Aktivní uhlíky

Aktivní nebo aktivní uhlí je porézní adsorbent, který je vyroben z organických materiálů obsahujících uhlík. Technologie výroby aktivního uhlí je dlouhým procesem, který se skládá z několika etap. Adsorbent s aktivním uhlím je látka s velmi porézní kompozicí. Vyrábí se z různých organických materiálů, ve kterých je uhlí. Aktivní uhlí je často vyráběno z dřevěného uhlí, rašeliny (rašelinového koksu), uhelného koksu, ořechu, skořápky kokosu, olivových jader, meruněk a mnoha dalších rostlin.

Klasifikace

Aktivní adsorbent je rozdělen:

• podle druhu materiálu, z něhož se vyrábí aktivní uhlí: dřevo, skořápky kokosu, uhlí a tak dále;
• do místa určení: čisticí, plynné, uhlíkové nosiče katalyzátorů s vlastnostmi chemických sorbentů;
• metodou aktivace: parní a termochemická metoda;
• ve formě uvolňování: granulované (drcené) aktivní uhlí, prášek, aktivní uhlí, lisované uhlí (granule ve formě válců) a tkanina, která je impregnována uhlím.

Aktivní uhlíky jsou rozděleny do tří kategorií pórů: mikropóry (od 0,6 do 0,7 nanometrů), mesopory (1,5-100-200 nanometrů), makropóry (> 100-200 nanometrů). První a druhý typ pórů jsou považovány za hlavní složky povrchu aktivních uhlíků. Z tohoto důvodu hrají důležitou roli v adsorpčních vlastnostech uhlí. Mikropóry dobře zvládají adsorpci malých organických molekul a mesopórů - větších molekul.

Specifický povrch aktivního uhlí závisí na velikosti pórů. Adsorbent, který má tenčí póry dobře absorbuje, má dokonce nízkou koncentraci a malý parciální tlak páry. Účinná látka se širokými póry je charakterizována kapilární kondenzací.

Rozměry specifického absorpčního povrchu aktivního uhlí a širokých pórů umožňují velmi účinně používat adsorbent pro účinné čištění plynů a kapalin z různých typů nečistot. Množství nečistot, které uhlí konzumuje, se může lišit od nejmenších molekul až po molekuly olejů, ropných produktů, tuků, organických sloučenin s chlorem.

Zařízení pro výrobu aktivního uhlí je prezentováno v širokém rozsahu. Pro získání adsorbentu se používají speciální pece různých typů a provedení. Nejčastěji používá zařízení s aktivním uhlím hřídele, vertikální a horizontální rotační pece, vícekanálová kamna a reaktory s fluidním ložem.

Kroky procesu

Výroba uhlí z materiálů organického původu je rozdělena do několika etap. Technologie výroby aktivního uhlí tedy zahrnuje následující postupné činnosti:

1. Karbonizace. Tento proces je vypalování (tepelné zpracování) surovin v inertních podmínkách bez vzduchu s použitím vysoké teploty. Po karbonizaci se ukáže - carbonizat, to je uhlí, které má velmi malou adsorpční kvalitu díky malé vnitřní oblasti a malým rozměrům. Karbonát podléhá drcení a aktivaci, aby se dosáhlo speciální struktury látky a podstatného zvýšení adsorpce.
2. Pár slov o předdrcení. Aktivní uhlí získané po karbonizaci musí být rozdrceno. Jeho počáteční rozměry jsou 30-150 milimetrů a účinná aktivace adsorbentu je omezena v důsledku takových velkých frakcí. Proto je karbonizát důkladně rozdrcen na velikost frakcí 4-10 milimetrů.
3. Výrobní linka aktivního uhlí zahrnuje aktivační proces, který se provádí dvěma základními technikami:

• Chemická aktivace pro výrobu aktivního uhlí zahrnuje zpracování látek se solemi, které produkují aktivační plyn, když jsou vystaveny vysoké teplotě. Aktivátorem mohou být dusičnany, sírany, uhličitany, kyselina sírová, kyselina fosforečná nebo kyselina dusičná. Produkce aktivního uhlí touto metodou se provádí při teplotě 200 - 650 ° C;
• Aktivace plyn-pára se provádí výhradně za přísné kontroly při teplotě 800 až 1000 ° C. V roli oxidačních činidel v době aktivace parního plynu se jedná o vodní páru a oxid uhličitý. Interakce páry s uhlíkem je urychlena oxidy a uhličitany alkalických kovů. S ohledem na tuto skutečnost se periodicky přidávají do výchozího materiálu v malých dávkách. Sloučeniny mědi se také používají jako katalyzátory. Získání aktivního uhlí z karbonizátu s použitím techniky parního plynu umožňuje získat silný adsorbent s povrchovou plochou maximálně 1500 m2 na gram uhlí. Není pravda, že celá oblast může být použita pro absorpci, protože velké molekuly adsorbované látky nespadnou do malých pórů.

Použití aktivního uhlí

Aplikace ve výrobě aktivního uhlí získává každý den hybnou sílu. Adsorpční kapacita uhlí umožňuje rychle a efektivně čistit odpadní vody a odpadní plyny. Kromě toho je hlavním adsorbentem radioaktivních plynů a vod v jaderných elektrárnách.

Použití aktivního uhlí bylo také uplatněno v oblastech, jako jsou:

• Adsorpce procesu a pitné vody;
• Použití v chemickém průmyslu;
• Rekuperace (vracení části surovin nebo energie pro sekundární použití ve stejném technologickém postupu) rozpouštědel;
• Použití aktivního uhlí pro lékařské účely. Čištění krve a těla jako celku z bakterií, toxických látek;
• Pro těžbu zlata;
• Jako kosmetický přípravek pro zesvětlení pokožky na obličeji;
• Potravinářské přísady s intoxikací;
• Pro hubnutí a dietu (není doporučeno odborníky).

Pokud potřebujete koupit aktivní uhlí k filtrování výroby v Rusku, můžete se obrátit na specializované obchody na to, nebo provést nákup přes internet.

Aktivní uhlí

Aktivní uhlí, nebo karbo aktivátor, je druh zpracovaného uhlí skvrnitého s malými póry, které zvyšují celkový povrch schopný absorbovat nebo chemické reakce. Aktivováno je někdy nahrazeno slovem aktivní.

Vzhledem k vysoké mikroporéznosti má pouze jeden gram aktivního uhlí aktivní povrch přesahující 500 m 2, který je stanoven za použití adsorpčních izoterm oxidu uhličitého při teplotě místnosti nebo 0 ° C. Úroveň aktivity dostatečná pro účinné použití může být získána pouze z velké plochy povrchem, další chemická úprava však také zvyšuje adsorpční vlastnosti.

Aktivní uhlí se obvykle vyrábí z dřevěného uhlí.

Video o aktivním uhlí pro hubnutí

Použití aktivního uhlí

Aktivní uhlí se používá k čištění plynu, zlata, vody, kofeinu, extrakčních kovů, úpraven vody, léků, vzduchových filtrů, masek a respirátorů atd.

V průmyslu se v oblasti kovového povlaku používá hlavně aktivní uhlí. Je široce používán v elektrolytickém průmyslu. Například při čištění roztoku pro brilantní niklování z organických nečistot. Do elektrolytických roztoků se přidává mnoho organických chemikálií, aby se zlepšilo jejich skladování, jakož i zlepšily vlastnosti, jako je jas, hladkost, plasticita atd. Díky průchodu stejnosměrným proudem a elektrolytickým reakcím anodické oxidace a katodické redukce organická aditiva vytvářejí nežádoucí produkt zničení v roztoku. Jejich nadměrná tvorba může nepříznivě ovlivnit kvalitu povlaku a fyzikální vlastnosti upraveného kovu. Použití aktivního uhlí odstraňuje tyto nečistoty a obnovuje galvanizační vlastnosti roztoků na požadovanou úroveň.

Aktivní uhlí, v 50% poměru s cellitem, se používá jako stacionární fáze, při chromatografické separaci uhlovodíků (mono-, di-, trisacharidů) a ethanolovém roztoku (5-50%) jako mobilní fázi v analytických / přípravných protokolech.

Ochrana životního prostředí

Aktivní uhlí je schopno odstranit znečištění z vody a vzduchu jak v terénu, tak v průmyslových podmínkách:

• odstranění následků náhodných úniků;
• využití podzemních vod;
• Filtrace pitné vody;
• čištění vzduchu;
• neutralizace těkavých organických sloučenin z nátěru, chemického čištění, přepravy paliva atd.

V roce 2007 zahájila University of West Flanders (v Belgii) výzkum v oblasti úpravy vody pro festivaly. V roce 2008 byl v areálu Dranouter Music Festivalu vybudován rozsáhlý areál aktivního uhlí, jehož cílem je využít tuto technologii pro čištění vody na tomto festivalu po dobu dalších 20 let.

Aktivní uhlí se také často používá k měření koncentrací radonu ve vzduchu.

Aktivní uhlí se používá k léčbě otravy a předávkování perorálním požitím. Předpokládá se, že jed neutralizuje a zabraňuje jeho vstřebávání gastrointestinálním traktem. V případech podezření na otravu lékaři dávají aktivní uhlí na místě, nebo na pohotovosti. Dávkování je obvykle 1 gram na kilogram tělesné hmotnosti (tj. Adolescenti nebo dospělí dostanou 50-100 g), obvykle užívané pouze jednou, ale v závislosti na otravě může být užíváno více než jednou. V některých situacích se v intenzivní péči používá aktivní uhlí, které odfiltruje krev ze škodlivých látek hemosorpcí. Aktivní uhlí se stalo výhodnějším při léčbě mnoha otrav a dalších dezinfekcí. Techniky, jako je užívání emetik nebo nasávání obsahu žaludku, se nyní používají jen zřídka.

I když je aktivní uhlí užitečné při léčbě akutní otravy, není tak účinné při dlouhodobé akumulaci toxinů, například po použití toxických herbicidů.

• Adsorpce toxinů uhlím, zabraňující jejich vstřebávání gastrointestinálním traktem. Tato adsorpce je reverzibilní, proto může být během procedury přidán laxativa (například sorbitol).
• To přeruší enterohepatickou a enteroenterickou cirkulaci léčiv / toxinů a jejich metabolitů.

Nesprávné použití (např. V plicích) může způsobit plicní aspiraci, která může být někdy smrtelná, pokud není léčena. Použití aktivního uhlí je kontraindikováno v případě otravy kyselinami, zásadami nebo ropnými produkty.

Pro první pomoc se používá aktivní uhlí ve formě tablet a tobolek.

Přijetí aktivního uhlí ke spotřebě alkoholu snižuje absorpci ethanolu v krvi.

Od 5 do 15 mg uhlí na kilogram těla, současně se 170 ml čistého ethanolu (

350 ml vodky nebo 3 l lehkého piva) za hodinu sníží obsah alkoholu v krvi. Byly však již provedeny experimenty, které dokazují, že tomu tak není, a naopak koncentrace alkoholu v krvi vzrostla z použití aktivního uhlí.

Sušenky obsahující uhlí byly prodávány v Anglii na počátku 19. století, zpočátku jako lék na nadýmání a žaludeční problémy.

Tablety nebo kapsle z aktivního uhlí se používají v mnoha zemích a prodávají se v lékárnách bez lékařského předpisu jako lék na průjem, poruchy trávení a nadýmání. Používá se také k prevenci průjmů u pacientů s rakovinou, kteří dostávají irinotekan. Využití uhlí může rušit absorpci některých léků, což vede k nespolehlivým výsledkům lékařských testů (například skryté krve). Prodávají se také krmiva pro zvířata obsahující aktivní uhlí.

Studie byly prováděny na různých typech aktivního uhlí, určující jejich schopnost ukládat zemní plyn a plynný vodík. Porézní materiál, funguje jako houba pro různé druhy plynu. Plyn je přitahován k povrchu uhlí pod vlivem van der Waalsovy síly. Některé druhy uhlí mohou pojmout až 5-10kJ na mol. Pak může být plyn desorbován ohřevem uhlí a zapálen pro energii, nebo v případě vodíku, získán pro použití ve vodíkovém palivovém článku.

Použití aktivního uhlí je dobrou metodou skladování, protože plyn může být shromažďován při nízkém tlaku a zabere menší objem a hmotnost ve srovnání s velkými válci pod tlakem. Americké ministerstvo energetiky určilo konkrétní cíle, kterých je třeba dosáhnout v oblasti výzkumu a vývoje nanoporézních uhlíkových materiálů. V současné době nelze těchto cílů dosáhnout, ale řada institucí v této oblasti nadále pracuje.

Filtry s aktivním uhlím se běžně používají k čištění vzduchu a plynů z olejových par, zápachu nebo jiných uhlovodíků. Nejčastěji jsou filtry navrženy podle principu 1- a 2-stupňové purifikace, ve kterém je aktivní uhlí ve filtračním médiu. Aktivní uhlí se také používá v primárních systémech podpory života kosmických obleků. Filtry s aktivním uhlím se používají ke sběru radioaktivních plynů, od bodové vařící vody v reaktorech, s vodními kondenzátory. Vzduch odváděný z kondenzátorů obsahuje stopy radioaktivních plynů. Velké kuličky aktivního uhlí adsorbují tyto plyny a zadržují je, dokud se nerozloží na nerádioaktivní pevné částice. Takto filtrovaný vzduch prochází přes filtr a pevné částice v něm zůstávají.

Aktivní uhlí, obvykle používané v organické chemii, pro čištění náborových roztoků obsahujících nežádoucí nečistoty.

Čištění destilovaných alkoholických nápojů

Aktivní uhlí lze použít k filtraci vodky nebo whisky z organických nečistot, které ovlivňují barvu, chuť a vůni. Přechod organicky neošetřené vodky přes filtr s aktivním uhlím, za jistého tlaku, poskytne vodku s identickým alkoholickým složením a organicky čištěnou, což příznivě ovlivňuje vůni a chuť.

Odstranění rtuti

Aktivní uhlí, obvykle impregnované jodem nebo sírou, je široce používáno k čištění emisí rtuti z uhelných elektráren, krematorií a zdrojů zemního plynu. Cena tohoto speciálního uhlí je více než 4 USD za kg. Nelze jej znovu použít.

Využití adsorbované rtuti

Problémem je likvidace uhlí naplněného rtutí. Pokud aktivní uhlí obsahuje méně než 260 rtuti, pak Federální služba povoluje ho pohřbít za předpokladu, že je balena (např. Nalije uhlí do cementu). Pokud je však hladina vyšší než 260, pak je uhlí klasifikováno jako vysoko v rtuti a je zakázáno ho zakopávat. Takový materiál, nyní uložený v hlubokých, opuštěných dolech, 1000 tun za rok.

Problém likvidace rtuti s aktivním uhlím není relevantní pouze pro Spojené státy. V Nizozemsku je taková rtuť zcela obnovena a aktivní uhlí je zcela spáleno.

Produkce aktivního uhlí

Aktivní uhlí se vyrábí z materiálů bohatých na uhlík. Patří mezi ně: skořápka, rašelina, dřevo, kokosová vlákna, lignit, uhlí a zbytky z rafinace uhlí a ropy. Lze jej získat jedním z následujících způsobů:

1. Fyzická reaktivace: surovina je přeměněna na aktivní uhlí pomocí plynů. Tento proces obvykle používá jednu nebo kombinaci několika postupů:
   • Karbonizace: materiál obsahující uhlík je pyrolyzován při teplotě 600-900 ° C a nepřítomnosti kyslíku (obvykle v inertní atmosféře, s plyny jako argon nebo dusík)
   • Aktivace / oxidace: výchozí nebo karbonizovaný materiál je umístěn v oxidačním plynném prostředí (oxid uhličitý, kyslík nebo pára) při teplotě nad 250 ° C (obvykle je teplota v rozmezí 600-1200 ° C).
2. Chemická aktivace: předchází karbonizaci a impregnuje výchozí materiály určitými chemikáliemi. Takovými látkami jsou obvykle kyseliny, zásady nebo soli (kyselina fosforečná, hydroxid draselný a sodný, chlorid vápenatý a 25% chlorid zinečnatý). Výsledný materiál se potom karbonizuje při nižších teplotách (450 až 900 ° C). Předpokládá se, že procesy karbonizace / aktivace se nejlépe provádějí současně s chemickou aktivací. Chemická aktivace je výhodnější než fyzická aktivace, vzhledem k nižší teplotě a kratší době potřebné k aktivaci surovin.

Klasifikace

Aktivní uhlí je komplexní produkt, je obtížné jej klasifikovat na základě jeho chování, povahy povrchu a způsobu výroby. Některé obecné klasifikace provedené pro společný účel jsou však založeny na fyzikálních vlastnostech výrobku.

Práškový aktivovaný uhlík

Aktivní uhlí bylo tradičně vyráběno ve formě prášku nebo malých granulí se středním průměrem 0,15 až 0,25 mm. V této formě představují velký povrch v objemovém poměru s malou tloušťkou difúzní vrstvy. Práškové aktivní uhlí se skládá z rozdrcených nebo mletých částic uhlí, z nichž 95-100% prochází zvláštním sítem. Za granulované aktivní uhlí se považuje uhlík, který zůstává v sítu s otvory o průměru 0,297 mm, zatímco menší částice jsou považovány za prášky. Podle klasifikace ASTM (American Society for Testing Materials) však velikost granulí odpovídá síto s otvory 0,177 mm. Práškové aktivní uhlí se v důsledku velkých tlakových ztrát obvykle nepoužívá ve speciálních uzavřených systémech. Takové uhlí se zpravidla přidává přímo do jiných upravovaných jednotek, když s nimi pracuje, například v případě příjmu surové vody, stejně jako v čističkách a septikech.

Granulované aktivní uhlí má relativně velkou velikost částic ve srovnání s práškovým aktivním uhlím, takže má menší vnější povrch vzhledem k celkovému objemu. Důležitým faktorem při jeho použití je tedy difúze absorbované látky. Tento druh uhlí je výhodný pro absorpci par a plynů v důsledku jejich vysoké rychlosti difúze.

Granulované uhlí se používá k čištění vody, deodorizaci vzduchu a samostatných komponent v systémech streamingu. Granulované aktivní uhlí může být ve formě granulí nebo extruzí různých velikostí a použití. U kapalin se používá uhlí o velikosti 8 × 20; 20 × 40; 8 × 30 a pro filtraci páry 4 × 6; 4 × 8 nebo 4 × 10.

Uhlí 20 × 40 budou ty částice, které projdou sítem s otvory 0,82 mm, ale zůstanou v sítu s otvory 0,42 mm. Pro filtrační kapaliny se nejčastěji používá granulovaného aktivního uhlí 12 × 40 a 8 × 30 vzhledem k dobré rovnováze velikosti, plochy povrchu a ztráty tlaku během použití.

Extrudované aktivní uhlí

Extrudované aktivní uhlí se skládá z práškového aktivního uhlí a pojiva, které se smísí a extruduje do válcových bloků aktivního uhlí o průměru 0,8-130 mm. Používají se hlavně v plynných prostředích, vzhledem k jejich nízkému tlaku, nízkému obsahu prachu a vysoké mechanické pevnosti. Jsou však také vhodné pro postupy čištění vody.

Kulové aktivní uhlí se vyrábí ze zbytků po rafinaci oleje, má průměr přibližně 0,35-0,80 mm. Stejně jako granulární, výrazně neznižuje úroveň tlaku, má vysokou pevnost a nízký obsah prachu, zatímco má menší velikost. Sférický tvar uhlí dává přednost jeho použití v tekoucím médiu, například při filtraci proudu vody.

Impregnované aktivní uhlí

Pro speciální čištění vzduchu, zejména v muzeích a galeriích, je připraveno porézní uhlí obsahující několik typů anorganických plniv, jako je jod, stříbro, kationty Al, Mn, Zn, Fe, Li, Ca. Aktivní uhlí, nasycené stříbrem, se díky svým antibakteriálním vlastnostem používá jako adsorbent pro čištění domácích odpadních vod. Pitná voda může být získána z běžné vody úpravou příměsí aktivního uhlí a Al (OH).₃, působící jako koagulant. Impregnované uhlí se také používá k adsorpci H₂S a thioly. H Absorpční rychlost₂S dosahuje 50% hmotnosti použitého uhlí.

Uhlí s polymerním povlakem

Ve výrobním procesu je porézní uhlí potaženo biopolymerem, čímž se získá hladký a propustný povlak, který neblokuje póry. Toto uhlí se používá při provádění hemoperfúze. Hemoperfúze je léčebná metoda, při které velké objemy pacientovy krve procházejí adsorbentem k odstranění toxických látek z krve.

Aktivní uhlí je také dostupné ve speciálních formách, jako jsou tkaniny a nitě. Například, uhlíková tkanina je používána v osobních ochranných prostředcích pro vojenský personál.

Vlastnosti aktivního uhlí

Jeden gram aktivního uhlí může být větší než 500 m 2 (je již možné dosáhnout plochy 1500 m 2). Ve zvláštních případech se používají uhlíkové aerogely, které jsou dražší a mají ještě větší vnější povrch.

Aktivní uhlí má díky své porézní struktuře velký vnější povrch. Mikropóry vytvářejí výborné podmínky pro absorpci, protože látka bezprostředně interaguje s celým povrchem uhlí. Testování chování adsorpce, obvykle prováděné s dusíkem při teplotě 77K (-196,15 ° C) v prostředí s vysokým podtlakem, ale v běžných podmínkách, má aktivní uhlí ekvivalentní účinnost, když je adsorbováno z prostředí, nebo například voda z páry při 100 ° C. ° C a tlaku 0,0001 atmosféry.

James Dewar, vědec pojmenovaný podle Dewarovy nádoby (termosky), strávil spoustu času studiem aktivního uhlí a publikoval článek o své absorpční kapacitě pro plyny. V této práci zjistil, že chlazení uhlí kapalným dusíkem umožňuje absorbovat významnější množství různých plynů a že je možné je zpětně extrahovat jednoduše ohřevem tohoto uhlí a také to, že uhlí vyrobené z kokosu má nejlepší vlastnosti. Jako příklad použil kyslík. V tomto experimentu, aktivní uhlí adsorbuje plyn ze vzduchu, v jeho typické koncentraci (21%), za standardních podmínek, a jestliže aktivní uhlí bylo předchlazené, pak když se uvolnil, uhlík zvýšil koncentraci kyslíku na 80%.

Aktivní uhlí fyzicky zadržuje částice v důsledku van der Waalsovy síly nebo disperzní síly.

Ne tak účinně aktivované uhlí zadržuje řadu chemikálií, jako je alkohol, glykol, silné kyseliny a zásady, kovy a většina anorganických látek, jako je lithium, soda, železo, arzen, olovo, kyselina boritá nebo fluor.

Aktivní uhlí absorbuje jód poměrně dobře a ve skutečnosti je jodové číslo v mg / g použito pro stanovení celkové plochy povrchu.

Oxid uhelnatý je špatně absorbován aktivním uhlím. To by mělo být vzato v úvahu zejména při výrobě respirátorů, zařízení pro odvod kouře nebo jiných systémů čištění vzduchu tento plyn je toxický a lidé ho necítí.

Seznam plynů vznikajících při výrobě nebo zemědělských pracích a absorbovaných aktivním uhlím lze nalézt na internetu.

Aktivní uhlí může být použito jako substrát pro použití s ​​různými chemikáliemi pro zlepšení jejich absorpce. Například anorganické (nebo problematické organické) sloučeniny, jako je sirovodík (H₂S), formaldehyd (HCOH), amoniak (NH₃), radioizotopy jod-131 (131I) a rtuť (Hg). Tato vlastnost je známa jako chemisorpce.

Výhodně uhlí absorbuje malé molekuly. Jódové číslo je nejzákladnějším ukazatelem, který charakterizuje účinnost aktivního uhlí. Je to ukazatel úrovně aktivity (čím vyšší je ukazatel, tím vyšší je aktivita), obvykle vyjádřená v mg / g (hodnota je obvykle v rozmezí 500-1200 mg / g). Používá se také pro stanovení objemu mikropórů aktivního uhlí (od 0 do 20 A nebo do 2 nm) absorpcí jodu z roztoku. Tyto hodnoty budou ekvivalentní takovým parametrům oblasti pokrytí uhlí jako 900 - 1100 m2 / g. Tyto indikátory se používají při použití ve vodním prostředí.

Jodové číslo se stanoví na základě miligramu jodu absorbovaného jedním gramem uhlí za předpokladu, že koncentrace roztoku dosáhne 2%. Hodnota jodu je tedy množství jodu absorbovaného póry, nebo charakteristika objemu dostupného pro absorpci póry aktivního uhlí. Zpravidla má uhlí používané k čištění vody jódové číslo v rozmezí 600-1100. Často se tento parametr používá k určení stupně vyčerpání použitého uhlí. V tomto případě by však tento ukazatel měl být zpracováván s opatrností, protože Chemická interakce s adsorbátem může ovlivnit absorpci jódu a způsobit nesprávné výsledky. Při výpočtu stupně zhoršení uhlí se proto doporučuje používat jódové číslo pouze v případě, že adsorbát nebyl vystaven chemickému napadení, a jsou také ověřena data o vzájemné závislosti jódového čísla a stupni zhoršení při použití v konkrétním prostředí.

Některé uhlí je více přizpůsobeno pro adsorpci velkých molekul. Počet melas je ukazatel objemu mezopórů aktivního uhlí (více než 20 A nebo 2 nm), stanovený adsorpcí taveniny (silného sirupu) z roztoku. Velká hodnota tohoto indikátoru indikuje vysoký stupeň adsorpce velkých molekul (indikátor je v rozmezí 95-600). Index bělení melasy odpovídá melasě. Absorpční účinnost melasy je vyjádřena v procentech (od 40% do 185%) a odpovídá počtu melas (425 = 85%, 600 = 185%). Evropské číslo melasy (525-110) je nepřímo úměrné Američanům.

Melasa je měřítkem stupně zbarvení standardního melasového roztoku připraveného pro testování aktivního uhlí. Vzhledem k velké velikosti částic barviva odráží číslo melasy potenciální objem dostupný pro adsorpci větších sloučenin. Protože během čištění vody nemusí být celý objem pórů k dispozici pro adsorpci v každé konkrétní aplikaci, stejně jako část adsorbátu může spadat do menších pórů, tento indikátor neposkytuje přesné údaje o schopnostech konkrétního aktivního uhlí. Obvykle je tento indikátor užitečný při hodnocení úrovně adsorpce šarží aktivního uhlí. Ze dvou uhlí, se stejným množstvím adsorpce, bude mít ten, který má větší počet melas, obvykle velké velikosti pórů, a proto adsorbát lépe padne do adsorpčního prostoru.

Taniny jsou kombinací velkých a středně velkých molekul. Uhlí kombinující mikropóry a mesopory adsorbuje taniny. Schopnost uhlí absorbovat taniny se měří v ppm (obvykle v rozmezí 200 - 362).

Methylen Blue Dye

Některé druhy uhlí mají mezopory (20A-50A / 2-5nm), které adsorbují středně velké molekuly, jako je modré methylenové barvivo. Modrá adsorpce methylenu se měří vg / 100 g (obvykle v rozmezí 11-28 g / 100 g).

Některé typy aktivního uhlí se odhadují na základě doby potřebné pro dechloraci, která měří účinnost odstraňování chloru. Vypočítá se doba potřebná ke snížení množství chloru v průtoku vody z 5 ‰ na 3,5. Méně času znamená lepší výkon.

Větší hustota poskytuje větší množství adsorpce a obvykle znamená lepší kvalitu aktivního uhlí.

To je ukazatel odolnosti aktivního uhlí k opotřebení. Důležité je udržovat pracovní stav a schopnost odolat třecí síle, která se vyskytuje při vystavení tlaku vody atd. V závislosti na úrovni aktivity a na materiálech, z nichž se vyrábí aktivní uhlí, se tato síla velmi liší.

Prach snižuje celkovou aktivitu uhlí a také snižuje účinnost čištění. Oxidy kovů (Fe₂O₃) mohou být vyluhovány z aktivního uhlí, což vede k zabarvení. Ve srovnání s jinými typy prachu má největší vliv prach ve vodě / kyselině rozpustný prach. Rozpustný prach může být důležitý pro akvária, as oxid železitý podporuje růst řas. Uhlí s nízkým obsahem rozpustného prachu by mělo být používáno k čištění vody pro mořské, sladkovodní ryby a korály, aby se zabránilo otravě těžkými kovy a nadměrnému růstu řas.

Aktivita tetrachlormethanu

Měření permeability aktivního uhlí se vytváří adsorpcí páry nasycené tetrachlormethanem.

Distribuce velikosti částic

Čím menší jsou částice aktivního uhlí, tím lepší je přístup na jeho povrch a rychlejší kinetika adsorpce. Je však třeba mít na paměti, že při použití v prostředí s parou menší částice sníží tlak v systému silněji, což povede ke zvýšení nákladů na energii. Pečlivý přístup k velikosti použitých částic může být velmi přínosný.

Příklady adsorpce aktivního uhlí

Nejběžnější forma chemické adsorpce v průmyslu. Používá se, když pevný katalyzátor interaguje s plynným materiálem, činidly. Adsorpce činidla na povrch katalyzátoru tvoří chemickou vazbu, měnící se hustota elektronu kolem molekuly činidla a umožňuje reakce, které jsou za normálních podmínek nemožné.

Cyklus chladicí adsorpce se provádí adsorpcí chladicího plynu s adsorbentem při nízkém tlaku a následnou desorpcí při zahřívání. Adsorbent hraje roli "chemického kompresoru" řízeného teplem a z tohoto hlediska je "čerpadlem" systému. Skládá se ze solárního kolektoru, kondenzátoru nebo výměníku tepla a výparníku umístěného v chladicí komoře. Vnitřek kolektoru je potažen absorpčním povlakem z aktivního uhlí impregnovaného methanolem. Chladnička je uzavřena a naplněna vodou. Aktivní uhlí je schopno adsorbovat velké množství páry methanolu při běžné teplotě a desorbovat je při vyšší teplotě (při asi 100 ° C). Během dne dopadají sluneční paprsky na kolektor, ohřívají ho a methanol obsažený v aktivním uhlí je desorbován. Během desorpčního procesu se kapalný methanol, absorbovaný uhlím, zahřívá a přeměňuje na páru. Methanolová pára se kondenzuje a akumuluje ve výparníku.

V noci teplota kolektoru klesne na okolní teplotu a aktivní uhlík re-adsorbuje methanol přes výparník. Kapalný methanol ve výparníku se odpaří a absorbuje teplo z vody shromážděné v pánvi. Protože adsorpce je proces izolace tepla, v noci je kolektor účinně chlazen. Chladicí adsorpční systém tedy nevytváří chlad.

V tomto procesu může být také použito helium. V tomto případě bude spuštění "sorpčního čerpadla" při teplotě 4 K (-269,15 ° C) a bude pracovat při vyšších teplotách. Příkladem systému s takovou chladicí kapacitou mohou být chladiče Oxford Instruments AST, pracující na směsi kryogenních látek. 3 He pára je čerpána z povrchu směsi kapaliny 4 He a izotopu 3 He. Při nízkých teplotách (obvykle 3 je adsorbován na povrchu aktivního uhlí. Pak se cyklus provádí při teplotě 20-40 K a vrátí se do koncentrovaného média kapalné směsi. Chlazení probíhá v okamžiku přechodu 3 z kapaliny na páru. je zde několik „čerpadel“, je zajištěn plynulý průtok plynu, a tím i konstantní chlazení, zatímco jedna sorpční pumpa je obnovována, druhá bude fungovat, systém, který se skládá pouze z několika prvků, podpěry nízká teplota 10 mK (0,01 K).

Reaktivace a využití

Reaktivací nebo obnovou aktivního uhlí je obnovit adsorpční schopnost použitého uhlí desorpcí absorbovaných látek z jeho povrchu.

V průmyslu, nejběžnější technika tepelné reaktivace. Tento proces zahrnuje 3 fáze:

• Adsorbent se suší při teplotě asi 105 ° C;
• Jsou desorbovány a separovány při vysoké teplotě (500–900 ° C) za podmínek inertní atmosféry.
• Organické zbytky se provzdušňují oxidačním plynem (pára nebo oxid uhličitý) při vysoké teplotě (800 ° C).

Tepelná redukce je založena na exotermní povaze adsorpce, díky které se provádí desorpce, částečný rozklad a polymerace adsorbované organické hmoty. Finální fáze je zaměřena na odstranění spálených organických zbytků vytvořených v pórech po předchozím stupni a čištění porézní struktury uhlí, obnovení původních vlastností jejího povrchu. Poté může být adsorpční věž opět použita. Během tohoto postupu se spaluje asi 5-15% hmotnosti uhlí, čímž se snižuje adsorpční kapacita. Tepelná reaktivace je energeticky náročný proces vzhledem k potřebě použití vysoké teploty, takže jsou zapotřebí velké energetické a finanční náklady. Rostliny, které se spoléhají na tepelnou regeneraci aktivního uhlí, by měly být dostatečně velké, aby bylo možné tento proces ve svém závodě ekonomicky zorganizovat. Vzhledem k tomu, že není dostatek velkých zařízení, je nutné odebrat jejich kolony s vytěženým aktivním uhlím do specializovaných center pro reaktivaci, čímž se zvýší již tak významné emise oxidu uhličitého.

Aktivní uhlí používané ve spotřebních výrobcích, jako jsou fritézy, vodní nebo vzduchové filtry, může být podobně reaktivováno za použití dostupných topných zařízení (např. Trouba, toustovač nebo plynový hořák). Uhlí se odstraní z papírové nebo plastové nádoby, která se může roztavit nebo spálit, a zahřívá se, dokud se nečistoty neodpaří a / nebo nehorí.

Jiné způsoby reaktivace

Poškození životního prostředí a vysoké náklady na energii vznikající v procesu tepelné redukce aktivního uhlí slouží jako podnět k vývoji alternativních metod reaktivace, které by je snížily. Ačkoli některé metody restaurování zůstávají předmětem akademického výzkumu, existují alternativy k tepelné reaktivaci, které se již používají v průmyslu. V současné době se jedná o následující typy reaktivace:

• chemické;
• mikrobiální;
• elektrochemické;
• ultrazvuk;
• mokrá oxidace.