9. listopadu 2011
Aktivním uhlím v průmyslových objemech se začalo vyrábět na počátku 20. století a to bylo způsobeno vývojem průmyslové výroby v chemickém průmyslu, zavedením nových typů chemických zbraní a chemickou ochranou. Jeho využití jako adsorbentu dalo impuls vývoji nových výrobních technologií pro jeho výrobu, které se stále neustále zlepšují.
V současné době se aktivní uhlí používá v mnoha výrobních procesech. V environmentálním inženýrství je jeho důležitá úloha spojena s využitím systémů čištění vzduchu a úprav vody.
Výhody aktivního uhlí. Adsorpční kapacita umožňuje jeho čištění:
Aktivovaný uhlík úspěšně adsorbuje následující organické sloučeniny z roztoků:
Filtry na dřevěné uhlí zvyšují organoleptické vlastnosti vody ošetřené pro pití:
Další úprava vody z vodovodu s uhlíkovými filtry odstraňuje ze zbytků vody sloučeniny obsahující chlor a ozon, který se používá k dezinfekci. Aktivní uhlí může sloužit jako nosný materiál pro mikroorganismy.
Výroba aktivního uhlí. Získejte z organických uhlíkových surovin. V závislosti na dostupnosti určitých přírodních materiálů. Existují technologie pro výrobu aktivovaného kamene nebo dřevěného uhlí z ořechů nebo kokosových skořápek. Aktivace uhlí (otevření pórů uhlíkového materiálu) se provádí pomocí vodní páry nebo termochemickou metodou za použití speciálních činidel.
Výchozí materiál a způsob aktivace ovlivňují kvalitu aktivovaného uhlíku. Důležitými vlastnostmi jsou velikost a specifický povrch pórů, rozdělení velikosti částic (velikost částic uhlí).
Pro přidání odměřené dávky aktivního uhlí do vody, která má být čištěna, je nejvýhodnější nalít práškové uhlí nebo nalít vodní suspenzi uhlí na znečištěnou vodu. Po dokončení procesu čištění, kdy uhlí absorbuje všechny znečišťující látky co nejvíce na jeho povrchu, musí být odstraněna suspenze uhlí z vody. Pro odstranění suspenze se používají metody koagulace nebo filtrace (vícevrstvé filtry, štěrkové filtry a další metody).
Technologie čištění vody s pevným ložem je, že znečištěná voda prochází jednou nebo více vrstvami aktivního uhlí v granulích. Podle návrhu mohou být filtry otevřeny a zavřeny, pracující kvůli vytvořenému tlakovému rozdílu. Při čištění velkých objemů vody pro umístění filtrů pomocí betonových nádrží.
Aktivovaný uhlík, který slouží jako filtrační materiál v zařízeních na úpravu vody s pevným ložem, může být tepelně regenerován, což obecně snižuje náklady na úpravu vody.
Vzhledem k tomu, že ukládání uhlí v procesu čištění vody je v kontaktu s pitnou vodou, platí pro ně nejpřísnější hygienické a hygienické požadavky. Současně se řídí domácími GOST a SNiP pro pitnou vodu, evropskými environmentálními normami a standardy kvality.
Volba zatížení uhlím pro úpravu vody je důležitým úkolem při navrhování systému úpravy vody. Volba aktivního uhlí závisí na počátečním obsahu znečišťujících látek a daném stupni snížení koncentrace škodlivých nečistot. Optimální výběr filtračních prvků nastává po provedení laboratorních testů a přijímání doporučení od odborníků společnosti. Kvalifikovaní pracovníci laboratoře pracující s adsorpčními materiály vyberou požadovanou zátěž požadované kvality.
V kritických případech je možné organizovat testy, které jsou blízké polním podmínkám. K tomu použijte malé filtry mobilního typu s kapacitou až 0,5 m3 aktivního uhlí a analyzujte ukazatele adsorpce, nákladů a provozních charakteristik.
Evropské systémy městské úpravy vody často používají čisticí systémy ve formě filtrů s pevným ložem zrnitých uhlíkových filtračních prvků. Typ zatížení je zvolen v závislosti na chemickém složení čištěné vody:
V Německu je obvyklé posoudit kvalitu aktivního uhlí nitrobenzenovým indikátorem - to je množství uhlí potřebné k odstranění 90% daného množství nitrobenzenu z vody. Proto je pro takový stupeň čištění zapotřebí méně než 20 mg vysoce účinných kokosových uhlí nebo 21-27 mg účinného uhlí z kamenného původu. Tento ukazatel má výhodu nad obecně použitelným jodovým číslem, protože umožňuje vyhodnotit adsorpční účinek pro větší počet látek.
Pro čištění vody z mnoha typů organických látek se tradičně používá vločkování, oxidace a filtrace. Pro tyto účely lze použít vysoce aktivní práškové aktivní uhlí s vysokou adsorpční kapacitou. Použití aktivního uhlí v některých případech je výhodnější, protože umožňuje snížit dávku adsorbentu a snížit náklady na úpravu vody.
K určení účinné dávky adsorbentu jsou adsorpční izotermy konstruovány s ohledem na skutečné chemické složení čištěné vody. Nečistoty ve vodném roztoku mohou měnit skutečnou rychlost adsorpce aktivního uhlí a ovlivnit konečný stupeň úpravy vody.
Evropská společnost ve spolupráci s ruskými veřejnými službami studovala práškové aktivní uhlí pro odstranění minerálních uhlovodíků z vody za standardních teplotních podmínek (22-26 ° C).
Roztoky purifikované vody byly připraveny způsobem dávkování. Počáteční koncentrace minerálních olejů byla přibližně 1,7 mg / l. Částečné složení uhlovodíků bylo následující:
Pro vytvoření adsorpčních izotermů byla použita sada práškových uhelných hmotností od 2 do 10 mg / l. V závislosti na použité dávce aktivního uhlí bylo z roztoku odstraněno 60 až 90% celkového obsahu uhlovodíkových sloučenin.
Paralelní experimenty zkoumaly změnu vlastností aktivního uhlí přidáním dalších činidel (chloraminu) do roztoku. Chloramin se připravil přidáním amoniaku a chlornanu sodného do roztoku.
Při vyšší koncentraci uhlovodíků v roztoku (do 4,2 mg / l) a za přítomnosti chloraminu značně vzrostla adsorpce uhlovodíkových sloučenin aktivním uhlím. Tento účinek se vysvětluje skutečností, že chloramin reaguje chemicky s organickými uhlovodíky a přeměňuje je na snadno adsorbované sloučeniny.
Aktivovaným (nebo aktivním) uhlím (z lat. Carbo activatus) je adsorbent - látka s vysoce rozvinutou porézní strukturou, která je získávána z různých materiálů obsahujících uhlík organického původu, jako je uhlí, uhlí, koks, semena meruňka, oliv a dalších ovocných plodin. Nejvyšší kvalita čištění a životnost se považuje za aktivovaný uhlík (karbol) vyrobený z kokosové skořápky a díky své vysoké pevnosti se může opakovaně regenerovat.
Co se týče chemie, aktivní uhlí je forma uhlíku s nedokonalou strukturou, která neobsahuje téměř žádné nečistoty. 87-97% hmotnostních aktivního uhlí se skládá z uhlíku, může obsahovat také vodík, kyslík, dusík, síru a další látky. Při chemickém složení je aktivním uhlím podobný grafit, použitý materiál, včetně běžných tužek. Aktivní uhlík, diamant, grafit jsou všechny různé formy uhlíku, prakticky bez nečistot. Jejich strukturálních charakteristik aktivních atomů uhlíku patří do skupiny mikrokrystalických druhů uhlíku - grafit krystality se skládá z prodloužení roviny 2-3 nm, což jsou tvořené šestiúhelníkových prstenců. Nicméně typická grafit orientace jednotlivých rovinami mřížky vzájemně vůči sobě v aktivním uhlíku je přerušeno - vrstvy náhodně posunuty a nekryjí ve směru kolmém k jejich rovině. Kromě grafitových krystalitů obsahují aktivované uhlíky od jedné do dvou třetin amorfního uhlíku a také heteroatomy. Heterogenní hmota sestávající z krystalitů grafitu a amorfního uhlíku určuje zvláštní porézní strukturu aktivovaných uhlíků a jejich adsorpci a fyzikálně-mechanické vlastnosti. Přítomnost chemicky vázaného kyslíku v struktuře aktivních uhlíků, která vytváří povrchové chemické sloučeniny zásadité nebo kyselé povahy, významně ovlivňuje jejich adsorpční vlastnosti. Obsah popelu aktivního uhlíku může být 1-15%, někdy je popel až 0,1-0,2%.
Aktivní uhlí má velký počet pórů, a proto má velmi velký povrch, tak má vysokou adsorpci (1 g aktivního uhlí, v závislosti na výrobní technologii má plochu 500-1500 m 2). Je to vysoká úroveň pórovitosti, která aktivuje aktivovaný uhlík ". Zvýšení pórovitosti aktivního uhlí nastává během speciální aktivace, což výrazně zvyšuje adsorpční povrch.
U aktivních uhlíků se rozlišují makro-, mezo- a mikropóry. V závislosti na velikosti molekul, které je třeba udržovat na povrchu uhlí, musí být uhlí vyrobeno z různých poměrů velikosti pórů. Póry v aktivním úhlu jsou klasifikovány podle jejich lineárních rozměrů - X (poloviční šířka - pro štěrbinový model pórů, poloměr - pro válcové nebo kulové):
Pro adsorpci do mikropórů (specifický objem 0,2-0,6 cm 3 / g a 800-1000 m 2 / g), úměrně velikosti s adsorbovaných molekul, vyznačující se především o objemové naplnění mechanismus. Podobně se adsorpce vyskytuje také v supermikroporech (specifický objem 0,15-0,2 cm3 / g) - mezilehlé oblasti mezi mikropóry a mezopory. V této oblasti se vlastnosti mikropórů postupně degenerují, objevují se vlastnosti mezoporů. Mechanismus adsorpce v mezoporech spočívá v postupné tvorbě adsorpčních vrstev (polymolekulární adsorpce), která je doplněna vyplněním pórů mechanismem kapilární kondenzace. U běžných aktivních uhlí je specifický objem mezoporů 0,02 až 0,10 cm3 / g, specifický povrch je 20 až 70 m2 / g; u některých aktivních uhlíků (například zesvětlení) mohou tyto indikátory dosáhnout 0,7 cm3 / g a 200-450 m2 / g. Makropóry (specifický objem a povrch, v tomto pořadí, z 0,2 až 0,8 cm3 / g a 0,5 - 2,0 m 2 / g), jsou transportní kanály, vstupní molekuly absorbované látky na adsorpce prostor aktivního uhlí granulí. Mikro- a mezopóry tvoří největší část povrchu aktivovaných uhlíků, resp. Největší přispívají k jejich adsorpčním vlastnostem. Mikropóry jsou zvláště vhodné pro adsorpci malých molekul a mezopory pro adsorpci větších organických molekul. Rozhodující vliv na strukturu pórů aktivovaných uhlíků ovlivňují suroviny, ze kterých jsou získány. Aktivované uhlíky na bázi kokosové skořápky jsou charakterizovány větším podílem mikropórů a aktivovanými uhlíky na bázi černého uhlí - větším podílem mezoporů. Velká část makropórů je charakteristická pro aktivní uhlí na bázi dřeva. V aktivním úhlu jsou zpravidla všechny typy pórů a diferenční distribuční křivka jejich objemového objemu má 2-3 maxima. V závislosti na stupni vývoje supermikroprů se rozlišují aktivní uhlí s úzkou distribucí (tyto póry prakticky chybí) a široké (podstatně vyvinuté).
V póru aktivního uhlí se objevuje intermolekulární přitažlivost, která vede k vzniku adsorpčních sil (síly Van der Waltz), které svou povahou jsou podobné síle gravitace s jediným rozdílem, že působí na molekulární spíše než na astronomické úrovni. Tyto síly způsobují reakci podobnou srážecí reakci, při které mohou být adsorbovatelné látky odstraněny z proudů vody nebo plynu. Molekuly odstraněných znečišťujících látek se udržují na povrchu aktivního uhlí intermolekulárními silami Van der Waals. Takto aktivované uhlíky odstraňují znečišťující látky z látek, které mají být čištěny (na rozdíl od například změn barvy, když se molekuly barevných nečistot neodstraní, ale chemicky se transformují na bezbarvé molekuly). Chemické reakce mohou nastat také mezi adsorbovanými látkami a povrchem aktivovaného uhlíku. Tyto procesy se nazývají chemická adsorpce nebo chemisorpce, ale v podstatě probíhá proces fyzikální adsorpce během interakce aktivního uhlí a adsorbované látky. Chemisorption je široce používán v průmyslu pro čištění plynů, odplyňování, separaci kovů i ve vědeckém výzkumu. Fyzická adsorpce je reverzibilní, to znamená, že adsorbovatelné látky mohou být za určitých podmínek odděleny od povrchu a vráceny do původního stavu. Během chemisorpce je adsorbovaná látka vázána na povrch chemickými vazbami, které mění její chemické vlastnosti. Chemisorption není reverzibilní.
Některé látky jsou špatně adsorbovány na povrchu běžných aktivních uhlíků. Mezi takové látky patří amoniak, oxid siřičitý, rtuťnatá pára, sirovodík, formaldehyd, chlor a kyanovodík. Pro účinné odstranění těchto látek se používají aktivní uhlí impregnované speciálním chemickým činidlem. Impregnované aktivní uhlí se používají ve specializovaných oblastech čištění vzduchu a vody, v respirátorech, pro vojenské účely, v jaderném průmyslu apod.
Pro výrobu aktivního uhlí pomocí pecí různých typů a konstrukcí. Nejčastěji používané: vícestupňové, hřídelové, horizontální a vertikální rotační pece, stejně jako reaktory s fluidním ložem. Hlavní vlastnosti aktivovaných uhlíků a především porézní struktury jsou určovány typem počáteční suroviny obsahující uhlík a způsob jejího zpracování. Nejprve jsou suroviny obsahující uhlík rozdrceny na velikost částic 3-5 cm, potom podrobeny karbonizaci (pyrolýza) - pražení za vysoké teploty v inertní atmosféře bez přístupu vzduchu k odstranění těkavých látek. Ve fázi karbonizace se vytvoří rámec budoucího aktivního uhlíku - primární pórovitost a pevnost.
Získaný karbonizovaný uhlík (karbonizovaný) má však špatné adsorpční vlastnosti, protože jeho velikost pórů je malá a vnitřní povrch je velmi malý. Proto je karbonizát podroben aktivaci za účelem získání specifické struktury pórů a zlepšení adsorpčních vlastností. Podstatou aktivačního procesu je otevření pórů v uhlíkovém materiálu v uzavřeném stavu. To se provádí buď termochemicky: materiál je předem impregnován roztokem chloridu zinečnatého ZnCl2, uhličitan draselný K2S3 nebo některé další sloučeniny a zahřívá se na 400 až 600 ° C bez vzduchu nebo nejčastěji zpracováním s přehřátou párou nebo oxidem uhličitým CO2 nebo jejich směs při teplotě 700-900 ° C za přísně kontrolovaných podmínek. Aktivace parou je oxidace karbonizovaných produktů na plynné reakci - C + H2O -> CO + H2; nebo s přebytkem vodní páry - C + 2H2O společnosti -> CO2+2H2. Je všeobecně uznáváno, že se přívod do zařízení aktivuje k aktivování omezeného množství vzduchu současně s nasycenou párou. Část spalování uhlí a požadovaná teplota je dosažena v reakčním prostoru. Výkon aktivního uhlí v této variantě procesu je výrazně snížen. Také aktivní uhlí se získá tepelným rozkladem syntetických polymerů (například polyvinylidenchloridu).
Aktivace vodní párou umožňuje výrobu uhlí s vnitřním povrchem až 1500 m2 na gram uhlí. Díky tomuto obrovskému povrchu jsou aktivované uhlíky vynikajícími adsorpčními látkami. Avšak ne všechny tyto oblasti mohou být k dispozici pro adsorpci, protože velké molekuly adsorbovaných látek nemohou proniknout do pórů malé velikosti. Při procesu aktivace se rozvíjí potřebná pórovitost a specifická povrchová plocha, dochází k významnému poklesu hmotnosti pevné látky, která se nazývá obgar.
V důsledku termochemické aktivace se vytváří hrubý porézní aktivní uhlí, který se používá k bělení. V důsledku aktivace páry se používá jemně porézní aktivní uhlí, které se používá k čištění.
Dále, aktivní uhlí se ochladí a podrobí se předběžného třídění a prosévání, při kterém se kal eliminován, a pak, v závislosti na potřebě daných parametrů, aktivní uhlí se podrobí dalšímu zpracování: promývání kyselinou, impregnace (impregnace různých chemických látek), mletí a sušení. Pak je aktivovaný uhlík zabalen v průmyslových obalech: sáčky nebo velké sáčky.
Aktivní uhlí je klasifikován surovým druhu materiálu, z kterého je vyroben (uhlí, dřevo, kokosový ořech, a tak dále. D.), způsobu aktivace (termochemické a páry) do místa určení (plyn, rekuperačních, zesvětlení a uhelných katalyzátory-himosorbentov), stejně jako forma uvolnění. V současné době je aktivovaný uhlík dostupný zejména v těchto formách:
Práškové aktivní uhlí má velikost částic menší než 0,1 mm (více než 90% celkového složení). Práškové uhlí se používá pro průmyslové čištění kapalin, včetně čištění odpadních vod pro domácnost a průmysl. Po adsorpci musí být práškové uhlí odděleny od kapalin, které mají být čištěny filtrací.
Granulované částice aktivního uhlí v rozmezí od 0,1 do 5 mm (více než 90% složení). Granulované aktivní uhlí se používá k čištění kapalin, zejména pro čištění vody. Při čištění tekutin je aktivní uhlík umístěn do filtrů nebo adsorbérů. Aktivní uhlí s většími částicemi (2-5 mm) se používají k čištění vzduchu a jiných plynů.
Formovaný aktivní uhlí je aktivní uhlí ve formě různých geometrických tvarů, v závislosti na aplikaci (válce, tablety, brikety atd.). Tvarované uhlí se používá k čištění různých plynů a vzduchu. Při čištění plynů je aktivován aktivní uhlík také ve filtrech nebo adsorbentech.
Extrudované uhlí se vyrábí z částic ve formě válců o průměru od 0,8 do 5 mm, zpravidla je impregnováno speciálními chemikáliemi a používá se při katalýze.
Tkaniny impregnované uhlí obsahují různé tvary a velikosti, nejčastěji používané pro čištění plynů a vzduchu, například v automobilových vzduchových filtrech.
Granulometrická velikost (granulometrie) - velikost hlavní části granulí aktivního uhlí. Jednotka měření: milimetry (mm), oka USS (US) a oka BSS (angličtina). Souhrnná tabulka velikosti USS mesh - milimetrů konverze velikosti částic (mm) je uvedena v odpovídajícím souboru.
Sypná hmotnost je hmotnost materiálu, který plní jednotkový objem pod svou vlastní hmotností. Měrná jednotka - gramy na centimetr krychlový (g / cm 3).
Plocha - plocha povrchu pevného tělesa vzhledem k jeho hmotnosti. Jednotka měření je čtvereční metr až gram uhlí (m 2 / g).
Tvrdost (nebo síla) - všichni výrobci a spotřebitelé aktivního uhlí používají výrazně odlišné metody pro stanovení pevnosti. Většina technik je založena na následujícím principu: vzorek aktivního uhlí je vystaven mechanickému namáhání a měřítkem pevnosti je množství jemných částic vznikajících během ničení uhlí nebo mletí průměrné velikosti. Pro míru síly se množství uhlí nezničí v procentech (%).
Vlhkost je množství vlhkosti obsažené v aktivním uhlí. Měrná jednotka - procento (%).
Obsah popelu - množství popelu (někdy považováno za rozpustné ve vodě) v aktivním uhlí. Měrná jednotka - procento (%).
PH vodného extraktu je hodnota pH vodného roztoku po varu vzorku aktivního uhlí v něm.
Ochranný účinek - měření doby adsorpce určitého plynu uhlím před zahájením přenosu minimálních koncentrací plynu vrstvou aktivního uhlí. Tento test se používá u uhlí používaného pro čištění vzduchu. Nejčastěji se testuje aktivní uhlí na benzen nebo tetrachlormethan (též tetrachlormethan)4).
Adsorpce ITS (adsorbce na tetrachlormethan) - tetrachlormethan se vede objemem aktivního uhlí, saturace nastává na konstantní hmotnost, pak se získá adsorbovaná pára přičítaná hmotnosti uhlí v procentech (%).
Jód Index (adsorpce jodu, jodové číslo) - množství v miligramech jódu, které mohou být adsorbovány 1 gram aktivního uhlí v práškové formě ze zředěného vodného roztoku. Jednotka měření - mg / g.
Adsorpce methylenové modři je množství miligramů methylenové modřiny absorbované jedním gramem aktivního uhlí z vodného roztoku. Jednotka měření - mg / g.
Změna barvy melasy (číslo nebo index melasy na bázi melasy) je množství aktivního uhlí v miligramech požadované pro 50% objasnění standardního roztoku melasy.
Aktivované uhlí dobře absorbuje organické makromolekulární látky s nepolárním strukturou, například:.. Rozpouštědla (chlorované uhlovodíky), barviva, oleje atd Vlastnosti adsorpčních se zvyšuje se snižující se rozpustnost ve vodě s více nepolární struktury a zvýšení molekulové hmotnosti. Aktivované uhlíky dobře adsorbují páry látek s relativně vysokými teplotami varu (například benzen C6H6), horší - těkavé sloučeniny (například amoniak NH3). Při relativních tlacích par pstr/ pnás méně než 0,10-0,25 (strstr - rovnovážný tlak adsorbované látky, strnás - tlak nasycených par) aktivního uhlí lehce absorbuje vodní páru. Nicméně, když pstr/ pnás více než 0,3-0,4 je viditelná adsorpce a v případě pstr/ pnás = 1 téměř všechny mikropóry jsou naplněny vodní párou. Proto jejich přítomnost může komplikovat absorpci cílové látky.
Aktivovaný uhlík je široce používán jako adsorbent, který absorbuje páry z emisí plynů (například při čištění vzduchu ze sulfidů uhlíku CS2) Odsávání par těkavých rozpouštědel pro účely využití, pro čištění vodných roztoků (například cukerné sirupy a lihoviny), pitné vody a odpadních vod, v plynové masky, vakuové techniky, například pro vytvoření getrové čerpadla, v pevných látek v plynu chromatografie pro plnění zapahopoglotiteley v ledničkách, čištění krve, absorpce škodlivých látek z gastrointestinálního traktu atd. Aktivní uhlí může být také nosičem katalytických přísad a polymerizačního katalyzátoru. Pro výrobu aktivních uhlíkových katalytických vlastností v makro- a mezoporech vytvářejí speciální přísady.
S rozvojem průmyslové výroby aktivního uhlí se užívání tohoto výrobku neustále zvyšuje. V současné době se aktivní uhlí používá v mnoha procesech čištění vody, v potravinářském průmyslu, v procesech chemické technologie. Kromě toho je zpracování odpadních plynů a odpadních vod založeno především na adsorpci aktivním uhlím. A s rozvojem atomové technologie je aktivním uhlím hlavní adsorbent radioaktivních plynů a odpadních vod v jaderných elektrárnách. V 20. století se použití aktivního uhlí objevilo v komplexních lékařských procesech, například hemofiltraci (čištění krve na aktivním uhlí). Používá se aktivní uhlí:
Voda je klasifikována jako odpad, půda a pití. Charakteristickým rysem této klasifikace je koncentrace znečišťujících látek, které mohou být rozpouštědla, pesticidy a / nebo halogen-uhlovodíky, jako jsou chlorované uhlovodíky. V závislosti na rozpustnosti jsou následující rozsahy koncentrací:
Úprava vody v bazénech neodpovídá této klasifikaci, protože zde se zabýváme dechlorací a deodonizací, nikoliv čistou adsorpcí znečišťující látky. Dechlorace a deodonace se účinně používají při úpravě vody v bazénech pomocí aktivního uhlí z kokosových skořápek, které mají výhody díky velké adsorpční ploše, a proto mají vynikající dechlorační účinek s vysokou hustotou. Vysoká hustota umožňuje zpětný tok bez promývání aktivního uhlí z filtru.
Granulované aktivní uhlí se používá v pevných stacionárních adsorpčních systémech. Kontaminovaná voda protéká konstantní vrstvou aktivního uhlí (většinou ze shora dolů). Pro volnou funkci tohoto adsorpčního systému musí být voda bez jakýchkoliv pevných částic. To lze zaručit vhodnou předběžnou úpravou (například pomocí pískového filtru). Částice, které spadají do pevného filtru, mohou být odstraněny protiproudým adsorpčním systémem.
Mnoho výrobních procesů emituje škodlivé plyny. Tyto toxické látky by se neměly uvolňovat do ovzduší. Nejčastějšími toxickými látkami ve vzduchu jsou rozpouštědla, která jsou nezbytná pro výrobu materiálů pro každodenní použití. Pro separaci rozpouštědel (zejména uhlovodíků, jako jsou chlorované uhlovodíky) lze díky svým vodoodpudivým vlastnostem úspěšně použít aktivovaný uhlík.
Čištění vzduchu je rozděleno na čištění vzduchu znečištěným vzduchem a rekuperací rozpouštědla v souladu s množstvím a koncentrací znečišťujících látek ve vzduchu. Při vysokých koncentracích je levnější obnovit rozpouštědla z aktivního uhlí (například párou). Pokud však toxické látky existují ve velmi nízké koncentraci nebo ve směsi, kterou nelze znovu použít, použije se tvarovaný aktivní uhlík na jedno použití. Tvarované aktivní uhlí se používá ve fixních adsorpčních systémech. Kontaminovaný proud vzduchu konstantní vrstvou uhlí v jednom směru (hlavně zdola nahoru).
Jednou z hlavních oblastí použití impregnovaného aktivovaného uhlí je čištění plynu a vzduchu. Kontaminovaný vzduch v důsledku mnoha technických procesů obsahuje toxické látky, které nelze zcela odstranit pomocí běžného aktivního uhlí. Tyto toxické látky, zejména anorganické nebo nestabilní, polární látky, mohou být velmi toxické i při nízkých koncentracích. V tomto případě se používá impregnovaný aktivní uhlík. Někdy v důsledku různých meziprocesních reakcí mezi složkou znečišťující látky a účinnou látkou v aktivním uhlí může být znečišťující látka zcela odstraněna ze znečištěného vzduchu. Aktivované uhlíky jsou impregnovány stříbrem (pro čištění pitné vody), jodem (pro čištění z oxidu siřičitého), sírou (pro čištění z rtuti), alkáliemi (pro čištění plynných kyselin a plynů - chlor, oxid siřičitý, oxid dusičitý d.), kyseliny (pro odstranění plynných zásad a amoniaku).
Vzhledem k tomu, že adsorpce je reverzibilní proces a nemění povrch nebo chemické složení aktivního uhlí, kontaminující látky mohou být odstraněny z aktivního uhlí desorpcí (uvolňování adsorbovaných látek). Síla van der Waals, která je hlavní hnací silou při adsorpci, je oslabena, takže znečišťující látka může být odstraněna z povrchu uhlí, používají se tři technické metody:
Všechny tyto metody jsou nepohodlné, protože adsorbované látky nemohou být zcela odstraněny z povrchu uhlí. V pórech aktivního uhlí zůstává značné množství znečišťující látky. Při regeneraci páry zůstává 1/3 všech adsorbovaných látek v aktivním uhlí.
Při chemické regeneraci rozumí zpracování sorpční kapaliny nebo plynných organických nebo anorganických činidel při teplotě, zpravidla nejvýše 100 ° C. Sorbenty uhlíku i uhlíku jsou chemicky regenerovány. Výsledkem tohoto zpracování je, že sorbát je buď desorbován bez změn, nebo produkty jeho interakce s regeneračním činidlem jsou desorbovány. Chemická regenerace často probíhá přímo v adsorpčním přístroji. Většina chemických regeneračních metod je úzce specializovaná pro některé druhy sorbátů.
Nízkoteplotní tepelná regenerace je ošetření sorbentu párou nebo plynem při teplotě 100-400 ° C. Tento postup je poměrně jednoduchý a v mnoha případech se provádí přímo v adsorbérech. Vodní pára v důsledku vysoké entalpie je nejčastěji používána pro nízkoteplotní tepelnou regeneraci. Je bezpečné a je k dispozici ve výrobě.
Chemická regenerace a nízkoteplotní tepelná regenerace nezabezpečují kompletní regeneraci adsorpčního uhlí. Proces tepelné regenerace je velmi složitý, vícestupňový a ovlivňuje nejen sorbát, ale samotný sorbent. Tepelná regenerace se blíží technologii výroby aktivních uhlíků. Během karbonizace různých druhů sorbátů na uhlí se většina nečistot rozkládá při teplotě 200 až 350 ° C a při 400 ° C je obvykle zhruba polovina celkového adsorbátu zničena. CO, CO2, CH4 - Hlavní produkty rozkladu organického sorbátu se uvolňují po zahřátí na 350 - 600 ° C. Teoreticky náklady na tuto regeneraci představují 50% nákladů na nový aktivní uhlík. To naznačuje potřebu pokračovat ve vyhledávání a vývoji nových vysoce účinných metod regenerace sorbentů.
Reaktivace - kompletní regenerace aktivního uhlí párou při teplotě 600 ° C Znečišťující látka je při této teplotě spálena bez spalování uhlí. To je možné kvůli nízké koncentraci kyslíku a přítomnosti významného množství páry. Vodní pára selektivně reaguje s adsorbovanými organickými látkami, které vykazují vysokou reaktivitu ve vodě při těchto vysokých teplotách a dochází k úplnému spalování. Je však nemožné vyhnout se minimálnímu spalování uhlí. Tato ztráta by měla být kompenzována novým uhlím. Po reaktivaci se často stává, že aktivní uhlí vykazuje větší vnitřní povrch a vyšší reaktivitu než původní uhlí. Tyto skutečnosti jsou způsobeny tvorbou dalších pórů a koksovatelných znečišťujících látek v aktivním uhlí. Struktura pórů se také mění - zvyšují se. Reaktivace se provádí v reaktivační peci. Existují tři typy pecí: rotační, hřídelové a variabilní plynové pece. Pece s proměnlivým průtokem plynu mají výhody díky malým ztrátám v důsledku spalování a tření. Aktivovaný uhlík se přivádí do proudu vzduchu a v tomto případě mohou být spaliny spuštěny přes rošt. Aktivovaný uhlík se kvůli intenzivnímu proudění plynu částečně stává tekutý. Plyny rovněž dopravují produkty spalování, když jsou reaktovány z aktivního uhlí do spalovací komory. Do spalovacího zařízení je přidáván vzduch, takže plyny, které nebyly plně zapálené, mohou být spáleny. Teplota vzroste na přibližně 1200 ° C. Po spalování proudí plyn do plynové myčky, ve které je plyn ochlazen na teplotu mezi 50-100 ° C v důsledku chlazení vodou a vzduchem. V této komoře se kyselina chlorovodíková, která je tvořena adsorbovanými chlorovaných uhlovodíků z čištěného aktivního uhlí, neutralizuje hydroxidem sodným. Kvůli vysokým teplotám a rychlému chlazení se nevyskytují toxické plyny (jako jsou dioxiny a furany).
Nejstarší z historických odkazů na použití uhlí se odkazuje na starověkou Indii, kde se v sanskrtských písmech říkalo, že pitná voda musí být nejprve procházena uhlím, uložena v měděných nádobách a vystavena slunečnímu záření.
Jedinečné a užitečné vlastnosti uhlí byly také známé ve starověkém Egyptě, kde bylo uhelné dřevo používáno k lékařským účelům již v roce 1500 př.nl. er
Starověcí Římané také používali uhlí k čištění pitné vody, piva a vína.
Na konci 18. století vědci věděli, že Carbolen je schopen absorbovat různé plyny, páry a rozpuštěné látky. V každodenním životě si lidé všimli: pokud vroucí vodu do pánve, kde předtím vařili večeři, házet několik jamek, pak zmizí chuť a vůně jídla. Postupně se aktivoval uhlík pro čištění cukru, zachycení benzinu v přírodních plynech, barvení látek, opalovací kůži.
V roce 1773 informoval německý chemik Karl Scheele o adsorpci plynů na uhlí. Později bylo zjištěno, že dřevěné uhlí může také zbarvit kapaliny.
V roce 1785 farmaceut Petrohradu Lovits T. Ye., Který později se stal akademikem, nejprve upozorňoval na schopnost aktivního uhlí k čištění alkoholu. V důsledku opakovaných experimentů zjistil, že dokonce i jednoduché protřepávání vína uhelným práškem umožňuje získat mnohem čistší a kvalitnější nápoj.
V roce 1794 bylo poprvé použito dřevěné uhlí v anglické továrně na výrobu cukru.
V roce 1808 bylo uhlí poprvé použito ve Francii k odlehčení cukrového sirupu.
V roce 1811, při smíchání černého smetanového krému, byla objevena schopnost bělení uhlíkového uhlí.
V roce 1830 jeden farmaceut, který provedl experiment na sobě, vzal gram strychninu uvnitř a přežil, protože zároveň polkl 15 gramů aktivního uhlí, který adsorboval tento silný jed.
V roce 1915 byla první filtrovaná uhelná maska na světě vynalezena v Rusku ruským vědcem Nikolajem Dmitrijevičem Želinským. V roce 1916 byla přijata armádami dohody. Hlavním sorbčním materiálem byl aktivovaný uhlík.
Průmyslová výroba aktivního uhlí začala na počátku 20. století. V roce 1909 byla v Evropě vypuštěna první dávka práškového aktivního uhlí.
Během první světové války byl kokosový skořápkový aktivní uhlí poprvé použit jako adsorbent v plynových maskách.
V současné době jsou aktivované uhlíky jedním z nejlepších filtračních materiálů.
Společnost "Chemické systémy" nabízí širokou škálu aktivovaných uhlíků Carbonut, dokonalé osvědčené v různých technologických procesech a odvětvích:
Uhlíky aktivované uhlíkem jsou vyráběny výhradně z kokosových skořápek, protože kokosové aktivní uhlí mají nejlepší kvalitu čištění a nejvyšší absorpční kapacitu (díky většímu počtu pórů a tím i většímu povrchu), nejdelší životnost (díky vysoké tvrdosti a možnosti vícenásobné regenerace), nedostatečná desorpce absorbovaných látek a nízké obsahy popela.
Uhlíkové uhlíkové uhlí byly vyráběny od roku 1995 v Indii s automatickým a špičkovým vybavením. Produkce má strategicky významnou polohu, nejprve v těsné blízkosti zdroje surovin - kokosu a za druhé v těsné blízkosti námořních přístavů. Kokos roste celoročně a poskytuje nepřetržitý zdroj kvalitních surovin ve velkém množství s minimálními dodacími náklady. Blízkost námořních přístavů také zabraňuje dodatečným nákladům na logistiku. Veškeré fáze technologického cyklu při výrobě uhlíkatého uhlíku jsou přísně kontrolovány: zahrnuje pečlivou selekci vstupních surovin, kontrolu hlavních parametrů po každé meziproduktové výrobě a kontrolu jakosti finálního hotového výrobku v souladu se zavedenými standardy. Aktivní uhlí Carbonut je vyvážen téměř po celém světě a vzhledem k vynikající kombinaci ceny a kvality je v široké poptávce.
Chcete-li zobrazit dokumentaci, potřebujete program "Adobe Reader". Pokud nemáte v počítači nainstalován program Adobe Reader, navštivte webové stránky společnosti Adobe www.adobe.com, stáhněte a nainstalujte nejnovější verzi tohoto programu (program je zdarma). Instalační proces je jednoduchý a trvá jen několik minut, tento program vám bude v budoucnu užitečný.
Pokud chcete koupit Aktivní uhlí v Moskvě, Moskevské oblasti, Mytischi, Petrohrad - kontaktujte manažery společnosti. Také doručení do jiných regionů Ruské federace.
Někteří výrobci byli schopni dosáhnout produkce uhelných druhů, jejichž filtrační plocha dosahuje 1500 m2 / g látky. Hlavní materiály používané k výrobě aktivního uhlí jsou uhlíkaté látky organického původu. Mohou být například použity jako suroviny uhlí, kokosové skořápky, dřevo, ropa nebo uhlí.
Tip: vybrat uhlí je nejlepší, založené na cílech. Každý z nich je zaměřen na řešení různých problémů.
Koks slouží jako základ pro výrobu aktivního uhlí z AR, AG a jiných tříd, granulované uhlí značky GAC je vyrobeno převážně z kokosových skořápek a různé druhy jsou vyrobeny ze dřeva, například z aktivního uhlí P500: /44.html
Existuje několik druhů uhlí, které mají určité výhody a nevýhody. Na základě toho každý druh vzal své místo pro použití.
Impregnované uhlí se vyrábí lisováním a následnou impregnací speciální chemickou sloučeninou. Látka pro impregnaci je vybrána v závislosti na rozsahu použití, což umožňuje výrazně zvýšit účinnost. Používá se hlavně pro čištění různých plynů z anorganických sloučenin metodou katalýzy. Používá se v následujících oblastech:
Vypadá to jako kusy, jejichž délka je dvakrát větší než průměr. Má menší odpor vzduchu než granulovaná, což je hlavní volbou pro větrání místností a filtraci atmosféry. Platí pro následující oblasti:
Průměr částic tohoto typu uhlíku nepřesahuje několik setinách milimetru. Používá se pouze ve spojení s dávkovacími systémy a používá se v následujících oblastech:
Aktivovaný uhlík je porézní látka, která se získává z různých materiálů obsahujících uhlík organického původu: uhlí (třídy aktivního uhlí BAU-A, OU-A, DAK [1], AG-5, AR atd.), Ropný koks, kokosové uhlí atd.
Normální aktivní uhlí je poměrně reaktivní sloučenina schopná oxidace vzdušným kyslíkem a kyslíkovou plazmou [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9] [11], [12], [13], stejně jako oxid uhličitý [7] a ozon [14], [15], [16]. Oxidace v kapalné fázi se provádí řadou činidel (HNO3, H2O2, KMnO4) [17], [18], [19]. Vzhledem k tvorbě velkého počtu základních a kyselých skupin na povrchu oxidovaného uhlí se jeho sorpce a další vlastnosti mohou výrazně lišit od těch, které nejsou oxidovány [20]. Dusík modifikované uhlí se získává buď z přírodních látek obsahujících dusík nebo polymerů [21], [22], nebo zpracováním uhlí s činidly obsahujícími dusík [23], [24], [25]. Uhlí může také interagovat s chlorem [26], [27] bromem, [28] a fluorem [29]. Důležitý je uhlí obsahující síru, který se syntetizuje různými způsoby [30], [31] Nedávno se chemické vlastnosti uhlí obvykle připisují přítomnosti aktivní dvojné vazby na jeho povrchu [16], [32], [33]. Chemicky modifikované uhlí se používá jako katalyzátory, nosiče pro katalyzátory, selektivní adsorbenty, při přípravě vysoce čistých látek, jako elektrod lithiových baterií.
Existují dva hlavní mechanismy, kterými aktivovaný uhlík odstraňuje znečišťující látky z vody: adsorpce a katalytická redukce (proces, který způsobuje, že negativně nabité ionty znečišťující látky jsou přitahovány k pozitivně nabitému aktivnímu uhlíku). Organické sloučeniny se odstraní adsorpcí a zbytky dezinfekčních prostředků, jako je chlor a chloraminy, se odstraní katalytickou redukcí.
Dobré aktivní uhlí se získává z kokosového ořechu (kokos, ze semen některých plodin). Předtím bylo aktivované uhlí vytvořeno z kostí skotu [34]. Podstatou aktivačního procesu je otevření pórů v uhlíkovém materiálu v uzavřeném stavu. To se provádí buď za tepla (materiál předem impregnuje roztokem chloridu zinečnatého, uhličitan draselný, nebo některé jiné sloučeniny, a se zahřívá bez přístupu vzduchu), nebo působením přehřáté páry nebo oxidu uhličitého nebo jejich směsi, při teplotě v rozmezí 800-850 °. V posledně uvedeném případě je technicky obtížné získat činidlo plynného páru mající takovou teplotu. Je velmi rozšířené, aby se do zařízení dovezla aktivace, současně s nasycenou párou, s omezeným množstvím vzduchu. Část spalování uhlí a požadovaná teplota je dosažena v reakčním prostoru. Výkon aktivního uhlí v této variantě procesu je výrazně snížen. Hodnota specifického povrchu pórů v nejlepších stupních aktivních uhlí může dosáhnout 1800-2200 m 2; na 1 g uhlí. [2] Rozlišují se makro, meso a mikropóry. V závislosti na velikosti molekul, které je třeba udržovat na povrchu uhlí, musí být uhlí vyrobeno z různých poměrů velikosti pórů.
Klasický příklad použití aktivního uhlí je spojen s jeho použitím v plynové masce. Plynová maska vyvinutá ND Zelinským zachránila v první světové válce mnoho životů vojáků. Do roku 1916 byla uvedena do provozu téměř ve všech evropských armádách.
Zpočátku byl aktivován kostní aktivovaný uhlík pro čištění cukrového sirupu z barviv během rafinace cukru. Tento cukr však nemohl být konzumován nalačno, protože měl živočišný původ. Výrobci cukru začali vyrábět "štíhlý cukr", který nebyl buď rafinovaný a měl vzhled barevných sladkostí, nebo byl kartáčován přes dřevěné uhlí.
Aktivovaný uhlík se používá v medicíně, chemicky jako nosič katalyzátorů a v mnoha reakcích působí jako katalyzátor ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu. Filtry obsahující aktivní uhlí se používají v mnoha moderních zařízeních pro čištění pitné vody.
Rozhodující vliv na strukturu pórů aktivovaných uhlíků vyvíjejí suroviny pro jejich přípravu. Aktivované uhlíky na bázi kokosových skořápek jsou charakterizovány větším podílem mikropórů (až 2 nm) a na bázi uhlí - větší podíl mezoporů (2-50 nm). Velká část makropórů je charakteristická pro aktivní uhlí na bázi dřeva (více než 50 nm).
Mikropóry jsou zvláště vhodné pro adsorpci malých molekul a mezopory pro adsorpci větších organických molekul.
Většina uhlíku adsorbuje malé molekuly. Index jódu je nejdůležitějším parametrem pro charakterizaci práce s aktivním uhlím. Index jódu je měřítkem úrovně aktivity (vyšší číslo znamená vyšší stupeň aktivace), často měřené v mg / g (typický rozsah je 500-1200 mg / g). index Jód - to je také měřítkem obsahu mikropórů aktivního uhlí (0 až 20 A), nebo až 2 nm), který je ekvivalentní k povrchu uhlíku mezi 900 m² / g a 1100 m² / g. Toto je standardní opatření při použití aktivního uhlí k čištění látek v kapalné fázi.
Toto je měřítko odolnosti aktivovaného uhlí k oděru. Jedná se o důležitý ukazatel aktivního uhlí, který je nezbytný pro zachování jeho fyzické integrity a odolává třecím silám, procesu zpětného proplachu atd. Existují výrazné rozdíly v tvrdosti aktivního uhlí v závislosti na surovině a úrovni aktivity.
Čím menší je velikost částic aktivního uhlí, tím lepší je přístup k ploše a čím rychleji je adsorpce. V systémech s parní fází je třeba toto zohlednit při snížení tlaku, což ovlivní náklady na energii. Pečlivé zvážení distribuce velikosti částic může poskytnout významný provozní přínos.
Má enterosorbční, detoxikační a antidiarrheální účinky. Patří do skupiny polyvalentních fyzikálně-chemických antidot, má velkou povrchovou aktivitu, adsorbuje jedy a toxiny z gastrointestinálního traktu (GIT) na jejich absorpci, alkaloidy, glykosidy, barbituráty atd. Hypnotika, léky pro celkovou anestezii, soli těžkých kovů, toxiny bakteriálního, rostlinného, živočišného původu, deriváty fenolu, kyseliny kyanovodíkové, sulfonamidy, plyny. Aktivní jako sorbent pro hemoperfuzii. Slabá adsorpce kyselin a zásad, stejně jako soli železa, kyanidy, malathion, methanol, ethylenglykol. Nedráždí sliznice. Při léčbě intoxikace je nezbytné vytvořit nadbytečné množství uhlí v žaludku (před jeho praním) a ve střevě (po vyprání žaludku). Pokles koncentrace uhlí v médiu přispívá k desorpci vázané látky a její absorpce (k zabránění resorpci uvolněné látky, doporučuje se znovu vypláchnout žaludek a přiřadit uhlí). Přítomnost potravinových hmot v gastrointestinálním traktu vyžaduje podávání ve vysokých dávkách, protože obsah gastrointestinálního traktu je absorbován uhlím a jeho aktivita se snižuje. Pokud je otrava způsobena látkami zapojených do enterohepatální cirkulací (glykosidy, indomethacin, morfin a další. Opioidy), je nutné použít uhlí za několik dní. Zvláště účinný jako sorbent pro hemoperfuzii v případech akutní otravy barbituráty, glutathimidem, teofylinem. Snižuje účinnost léku zároveň snižuje účinnost léčiv působících na sliznici gastrointestinálního traktu (včetně ipecac a termopsisa).
Jsou označeny následujícími údaji: detoxikace se zvýšenou kyselostí žaludeční šťávy při exogenní a endogenní intoxikaci: dyspepsie, plynatost, procesy rozpadu, fermentace, hypersekrece hlenu, HCl, žaludeční šťávy, průjem; otravy alkaloidy, glykosidy, soli těžkých kovů, intoxikace potravinami; potravinová toxikinfekce, dyzentérie, salmonelóza, popálenina ve stádiu toxémie a septicotoxemie; renální selhání, chronická hepatitida, akutní virový hepatitida, cirhóza jater, atopická dermatitida, bronchiální astma, gastritida, chronická cholecystitida, enterokolitida, cholecystopankreatitida; otravy chemickými sloučeninami a léky (včetně organofosforových a organochlorinových sloučenin, psychoaktivními léky), alergické nemoci, poruchy metabolismu, syndrom abstinenčního alkoholu; intoxikace u pacientů s rakovinou na pozadí radiace a chemoterapie; příprava na radiologické a endoskopické studie (ke snížení obsahu plynů ve střevě).
Kontraindikace v ulcerativních lézích gastrointestinálního traktu (včetně žaludečního vředu a 12 dvanáctníkového vředu, ulcerózní kolitidy), krvácení z gastrointestinálního traktu, současná léčba antitoxikami, jejichž účinek se po absorpci rozvíjí (methionin atd.).
Mezi vedlejší účinky patří dyspepsie, zácpa nebo průjem; s prodlouženým používáním - hypovitaminóza, snížená absorpce živin (tuků, bílkovin) z gastrointestinálního traktu, hormony. Při hemoperfúzii aktivovaným uhlím - tromboembolizmus, krvácení, hypoglykemie, hypokalcémie, hypotermie, nižší krevní tlak.