Активоване вугілля той же, що і активне вугілля
Що таке активоване вугілля (активоване вугілля)
Активовані (активні) вугілля - це вуглецеві сорбенти, вироблені промисловим способом. Активні вугілля мають нормовані показники якості. Стандартами або технічними умовами виробництва задаються сорбційна ємність, питома площа пір активованого вугілля, розміри частинок і ряд інших показників.
Головне в активованому вугіллі - це пори
Активний вугілля має пористу структуру і велику внутрішню поверхню. Завдяки цим властивостям активоване вугілля застосовується в якості сорбенту. Активоване вугілля в стані затримувати на внутрішній поверхні пір молекули забруднювачів при очищенні води, очищення повітря, рідин і газів.
Обсяг пір активованого вугілля за визначенням перевищує 0.2 мл / г; внутрішня поверхня більше 400 кв.м / г. Пори можуть мати розмір від 0.3 нанометрів до декількох тисяч нанометрів (1 нанометр = 10 -9 см).
Структура активованого вугілля
Молекулярна структура активованого вугілля містить вуглець у вигляді платформ або кілець з декількох атомів. Вони утворюють стінки молекулярних пір активованого вугілля. Зазвичай кільця мають розриви. Саме через це структурного дефекту і можуть відбуватися реакції в місцях розриву кільця.
Пори активного вугілля класифікують по діаметру:
Мікропори активованого вугілля - менш ніж 1 нанометр.
Мезопори активованого вугілля - від 1 до 25 нанометрів.
Макропори активованого вугілля - понад 25 нанометрів.
Сировина для виробництва активованого вугілля
Активоване вугілля може бути виготовлений з будь-якого углеродосодержащего матеріалу. В основному активне вугілля виробляють з кокосової шкаралупи - кокосовий активоване вугілля, кам'яного вугілля - мінеральний активоване вугілля або деревини - деревне активоване вугілля.
Виробництво активованого вугілля
Виробництво активованого вугілля з малопорістое сировини полягає в його активації, подрібненні і розсіві по фракціям. Саме при активації утворюється структура, яка містить велику кількість пір. У виробництві спеціальних марок активного вугілля можуть бути присутні й інші операції.
Методи активації вугілля
Застосовують два методу активації при виробництві активованого вугілля:
Активація водяною парою при 700 - 900 ° C. Пори утворюються у внутрішній структурі активованого вугілля, в результаті утворюється дрібнопористий активоване вугілля. При парової активації відбувається часткове окислення вугілля.
Сировина змішується з зневоднюється субстанцією (кислота або цинковий хлорид) і нагрівається до 400 - 600 ° C. В результаті утворюється грубопорістий активоване вугілля, що використовується, наприклад, для знебарвлення.
Адсорбція і десорбція
Накопичення речовин в порах сорбенту називають адсорбцією. Адсорбція відбувається при проходженні газу або рідини через активоване вугілля. Десорбція - виділення з сорбенту речовин накопичених в процесі адсорбції.
Розрізняють фізичну адсорбцію і Хемосорбція:
Фізична адсорбція відбувається переважно в результаті дії сили Ван-дер-Ваальса, а хімічні властивості адсорбованих речовин не змінюються. Фізична адсорбція оборотна, адсорбовані речовини можуть бути відокремлені від сорбенту.
При хемосорбції речовина вступає з сорбентом в хімічну реакцію. Змінюються як його хімічні властивості, так і властивості сорбенту. Хемосорбції має незворотний характер.
Речовини, адсорбовані активованим вугіллям
Активованим вугіллям можуть адсорбуватися органічні і неполярні речовини, такі як розчинники, хлорована вуглеводні, барвники, нафту і нафтопродукти. Краще адсорбуються високомолекулярні речовини і речовини з неполярной структурою.
Можливість сорбції активованим вугіллям збільшуються зі зменшенням розчинності речовини у воді, для речовин з неполярной структурою і з збільшенням молекулярної маси.
Графічне представлення адсорбції активованим вугіллям у вигляді адсорбційної ізотерми
Адсорбцію, як функцію концентрації речовини, яка повинна бути адсорбувати, представляють у вигляді ізотерми. Ізотерма описує рівновагу між речовиною в рідини або в повітрі, яке повинно бути адсорбувати (залишкова концентрація) і адсорбованим речовиною в активованому вугіллі (максимальна кількість при цій залишкової концентрації). Зазвичай максимальна ємність збільшується зі збільшенням початкової концентрацією.