Activated carbon
-
Активированный уголь
- Активированный уголь используется для фильтрации загрязнителей из воды и воздуха.
- Обрабатывается для увеличения поверхности для адсорбции и химических реакций.
- Один грамм активированного угля имеет поверхность более 3,000 квадратных метров.
-
Источники и производство
- Активированный уголь получают из отходов, таких как кокосовая шелуха и отходы бумажных фабрик.
- Активированный уголь из угля называется активированным углем.
- Активированный кокс получают из кокса.
-
Применение в промышленности
- Используется в металлургии для очистки электролита.
- Применяется в медицине для лечения отравлений и диареи.
- Используется в аналитической химии для разделения углеводов.
-
Экологические применения
- Применяется для очистки воздуха и воды от загрязнителей.
- Используется для удаления органических соединений из воздуха и воды.
- Применяется для измерения концентрации радона в воздухе.
-
Сельскохозяйственное применение
- Разрешен для использования органическими фермерами в животноводстве и виноделии.
- Используется как пестицид, добавка к кормам и дезинфицирующее средство.
-
Хранение топлива
- Исследуется для хранения природного газа и водорода.
- Обладает высокой способностью к адсорбции газов.
-
Газовая очистка
- Используется для очистки сжатого воздуха и газов от углеводородов.
- Применяется для удаления радиоактивных газов из воздуха.
-
Химическая очистка
- Используется для очистки органических растворов от примесей.
- Применяется в фармацевтических и химических процессах.
-
Удаление ртути
- Используется для улавливания ртути из выбросов.
- Дорогостоящий и требует особого обращения.
-
Проблемы утилизации
- Активированный уголь с высоким содержанием ртути запрещен для захоронения.
- В Нидерландах ртуть восстанавливается, а активированный уголь сжигается.
-
Активированный уголь в пищевой промышленности
- Активированный уголь используется как добавка для придания «слегка копченого» вкуса и темной окраски продуктам.
- Людям, принимающим лекарства, рекомендуется избегать продуктов с активированным углем.
-
Фильтрация дыма
- Активированный уголь используется в фильтрах для снижения содержания смол и других химических веществ в дыме.
- Он уменьшает токсичность табачного дыма, особенно свободных радикалов.
-
Структура активированного угля
- Структура активированного угля долгое время была предметом споров.
- Современные исследования предполагают, что активированный уголь может иметь структуру, связанную с фуллеренами.
-
Производство активированного угля
- Активированный уголь производится из углеродных материалов, таких как бамбук, кокосовая шелуха, ива, дерево, копра, лигнин, уголь и нефтяная смола.
- Процесс производства включает карбонизацию, активацию/окисление и химическую активацию.
-
Классификация активированного угля
- Активированный уголь классифицируется по размеру, методам приготовления и промышленным применениям.
- Порошкообразный активированный уголь (PAC) имеет мелкие частицы и используется в системах с высоким давлением.
- Гранулированный активированный уголь (GAC) имеет крупные частицы и подходит для адсорбции газов и паров.
- Экструдированный активированный уголь (EAC) используется в газовых системах из-за низкого давления и высокой механической прочности.
- Bead активированный уголь (BAC) имеет сферическую форму и подходит для фильтрации воды.
- Импрегнированный уголь содержит различные неорганические вещества и используется для очистки воды и воздуха.
- Полимерно-покрытый уголь используется в гемоперфузии.
- Тканый уголь имеет высокую адсорбционную способность и применяется в различных отраслях.
-
Свойства активированного угля
- Активированный уголь имеет высокую поверхность и микропоры, что способствует адсорбции.
- Он не связывается с некоторыми химическими веществами, такими как спирты, диолы, сильные кислоты и основания, металлы и большинство неорганических веществ.
- Активированный уголь хорошо адсорбирует йод, что используется для определения общей поверхности.
- Активированный уголь не адсорбирует монооксид углерода.
-
Опасность активированного угля
- Активированный уголь используется в фильтрах для респираторов и других системах контроля газов.
- Газ, адсорбируемый углем, токсичен и нейротоксичен.
-
Адсорбция газов
- Активированный уголь адсорбирует различные промышленные и сельскохозяйственные газы.
- Уголь может быть модифицирован для улучшения адсорбции определенных соединений.
-
Параметры активированного угля
- Iodine number: мера активности угля, указывает на микропористость.
- Molasses number: мера мезопористости, указывает на способность адсорбировать большие молекулы.
- Tannin number: мера способности адсорбировать танины.
- Methylene blue number: мера способности адсорбировать метиленовый синий.
- Dechlorination half-life length: мера эффективности удаления хлора.
- Apparent density: мера плотности угля, влияет на объемную активность.
- Hardness/abrasion number: мера устойчивости угля к истиранию.
- Ash content: мера содержания золы, влияет на активность и реактивацию.
- Carbon tetrachloride activity: мера пористости угля.
- Particle size distribution: влияет на скорость адсорбции и давление.
-
Модификация свойств и реактивность
- Поверхность угля может быть модифицирована для изменения свойств.
- Уголь может быть окислен, азотирован, фторирован и сульфонирован.
- Уголь может взаимодействовать с хлором, бромом и фтором.
-
Примеры адсорбции
- Heterogeneous catalysis: адсорбция реагентов на поверхности катализатора.
- Reactivation and regeneration: восстановление адсорбционной способности угля.
- Thermal reactivation: наиболее распространенный метод регенерации.
-
Процесс термической регенерации активированного угля
- Высокая температура (500-900 °C) под инертной атмосферой
- Газификация остаточных органических веществ при 800 °C
- Удаление обугленных органических остатков и восстановление пористой структуры
-
Недостатки термической регенерации
- Потеря 5-15% массы угля за цикл
- Высокая энергозатратность и коммерческая стоимость
- Необходимость больших размеров установок для экономической целесообразности
-
Альтернативные методы регенерации
- TSA и PSA: конвекционный нагрев с использованием пара, горячего азота или вакуума
- MWR: микроволновая регенерация
- Химическая и растворная регенерация
- Микробиологическая регенерация
- Электрохимическая регенерация
- Ультразвуковая регенерация
- Окисление влажным воздухом
-
Дополнительные ресурсы
- Медицинские и химические порталы
- Активированный уголь для очистки
- Биоуголь
- Бамбуковый уголь
- Бинчōтан
- Костный уголь
- Угольная фильтрация
- Карбокатализ
- Сопряженные микропористые полимеры
- Хранение водорода
- Процесс Квернера
- Восстановление паров на борту