафиксированы в виде нерастворимых сульфидов путем пропитки активированного угля сульфатом меди или ацетатом свинца или могут быть нейтрализованы путем пропитки угля сильным основанием, таким как гидроксид натрия или гидроксид калия. Активированный уголь, пропитанный щелочью, также эффективен против диоксида серы и хлора при низких концентрациях. Альтернативой является пропитка йодидом калия, который действует как катализатор образования элементарной серы, уменьшая количество производимой серной кислоты.Аммиак и амины можно удалить активированным углем, пропитанным фосфорной кислотой или ацетатом цинка.

(d) Разное

Другие применения активированного угля в газовой фазе включают контроль радионуклидов криптона и ксенона на атомных электростанциях и сбор газов для предотвращения выбросов: (a) радиоактивный йод из ядерных энергетических реакторов подвергается изотопному обмену над активированным углем, пропитанным йодидом калия; (b) диоксид серы может быть удален из дымового газа, поскольку он окисляется на поверхности углерода до триоксида серы, который реагирует с водой с образованием нелетучей серной кислоты; (c) сероводород можно удалить из хвостового газа установки Клауса путем его преобразования в серу в присутствии кислорода; и (d) оксид азота может быть окислен до диоксида азота, который реагирует с добавленным аммиаком с образованием азота.

5.2 Применение в жидкой фазе

В жидкой фазе используются как гранулированный, так и порошкообразный активированный уголь. Гранулированная форма используется в непрерывных процессах, поскольку она способна к регенерации, тогда как порошкообразная форма используется обычно в периодических процессах (после завершения углерод отделяется от жидкости и сбрасывается или элюируется). Применения в жидкой фазе требуют активированного угля с большим размером пор, чем для использования в газовой фазе, из-за необходимости быстрой диффузии жидкости внутрь частиц углерода и из-за большого размера многих растворенных молекул, которые необходимо удерживать.Довольно часто активированный уголь для жидкофазных применений получают путем химической активации древесины, торфа, лигнита и т. Д. Существует два типа жидкофазного применения активированного угля: удаление запаха, цвета или вкуса из раствора. и концентрирование или извлечение растворенного вещества из раствора. Два основных применения жидкой фазы - очистка воды и обесцвечивание сахара и подсластителей.

(a) Водоподготовка

Это основная область применения жидкой фазы, на которую приходится более 70% общего спроса на жидкофазный активированный уголь в промышленно развитых странах.Активированный уголь используется как в качестве первичной обработки для облегчения других процессов очистки, так и в качестве конечной третичной стадии очистки сточных вод. При очистке воды используются как порошкообразный, так и гранулированный активированный уголь, причем наблюдается тенденция к увеличению доли гранулированного типа из-за его способности к регенерации.

Активированный уголь используется при очистке питьевой воды для удаления или контроля неприятного вкуса и запаха, а также для удаления органических соединений, причем первый из них является наиболее давно применяемым применением активированного угля для очистки воды.Когда используется порошкообразная форма активированного угля, он добавляется к воде в виде суспензии и после подходящего времени контакта удаляется путем осветления или фильтрации. Нормы дозирования активированного угля для контроля вкуса и запаха зависят от типа угля и уровня примесей в воде, но в целом дозировка низкая, и угля может хватить на срок до одного года, после чего отработанный уголь вообще отброшен. Основное применение гранулированного активированного угля заключается в удалении органических соединений, таких как хлороформ и тригалометаны, а также загрязняющих веществ, вызывающих вкус и запах.Очень большие колонны используются для муниципальной очистки питьевой воды и одноразовых картриджей в промышленных, коммерческих и жилых установках (также растет спрос на бытовые фильтры для воды, содержащие активированный уголь, обычно пропитанный серебром). Поскольку гранулированный активированный уголь регенерируется, наибольшее количество активированного угля необходимо во время установки, около 10% нового угля в год требуется для поддержания работы.

Активированный уголь используется при очистке городских сточных вод в качестве вторичного или третичного процесса, с преимуществом по сравнению с другими материалами, заключающимся в способности контролировать запах в воде.Уголь может быть порошкообразным или гранулированным, первый добавляется в виде суспензии в воду перед хлорированием, а второй используется в обычных гравитационных песочных фильтрах отдельно или с песком. Потребление активированного угля для очистки городских сточных вод зависит от состава загрязняющих веществ (требуются большие количества, если концентрация органических веществ высока) и требуемой чистоты.

Активированный уголь также используется при очистке промышленных сточных вод из-за его способности адсорбировать широкий спектр загрязняющих веществ, включая ароматические соединения, углеводороды, детергенты, растворимые красители, хлорированные растворители, фенолы и гидроксильные производные.Таким образом, активированный уголь используется для обработки сточных вод многих отраслей промышленности, таких как химические заводы, заводы по производству резиновых нитей, крашение тканей, заводы по производству удобрений, целлюлозно-бумажные комбинаты и т. Д. Очистка улучшает качество воды для дальнейшего использования или позволяет сбрасывать ее в городские очистные сооружения. растения или ручьи. В основном гранулированный активированный уголь используется для очистки промышленных сточных вод, причем реактивация угля обычно проводится на месте.

(b) Производство продуктов питания и напитков

Активированный уголь используется в пищевой промышленности и производстве напитков для удаления цвета или запаха, вызванного загрязнителями.Применения включают переработку фруктовых соков, меда, сахара, подсластителей, растительных масел и жиров, алкогольных напитков, безалкогольных напитков, дрожжей, кленового сиропа и т. Д. Использование активированного угля для этих целей медленно меняется из-за новых тенденций, наблюдаемых в в передовых странах или к конкуренции со стороны более дешевых материалов, таких как кизельгур, бентонит и т. д.

(c) Химическая и фармацевтическая продукция

Удаляя примеси в химических процессах, активированный уголь помогает контролировать качество продукции.Он также используется для удаления токсичных химикатов. Активированный уголь используется для извлечения фармацевтических препаратов в процессах, связанных с ферментацией: антибиотики, витамины и стероиды адсорбируются на активированном угле и восстанавливаются экстракцией растворителем с последующей дистилляцией. Другие применения включают фильтры для диализа ядов и лекарств, войлок для ран и т.д.

(d) Разное

Активированный уголь также используется во многих небольших применениях, таких как промышленная химчистка и в машинах для химической чистки с монетоприемником. , очистка гальванических растворов, общественных и частных аквариумов, удаление кофеина и т. д.Существует растущий спрос на активированный уголь для извлечения золота из низкосортных руд в таких странах, как Австралия, Южная Африка, США и т. Д. В некоторых из этих стран методы адсорбции углерода в золотодобывающих предприятиях составляют более половины производства золота.

Активированный уголь - Энциклопедия Нового Света

Активированный уголь (также называемый активированным углем , активированным углем или активированным углем ) - это форма угля, которая была обработана, чтобы сделать его чрезвычайно пористым и, таким образом, иметь очень большую площадь поверхности, доступную для адсорбции и химические реакции.Обычно его получают из древесного угля.

Активированный уголь ценен для множества применений. Примеры включают очистку газов, очистку воды, извлечение металлов, извлечение золота, медицину, очистку сточных вод, воздушные фильтры в противогазах и фильтрующих масках, а также фильтры для сжатого воздуха. Кроме того, активированный уголь полезен для дезодорации закрытых помещений, таких как холодильники и склады. Достаточная активация для полезных применений может происходить исключительно из-за большой площади поверхности, хотя дальнейшая химическая обработка часто улучшает адсорбционную способность материала.

Производство

Активированный уголь производится из углеродсодержащих исходных материалов, таких как скорлупа орехов, древесина и уголь. Его можно получить одним из следующих способов:

  1. Физическая реактивация: Прекурсор превращается в активированный уголь с использованием газов. Обычно это делается с помощью одного из следующих процессов или их комбинации:
    • Карбонизация: Материал с содержанием углерода подвергается пиролизу при температурах в диапазоне 600-900 ° C в отсутствие воздуха (обычно в инертной атмосфере с такими газами, как аргон или азот)
    • Активация / окисление: Сырье или карбонизированный материал подвергаются воздействию окислительной атмосферы (углекислый газ, кислород или пар) при температурах выше 250 ° C, обычно в диапазоне температур 600-1200 ° C.
  2. Химическая активация: Пропитка химическими веществами, такими как кислоты, такие как фосфорная кислота, или основания, такие как гидроксид калия, гидроксид натрия или соли, такие как хлорид цинка, с последующей карбонизацией при температурах в диапазоне 450-900 ° C. Считается, что стадия карбонизации / активации происходит одновременно с химической активацией. Этот метод может быть проблематичным в некоторых случаях, потому что, например, в конечном продукте могут оставаться следы цинка.Однако химическая активация предпочтительнее физической активации из-за более низких температур и более короткого времени, необходимого для активации материала.

Классификация

Активированные угли - это сложные продукты, которые трудно классифицировать на основе их поведения, характеристик поверхности и методов приготовления. Тем не менее, существует некоторая широкая классификация для общего назначения на основе их физических характеристик.

Активированный уголь в порошке (PAC)

Традиционно активные угли производятся в особой форме в виде порошков или мелких гранул размером менее 1.0 мм со средним диаметром от 0,15 до 0,25 мм. Таким образом, они имеют большое отношение поверхности к объему при небольшом расстоянии диффузии. PAC состоит из измельченных или измельченных частиц углерода, 95–100 процентов которых проходят через специальное сито или сито. Гранулированный активированный уголь определяется как активированный уголь, удерживаемый на сите с размером ячеек 50 меш (0,297 мм), и материал ПАУ как более мелкий материал, в то время как ASTM классифицирует частицы, соответствующие размеру сита 80 меш (0,177 мм) и меньше, как ПАУ.PAC обычно не используется на специальных судах из-за высокой потери напора. ПАУ обычно добавляют непосредственно в другие технологические установки, такие как водоприемники сырой воды, бассейны быстрого смешивания, осветлители и гравитационные фильтры.

Гранулированный активированный уголь (GAC)

Гранулированный активированный уголь имеет относительно больший размер частиц по сравнению с порошкообразным активированным углем и, следовательно, имеет меньшую внешнюю поверхность. Таким образом, диффузия адсорбата является важным фактором.Поэтому эти угли предпочтительны для всех видов адсорбции газов и паров, поскольку скорость их диффузии выше. Гранулированный уголь используется для очистки воды, дезодорации и разделения компонентов проточной системы. ГАУ может быть в гранулированном или экструдированном виде. GAC имеет размеры, такие как 8x20, 20x40 или 8x30 для жидкой фазы и 4x6, 4x8 или 4x10 для паровой фазы. Углерод 20x40 состоит из частиц, которые проходят через стандартный размер ячейки США No.20 (0,84 мм) (обычно указывается прохождение 85 процентов), но должно оставаться на сите стандартного размера ячейки 40 США (0,42 мм) (обычно указывается как оставшееся 95 процентов). AWWA (1992) B604 использует сито 50 меш (0,297 мм) в качестве минимального размера GAC. Наиболее популярные угли в водной фазе - это размеры 12x40 и 8x30, поскольку они имеют хороший баланс размера, площади поверхности и характеристик потери напора.

Экструдированный активированный уголь (EAC)

Состоит из экструдированного активированного угля цилиндрической формы с диаметрами от 0.От 8 до 45 мм. Они в основном используются в газовой фазе из-за низкого падения давления, высокой механической прочности и низкого содержания пыли.

Уголь пропитанный

Пористые угли, содержащие несколько типов неорганических пропиток, таких как йод, серебро, катионы, такие как Al, Mn, Zn, Fe, Li, Ca, также были подготовлены для специального применения в борьбе с загрязнением воздуха, особенно в музеях и галереях. Благодаря антимикробным / антисептическим свойствам активированный уголь, содержащий серебро, используется в качестве адсорбента для очистки бытовой воды.Питьевую воду можно получить из природной воды, обработав природную воду смесью активированного угля и флокулянта Al (OH) 3 . Пропитанные угли также используются для адсорбции H 2 S и меркаптанов. Сообщалось о скоростях адсорбции H 2 S до 50 процентов по массе.

Углерод с полимерным покрытием

Пористый углеродный материал может быть покрыт биосовместимым полимером для получения гладкого и проницаемого покрытия без закупорки пор.Полученный уголь полезен для гемоперфузии. Гемоперфузия - это метод лечения, при котором большие объемы крови пациента пропускаются над адсорбирующим веществом для удаления токсичных веществ из крови.

Другое

Активированный уголь также доступен в специальных формах, таких как ткани и волокна.

Недвижимость

Из-за высокой степени микропористости один грамм (г) активированного угля может иметь площадь поверхности, превышающую 500 квадратных метров (м²), при этом легко достижимо 1500 м².Площадь поверхности обычно определяется адсорбцией газообразного азота. Для сравнения, площадь теннисного корта составляет около 260 м². Углеродные аэрогели, хотя и более дорогие, имеют еще большую площадь поверхности и используются в специальных приложениях.

Под электронным микроскопом выявляются структуры активированного угля с большой площадью поверхности. Отдельные частицы сильно изогнуты и имеют различную пористость; может быть много областей, где плоские поверхности из графитоподобного материала проходят параллельно друг другу, разделенные лишь несколькими нанометрами или около того.Эти микропоры создают превосходные условия для возникновения адсорбции, поскольку адсорбирующий материал может взаимодействовать со многими поверхностями одновременно. Тесты адсорбционного поведения обычно проводятся с газообразным азотом при 77 K в высоком вакууме, но в повседневных условиях активированный уголь вполне способен производить эквивалент, адсорбируя из окружающей среды, жидкую воду из пара при 100 ° C и давлении 1 / 10 000 атмосферы.

Физически активированный уголь связывает материалы за счет силы Ван-дер-Ваальса или силы дисперсии Лондона.

Активированный уголь плохо связывается с некоторыми химическими веществами, включая спирты, гликоли, аммиак, сильные кислоты и основания, металлы и большинство неорганических веществ, таких как литий, натрий, железо, свинец, мышьяк, фтор и борная кислота. Активированный уголь действительно очень хорошо поглощает йод, и фактически йодное число, мг / г (тест стандартного метода ASTM D28) используется в качестве показателя общей площади поверхности.

Активированный уголь может использоваться в качестве субстрата для нанесения различных химикатов, чтобы улучшить его способность адсорбировать некоторые неорганические (и органические) соединения, такие как сероводород (H 2 S), аммиак (NH 3 ), формальдегид (HCOH), ртуть (Hg) и радиоизотоп йод-131 ( 131 I).Это свойство известно как хемосорбция .

Параметры характеристики

Йодное число

Многие атомы углерода адсорбируют преимущественно небольшие молекулы. Йодное число является наиболее фундаментальным параметром, используемым для характеристики характеристик активированного угля.

  • Это показатель уровня активности (большее число указывает на более высокую степень активации), часто указываемый в мг / г (типичный диапазон 500–1200 мг / г).
  • Это мера содержания микропор активированного угля (от 0 до 20 Å или до 2 нм) за счет адсорбции йода из раствора.
  • Это эквивалентно площади поверхности активированного угля от 900 м² / г до 1100 м² / г.
  • Это стандартная мера для жидкой фазы.

Йодное число определяется как количество миллиграммов йода, адсорбированных одним граммом углерода, когда концентрация йода в остаточном фильтрате составляет 0,02 нормы. По сути, йодное число является мерой йода, адсорбированного в порах, и, как таковое, является показателем объема пор, доступного в интересующем активированном угле.Обычно йодный уголь для очистки воды находится в диапазоне от 600 до 1100.

Часто этот параметр используется для определения степени исчерпания используемого углерода. Однако к этой практике следует относиться с осторожностью, поскольку химические взаимодействия с адсорбатом могут повлиять на поглощение йода, давая ложные результаты. Таким образом, использование йодного числа в качестве меры степени истощения углеродного слоя может быть рекомендовано только в том случае, если было показано, что он свободен от химических взаимодействий с адсорбатами, и если экспериментальная корреляция между йодным числом и степенью истощения обнаружена. было определено для конкретного приложения.

Меласса номер

Некоторые виды углерода более адсорбируют большие молекулы. Число патоки или эффективность патоки - это мера содержания макропор в активированном угле (больше 20 Å или больше 2 нм) при адсорбции патоки из раствора. Высокое число патоки указывает на высокую адсорбцию больших молекул (диапазон 95-600). Эффективность патоки указывается в процентах (диапазон 40–185 процентов) и параллельном количеству патоки (600 = 185 процентов, 425 = 85 процентов).Число патоки в Европе (диапазон 525-110) обратно пропорционально числу патоки в Северной Америке.

Число мелассы - это мера степени обесцвечивания стандартного раствора мелассы, который был разбавлен и стандартизирован относительно стандартизированного активированного угля. Из-за размера цветных тел число патоки представляет собой потенциальный объем пор, доступный для более крупных адсорбирующих частиц. Поскольку весь объем пор может быть недоступен для адсорбции в конкретном применении для сточных вод, и поскольку часть адсорбата может проникать в более мелкие поры, это не является хорошим показателем ценности конкретного активированного угля для конкретного применения.Часто этот параметр используется для оценки скорости адсорбции ряда активных углей. При наличии двух активных углей с одинаковым объемом пор для адсорбции тот, который имеет большее количество мелассы, обычно будет иметь более крупные питающие поры, что приведет к более эффективному переносу адсорбата в адсорбционное пространство.

Адсорбция танина

Танины представляют собой смесь молекул большого и среднего размера. Углерод с комбинацией макропор и мезопор адсорбирует дубильные вещества.Способность угля адсорбировать дубильные вещества указывается в концентрациях миллионных долей (диапазон от 200 до 362 частей на миллион).

Адсорбция метиленового синего

Некоторые виды углерода имеют структуру мезопор, которая адсорбирует молекулы среднего размера, такие как краситель Метиленовый синий. Адсорбция метиленового синего указывается в г / 100 г (диапазон 11-28 г / 100 г).

Кажущаяся плотность

Более высокая плотность обеспечивает большую объемную активность и обычно указывает на более качественный активированный уголь.

Число твердости / истираемости

Это показатель устойчивости активированного угля к истиранию.Это важный индикатор активированного угля, позволяющий поддерживать его физическую целостность и выдерживать силы трения, возникающие при обратной промывке и т. Д. Жесткость активированного угля сильно различается в зависимости от сырья и уровня активности.

Зольность

Зольность снижает общую активность активированного угля и снижает эффективность реактивации. Металлы (Fe 2 O 3 ) могут выщелачиваться из активированного угля, что приводит к обесцвечиванию.

Содержание золы, растворимой в кислоте / воде, более значимо, чем общее содержание золы. Содержание растворимой золы может быть очень важным для аквариумистов, поскольку оксид железа может способствовать росту водорослей, углерод с низким содержанием растворимой золы следует использовать для морских, пресноводных рыб и рифовых аквариумов, чтобы избежать отравления тяжелыми металлами и чрезмерного роста растений / водорослей.

Активность тетрахлорметана

Измерение пористости активированного угля адсорбцией насыщенного пара четыреххлористого углерода.

Гранулометрический состав

Чем мельче размер частиц активированного угля, тем лучше доступ к площади поверхности и тем выше скорость кинетики адсорбции. В парофазных системах это необходимо учитывать в отношении падения давления, которое повлияет на стоимость энергии. Тщательный учет гранулометрического состава может обеспечить значительные эксплуатационные преимущества.

Примеры адсорбции

Гетерогенный катализ

Наиболее часто встречающаяся форма хемосорбции в промышленности возникает, когда твердый катализатор взаимодействует с газообразным исходным сырьем, реагентами.Адсорбция реагентов на поверхность катализатора создает химическую связь, изменяя электронную плотность вокруг молекулы реагента и позволяя ей вступать в реакции, которые обычно для нее недоступны.

Адсорбционное охлаждение

Циклы адсорбционного охлаждения и теплового насоса

основаны на адсорбции газообразного хладагента адсорбентом при низком давлении и последующей десорбции путем нагревания. Адсорбент действует как «химический компрессор», приводимый в действие теплом, и с этой точки зрения является «насосом» системы.Он состоит из солнечного коллектора, конденсатора или теплообменника и испарителя, который помещается в холодильный шкаф. Внутренняя часть коллектора покрыта адсорбционным слоем, заполненным активированным углем, абсорбированным метанолом. Холодильная камера утеплена, заполнена водой. Активированный уголь может адсорбировать большое количество паров метанола при температуре окружающей среды и десорбировать их при более высокой температуре (около 100 градусов Цельсия). В дневное время солнечный свет освещает коллектор, поэтому коллектор нагревается, и метанол десорбируется из активированного угля.При десорбции жидкий метанол, адсорбированный древесным углем, нагревается и испаряется. Пары метанола конденсируются и хранятся в испарителе.

Ночью температура коллектора понижается до температуры окружающей среды, и уголь адсорбирует метанол из испарителя. Жидкий метанол в испарителе испаряет и поглощает тепло воды, содержащейся в поддонах. Поскольку адсорбция - это процесс выделения тепла, коллектор необходимо эффективно охлаждать ночью.Как упоминалось выше, адсорбционная холодильная система работает с перебоями, создавая холодильный эффект.

Гелий можно также «перекачивать» с помощью термоциклирования «сорбционных насосов» с активированным углем между температурами от 4 кельвина и выше. Примером этого является обеспечение охлаждающей способности холодильников разбавления серии AST компании Oxford Instruments. 3 Пары He откачиваются с поверхности разбавленной фазы смеси жидкого 4 He и его изотопа 3 He. 3 He адсорбируется на поверхности угля при низкой температуре (обычно <4K), регенерация насоса между 20 и 40 K возвращает 3 He в концентрированную фазу жидкой смеси. Охлаждение происходит на границе раздела двух жидких фаз, поскольку 3 He «испаряется» через границу раздела фаз. Если в системе присутствует более одного насоса, может быть получен непрерывный поток газа и, следовательно, постоянная мощность охлаждения, если один сорбционный насос регенерирует, а другой перекачивает.Такие системы, как эта, позволяют получать температуру до 10 мК (0,01 кельвина) с очень небольшим количеством движущихся частей.

Приложения

Активированный уголь используется в очистке газов, очистке золота, извлечении металлов, очистке воды, медицине, очистке сточных вод, воздушных фильтрах в противогазах и фильтрующих масках, фильтрах сжатого воздуха и многих других областях.

Одно из основных промышленных применений связано с использованием активированного угля в области отделки металлов. Он очень широко используется для очистки гальванических растворов.Например, это основной метод очистки для удаления органических примесей из растворов для блестящего никелирования. В гальванические растворы добавляют различные органические химические вещества для улучшения их наплавочных свойств и улучшения таких свойств, как яркость, гладкость и пластичность. Из-за прохождения постоянного тока и электролитических реакций анодного окисления и катодного восстановления органические добавки образуют в растворе нежелательные продукты разложения. Их чрезмерное накопление может отрицательно повлиять на качество покрытия и физические свойства наплавленного металла.Обработка активированным углем удаляет такие загрязнения и восстанавливает характеристики покрытия до желаемого уровня.

Экологические приложения

Адсорбция углерода находит множество применений для удаления загрязняющих веществ из воздушных или водных потоков как в полевых условиях, так и в промышленных процессах, таких как:

  • Ликвидация разливов
  • Восстановление грунтовых вод
  • Фильтрация питьевой воды
  • Очистка воздуха
  • Улавливание летучих органических соединений при покраске, химической чистке, разливке бензина и других процессах

Медицинское применение

Активированный уголь используется для лечения отравлений и передозировок после перорального приема.

Считается, что он связывает яд и предотвращает его всасывание в желудочно-кишечном тракте. В случае подозрения на отравление медицинский персонал вводит активированный уголь на месте происшествия или в отделении неотложной помощи больницы. Дозировка обычно является эмпирической из расчета 1 грамм / кг массы тела, как правило, однократно. В зависимости от принятого препарата его можно вводить более одного раза. В редких случаях активированный уголь используется в отделениях интенсивной терапии для фильтрации вредных лекарств из кровотока отравленных пациентов.Активированный уголь стал препаратом выбора при многих отравлениях, а другие методы обеззараживания, такие как рвота, вызванная ипекакой, или желудочные помпы используются редко.

Хотя активированный уголь полезен при остром отравлении, было показано, что он неэффективен в отношении длительного накопления токсинов, например, при использовании токсичных гербицидов. [1]

Механизмы действия:

  • Связывание токсина для предотвращения всасывания в желудке и кишечнике.Связывание является обратимым, поэтому также можно добавить слабительное средство, такое как сорбитол
  • Нарушает энтерогепатическую циркуляцию некоторых лекарств / токсинов и их метаболитов.
  • Позволяет некоторым лекарствам / токсинам выводиться из крови и связываться с древесным углем в кишечнике - своего рода «кишечный диализ»

Неправильное нанесение (например, в легкие) приводит к легочной аспирации, которая иногда может быть смертельный исход, если не начать немедленную медицинскую помощь. [2] Использование активированного угля противопоказано, если проглоченное вещество представляет собой кислоту, щелочь или нефтепродукт.

Для догоспитального использования он поставляется в пластиковых тубах или бутылках, обычно 12,5 или 25 граммов, предварительно смешанных с водой. Торговые наименования включают InstaChar, SuperChar, Actidose и Liqui-Char, но обычно его называют просто активированным углем.

Как лекарство, отпускаемое без рецепта, он часто используется для лечения легкой диареи.

Очистка газа

Фильтры с активированным углем обычно используются при очистке сжатого воздуха и газов для удаления паров масла, запахов и других углеводородов из воздуха.В наиболее распространенных конструкциях используется принцип одноэтапной или двухступенчатой ​​фильтрации, когда активированный уголь залит внутри фильтрующего материала. Активированный уголь также используется в первичных системах жизнеобеспечения скафандров.

Очистка дистиллированных алкогольных напитков

Фильтры с активированным углем могут использоваться для фильтрации водки и виски от органических примесей. Поскольку активированный уголь плохо связывается со спиртами, процентное содержание этанола существенно не изменяется, но углерод будет связывать и удалять многие органические примеси, которые могут влиять на цвет, вкус и запах.

Очистка дымовых газов от ртути

Активированный уголь, часто пропитанный йодом или серой, широко используется для улавливания выбросов ртути от угольных электростанций, медицинских инсинераторов и природного газа на устье скважины. Этот уголь является специальным продуктом, но его часто не перерабатывают.

Активированный уголь, содержащий ртуть, представляет собой проблему утилизации. Если активированный уголь содержит менее 260 частей на миллион (ppm) ртути, федеральные правила позволяют стабилизировать его (например, замочить в бетоне) для захоронения.Однако отходы, содержащие более 260 частей на миллион, относятся к подкатегории «с высоким содержанием ртути» и запрещены к захоронению (Правило запрета на землю). Этот материал сейчас накапливается на складах и в глубоких заброшенных шахтах примерно 1000 тонн в год.

См. Также

Банкноты

  1. ↑ M. Eddleston, E. Juszczak, N.A. Buckley, et al., Многодозовый активированный уголь при остром самоотравлении: рандомизированное контролируемое исследование, Lancet 371 (9612): 579.
  2. ↑ К. Эллиотт, Т. Колби, Т. Келли и Х. Хикс, Угольное легкое. Облитерирующий бронхиолит после аспирации активированного угля, Chest 96 (3): 672–674.

Список литературы

  • Бансал, Руп Чанд и Минакши Гоял. Адсорбция активированным углем. Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис, 2005. ISBN 978-0824753443.
  • Марш, Гарри и Ф. Родригес-Рейносо. Активированный уголь. Амстердам: Эльзевир, 2006. ISBN 978-0080444635.
  • Янг Р. Т. Адсорбенты: основы и применение. Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience, 2003. ISBN 0471297410.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 3 ноября 2019 г.


9016 9016 9016 9016 9016

Элемент Вес% Ат%

C 5 41,35
Si 01,95 01,35
K 40,94 20,28

остаток
Аллотропы углерода
Экзотические: Фуллерены: Углеродистые углеродные наночастицы - углеродные наночастицы - углеродные наночастицы - углеродные наночастицы Бакминстерфуллерен - Лонсдейлит

Прочее: Хаоит - Призман C8 - Трикуглерод - Атомный углерод

кредитов

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, , так и на бескорыстных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, которые лицензируются отдельно.

Влияние на физико-химические характеристики активированного угля на адсорбцию триметоприма: изучение механизмов

Пять различных типов активированного угля, различающиеся по пористости, структуре и функциональным группам, были приготовлены и использованы в качестве адсорбентов. Было оценено влияние основных свойств каждого активированного угля на его адсорбционную способность, скорость и механизмы удаления триметоприма (ТМФ). Результаты кинетики показали, что химические адсорбционные взаимодействия и диффузия частиц в микропоры были основными этапами контроля скорости адсорбции ТМП, а наличие мезопор способствовало диффузии ТМФ во внутренние поры.Адсорбция ТМП на активированный уголь может быть объяснена эффектом заполнения пор (микропоры и некоторые узкие мезопоры) и сильными адсорбционными взаимодействиями с поверхностью графена или кислородсодержащими группами. Что касается адсорбции ТМП с нормализованной площадью поверхности, пористый активированный уголь показал в 50-500 раз меньшую адсорбцию, чем непористый углеродный адсорбент из-за эффекта исключения размера, особенно когда кислородные комплексы присутствуют на краях пор активированного угля. С точки зрения конструкции системы обычно требуются высокая скорость адсорбции и высокая адсорбционная способность, и эти результаты предполагают, что активированный уголь с высокой микропористостью, определенной мезопористостью и доступными группами поверхности может иметь большой потенциал применения для удаления ТМФ.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент... Что-то пошло не так. Попробуйте еще раз?

Преимущества активированного угля из скорлупы кокоса

Впервые в индустрии активированного угля? Вы обнаружите, что это чрезвычайно полезно для вас, чтобы узнать основы активированного угля

.
  • Что такое активированный уголь
  • Основные свойства активированного угля
  • Адсорбция
  • Виды активированного угля
  • Производство активированного угля
  • Выбор активированного угля

Что такое активированный уголь?

Активированный уголь - это углеродсодержащая высокопористая адсорбционная среда, которая имеет сложную структуру, состоящую в основном из атомов углерода.Сети пор в активированном угле представляют собой каналы, созданные внутри жесткого каркаса из неупорядоченных слоев атомов углерода, связанных друг с другом химическими связями, неравномерно уложенных друг на друга, создавая высокопористую структуру из уголков, трещин, трещин и щелей между слоями углерода.

Активированный уголь производится из скорлупы кокосового ореха, торфа, твердой и мягкой древесины, бурого угля, битуминозного угля, оливковых косточек и различных углеродсодержащих специальных материалов. При производстве активированного угля из этого сырья используются механизмы химической активации или активации паром при высокой температуре.

Собственная структура пор в решетчатой ​​структуре активированного угля позволяет удалять примеси из газообразных и жидких сред с помощью механизма, называемого адсорбцией. Это ключ к эффективности активированного угля.

Адсорбция

Адсорбция - это прикрепление или адгезия атомов, ионов и молекул (адсорбатов) из газообразной, жидкой или растворной среды к поверхности адсорбента - активированного угля. Пористость активированного угля предлагает обширную поверхность, на которой может происходить эта адсорбция.Адсорбция происходит в порах, немного превышающих размеры адсорбируемых молекул, поэтому очень важно, чтобы молекула, которую вы пытаетесь адсорбировать, соответствовала размеру пор активированного угля. Затем эти молекулы захватываются внутри пористой структуры углерода силами Ван-дер-Ваальса или другими связями притяжения и накапливаются на твердой поверхности.

Обычно 1 м3 активированного угля с 0,3 м3 внутренних пор может адсорбировать 30 м3 или более газа, даже если он присутствует в небольших концентрациях в носителе.

Два типа адсорбции

Физическая адсорбция - Во время этого процесса адсорбаты удерживаются на поверхности стенок пор слабыми силами притяжения, известными как силы Ван-дер-Ваальса или силы дисперсии Лондона.

Хемосорбция - Это включает относительно сильные силы притяжения, фактические химические связи между адсорбатами и химическими комплексами на стенке пор активированного угля.

Основные свойства активированного угля

Площадь поверхности - Как правило, чем больше площадь внутренней поверхности, тем выше эффективность угля. Площадь поверхности активированного угля впечатляет - от 500 до 1500 м2 / г или даже больше; ложка активированного угля легко равняется площади футбольного поля.

Именно в процессе активации создается эта обширная площадь поверхности. Самый распространенный процесс - активация паром; при температуре около 1000 ° C молекулы пара избирательно прожигают дыры в обугленном сырье, создавая таким образом множество пор внутри углеродистой матрицы.При химической активации фосфорная кислота используется для создания такой пористой системы при более низкой температуре.

Общий объем пор - Относится ко всем поровым пространствам внутри частицы активированного угля. Он выражается в миллилитрах на грамм (мл / г), объем по отношению к весу. Как правило, чем выше объем пор, тем выше эффективность. Однако, если размеры адсорбируемых молекул не соответствуют размеру пор, часть объема пор не будет использоваться.Общий объем пор (T.P.V.) различается в зависимости от источника сырья и типа метода активации.

Радиус пор - Средний (средний) радиус поры, часто измеряемый в ангстремах, зависит от типа активированного угля.

Распределение пор по объему. Каждый тип углерода имеет свое уникальное распределение размеров пор. Их называют микропорами (маленькими), мезопорами (средними) и макропорами (большими). Уголь для адсорбции многих типов молекул газа является микропористым.Лучшие угли для обесцвечивания имеют более высокое распределение мезопор.

  • Микропоры r <1 нм
  • Мезопоры r 1-25 нм
  • Макропоры r> 25 нм
    нм = нанометр

Различные виды активированного угля

Активированный уголь в основном доступен в трех формах или формах: порошкообразный, гранулированный и экструдированный. И каждая форма доступна во многих размерах. В зависимости от области применения и требований рекомендуется использовать конкретную форму и размер.

Гранулированный активированный уголь (GAC)

GAC - это частицы неправильной формы, полученные путем измельчения и просеивания. Размеры этой продукции варьируются от 0,2 мм до 5 мм. Их преимущества заключаются в том, что они более твердые и долговечные, чем порошкообразный активированный уголь, удобны в обращении, очищают большие объемы газа или жидкостей постоянного качества и могут быть повторно активированы и повторно использованы много раз. GAC используются как в жидкой, так и в газовой фазах, а также в стационарных и подвижных системах.

При использовании жидкой фазы гранулированный активированный уголь набивается в колонны и башни, через которые протекает жидкость.GAC используются там, где есть один продукт, который необходимо постоянно очищать или производить в больших количествах. При применении в газовой фазе ГАУ имеют то преимущество, что они имеют достаточный поток с приемлемым перепадом давления через углеродный слой.

Кроме того, гранулированный активированный уголь почти всегда регенерируется и используется повторно. Период между реактивациями значительно варьируется, но в среднем составляет 18 месяцев. Потери материала при реактивации составляют от 5% до 15%.

Порошкообразный активированный уголь (ПАУ)

PAC

обычно имеют гранулометрический диапазон от 5 до 150 Å, хотя доступны более крупные и более мелкие фракции.Преимущества порошкообразных активированных углей заключаются в более низких затратах на переработку и гибкости в эксплуатации. Дозировка порошкообразного активированного угля может быть легко увеличена или уменьшена в зависимости от условий процесса. Активированный уголь в порошке в основном используется для жидкофазной адсорбции. Их добавляют к обрабатываемой жидкости, смешивают с жидкостью и после адсорбции удаляют осаждением и фильтрацией. Активированные угли в порошке обычно используются в периодическом процессе, так как добавляемое количество можно легко изменить, а порошок можно легко удалить.Кек влажного порошка не регенерируется из-за проблем, связанных с рециркуляцией углерода, а сжигается или размещается на свалках.

Углерод экструдированный

Это цилиндрические гранулы диаметром от 1 мм до 5 мм. Процесс экструзии вместе с используемым сырьем гарантирует, что конечный продукт будет твердым и пригодным для тяжелых условий эксплуатации. Форма экструдированных гранул обеспечивает низкий перепад давления в системе, что является важным фактором при использовании в газовой фазе.Рынки включают регенерацию растворителей, очистку газов и контроль автомобильных выбросов, где высокая объемная активность, низкий перепад давления и высокая устойчивость экструдированного угля к запасам позволяют им прослужить весь срок службы автомобиля.

Производство активированного угля

Углеродистые материалы активируются двумя способами

  1. Активация паром
  2. Химическая активация

Активация паром

Активация паром - это наиболее широко используемый процесс, поскольку он обычно используется для активации как скорлупы кокосового ореха, так и угля на основе угля.Паровой активированный уголь производится в два этапа. Во-первых, сырье в виде кусков, предварительно заданного материала, брикетов или экструдатов карбонизируется путем нагревания в инертной атмосфере, такой как дымовой газ, так что происходит обезвоживание и удаление летучих веществ углерода. На этой стадии температуры обычно не превышают 700 ° C. Карбонизация снижает содержание летучих в исходном материале до уровня ниже 20%. Производится кокс с порами, которые либо малы, либо слишком ограничены для использования в качестве адсорбента.

Вторая стадия - стадия активации, которая увеличивает структуру пор, увеличивает площадь внутренней поверхности и делает ее более доступной. Обугленный продукт активируют паром при температуре от 900 ° C до 1100 ° C. Химическая реакция между углеродом и паром происходит на внутренней поверхности углерода, удаляя углерод со стенок пор и тем самым увеличивая поры. Процесс паровой активации позволяет легко изменять размер пор и производить угли, подходящие для конкретных целей.Например, структура пор должна быть открыта больше для адсорбции небольших молекул из раствора, как при очистке воды, чем для адсорбции крупных цветных молекул при обесцвечивании сахара.

Паровая активация производит активированный уголь в размерах от 1 до 3 мм, которые измельчаются и просеиваются для удаления мелких частиц и пыли в соответствии со спецификациями для гранулированного активированного угля. Для получения порошкообразного активированного угля куски угля дополнительно измельчаются с помощью мягкого измельчения.

Химическая активация

Химическая активация обычно используется для производства активированного угля из опилок, древесины или торфа. Химическая активация включает смешивание сырья с активирующим агентом, обычно фосфорной кислотой, для разбухания древесины и раскрытия структуры целлюлозы. Паста из сырья и фосфорной кислоты сушится и затем карбонизируется, обычно во вращающейся печи, при относительно низкой температуре от 400 ° C до 500 ° C. При карбонизации химикат действует как опора и не позволяет полученному углю усадиться.Он обезвоживает сырье, что приводит к обугливанию и амортизации углерода, создавая пористую структуру и увеличенную площадь поверхности.

Активность контролируется изменением соотношения сырья и используемого реагента. Для фосфорной кислоты соотношение обычно составляет от 1: 0,5 до 1: 4; активность увеличивается с увеличением концентрации реагента, а также зависит от температуры и времени пребывания в печи.

Активированный уголь, полученный этим методом, имеет подходящее распределение пор, позволяющее использовать его в качестве адсорбента без дополнительной обработки.Это связано с тем, что используемый процесс включает «кислотную промывку», которая используется в качестве стадии очистки в пароактивных углях после активации. Однако химически активированные угли имеют более низкую чистоту, чем специально промытые кислотой паровые активированные угли, поскольку они содержат небольшое количество остаточного фосфата.

В результате этого химического процесса активации обычно образуется порошкообразный активированный уголь. Если требуется гранулированный материал, гранулированное сырье пропитывают активирующим агентом и используют тот же метод.Однако производимые гранулированные активированные угли имеют низкую механическую прочность и не подходят для многих применений в газовой фазе. В некоторых случаях химически активированный уголь подвергается второй активации паром для придания дополнительных физических свойств.

Выбор активированного угля для вашего приложения

Углеродная форма и конструкция системы

Для общих конструкций адсорбционных систем, включая системы «Углерод в выщелачивании» (CIL) и «Углерод в целлюлозе» (CIP), в фильтрах с неподвижным или подвижным слоем используются гранулированный уголь, система колонн для более мелких размеров и гранулированный активированный уголь (от 1 мм до 4 мм).Для порошков активированного угля наиболее подходящими применениями являются флотационные системы и периодический процесс, когда использованный уголь удаляется фильтрацией после соответствующего времени контакта.

Размер частиц и кинетика адсорбции

Более мелкие частицы увеличивают скорость диффузии адсорбатов в поры, следовательно, улучшают кинетику, но смачиваемость / фильтрация порошков, падение давления или проблемы с просеиванием гранул являются ограничивающими факторами. Поэтому выбор диапазона размеров частиц и распределения является компромиссом.

Однако в случае цилиндрических гранул уголь имеет преимущество в виде лучшей набивки слоя, что устраняет некоторые недостатки гранулированного углерода, такие как падение давления и проблемы с просеиванием, но меньшая твердость и большая стоимость по сравнению с углеродом неправильной формы могут быть ограничивающим фактором.

Распределение размеров пор и другие параметры

В зависимости от диапазона размеров молекул целевых адсорбатов требования к распределению пор по размеру меняются. При экстракции золота углерод с высоким распределением микропор будет способствовать эффективной и действенной адсорбции комплексов цианида золота.Если вы нацелены на удаление крупных окрашенных молекул и загрязняющих веществ, подойдет углерод с большим распределением мезо- и макропор.

Требуемая адсорбционная способность и чистота активированного угля будут зависеть от конечного применения. Твердость углерода также необходимо учитывать в сравнительных исследованиях. Такой подход привел к преимуществам для потребителя, увеличению срока службы, большей эффективности фильтров, меньшему количеству циклов регенерации, экономии затрат на оборудование за счет уменьшения размеров фильтров и изменчивости средств реактивации.

Заводские испытания

Перед принятием решения о покупке обязательно после этапов выбора должны быть проведены фактические заводские испытания или пилотные испытания, стимулирующие все параметры промышленного процесса.

Другое влияние на свойства углерода

Помимо физических свойств пор, на адсорбционную кинетику и емкость углерода часто влияют поверхностные кислородные группы и неполярная природа поверхности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *