Для чего нужен активированный карбон

Новости и интересные статьи

Полезная информация по теме фильтрации воды, новости и отчёты о прошедших мероприятиях.

Какой угольный картридж выбрать, засыпной или КАРБОН БЛОК?

Какой угольный картридж лучше? Вся правда о засыпных картриджах с активированным углём и картриджах типа КАРБОН БЛОК.

Активированный уголь — это вещество, получаемое из углеродосодержащих органических соединений. Оно обладает крайне высокой пористостью и, следовательно, сильными адсорбирующими способностями.

В качестве сырья для производства активированного угля для изготовления картриджей для очистки воды используют различные типы материалов. Это может быть древесина, скорлупа кокосовых орехов или плодов фисташкового дерева.

Сам процесс активации — это вскрытие пор углеродного материала под воздействием кислорода, водяного пара или углекислого газа нагретых до высоких температур – более 800 градусов цельсия.

История применения активированного угля для очистки воды.

О фильтрующих свойствах угля люди знают с незапамятных времён – ещё в Древней Индии и Древнем Египте его использовали не только в медицинских целях, но и для очистки воды. Древние Римляне пошли дальше – использовали уголь для фильтрации пива и вина.

В тёмные времена средневековья в Европе забыли о замечательных свойствах древесного угля и лишь в 1773 году шведский химик Карл Шееле заново открыл адсорбционные свойства древесного угля.

Карл Вильгельм Шееле

С этого момента его начали применять на стремительно развивающихся европейских мануфактурах – сначала для осветления сахарного сиропа, затем русский химик Николай Зелинский придумал первый эффективный противогаз, спасший жизни многим солдатам на полях сражений первой мировой войны. Противогаз Зелинского – это один из первых случаев успешного массового применения активированного угля, который начали производить в промышленных масштабах как раз в начале 20го века.

Первые магистральные фильтры для предварительной очистки воды начали появляться лишь в 50-х – 60-х годах XX века. Сначала, это были фильтры для механической очистки воды от содержащихся в ней нерастворённых посторонних частиц. Постепенно в них начали использовать и картриджи с активированным углём для сорбционной очистки воды от хлора, органических соединений и улучшения её запаха и вкуса. Именно о таких картриджах пойдёт речь в данной статье.

Основные отличия засыпных картриджей с активированным углём от картриджей типа КАРБОН БЛОК.

Картриджи типа КАРБОН БЛОК, такие как картриджи АКВАБРАЙТ серии УГП – это картриджи из прессованного активированного угля, в то время как при изготовлении засыпных угольных картриджей, таких как картриджи АКВАБРАЙТ серии УГА используется засыпка фильтрующего материала мелкой фракции в пластиковый корпус картриджа.

Именно принципиальное различие технологий производства данных картриджей обуславливает их главное различие с точки зрения фильтрации воды – засыпные картриджи не обладают способностью очищать воду от механических примесей.

Угольные картриджи АКВАБРАЙТ серий УГП и УГП-КОКОС изготавливаются из различных активированных углей смешанных в определённых пропорциях с пищевым полиэтиленом. Далее из этой смеси спекается плотный полый картридж цилиндрической формы.

Благодаря тому, что картриджи из спечённого активированного угля типа КАРБОН БЛОК обладают плотной твёрдой структурой их стенки, в зависимости от толщины и плотности прессовки обладают способностью задерживать мелкие механические частицы размерами вплоть до 1 микрона.

Так, картриджи УГП-10 используют для финишной сорбционной, а, заодно и контрольной механической очистки холодной воды в трёхступенчатых системах АКВАБРАЙТ АБФ-ТРИА СТАНДАРТ, АНТИЖЕЛЕЗО и УМЯГЧЕНИЕ.

Так же, в картриджах из спечённого полипропилена исключена возможность возникновения «канального эффекта».

Канальный эффект – это эффект, при котором поток воды раздвигает гранулы сорбента, которые не закреплены между собой. Из-за этого некоторая часть воды может пройти через картридж без должной очистки.

Однако, не стоит недооценивать засыпные картриджи с активированным углём АКВАБРАЙТ серии УГА.

Не смотря, на то, что засыпные картриджи с активированным углём не выполняют дополнительной функции механической очистки воды, не стоит их недооценивать. В отличии от картриджей из прессованного активированного угля АКВАБРАЙТ серии УГП, засыпные картриджи АКВАБРАЙТ серии УГА обладают большей сорбционной поверхностью.

Это действительно – факт. В засыпных картриджах гораздо больше гранул активированного угля мелкой фракции – они заполняют пространство картриджа целиком. Соответственно, общая внешняя поверхность гранул, с которой соприкасается вода, значительно больше. Исходя из этого, используя картриджи АКВАБРАЙТ серии УГА, мы имеем более глубокий уровень сорбционной очистки.

На что обратить внимание при выборе картриджа с активированным углём? По мимо того, что засыпные и спрессованные угольные картриджи отличаются друг от друга принципом работы, немало важными является качество активированного угля и то, из какого исходного сырья он изготовлен.

Проще всего определить качество угля – узнать к какому типу он относится. Наиболее качественными считаются кокосовый активированный уголь и фисташковый активированный уголь. Более простые варианты – древесный уголь, антрацит.

Активированный уголь, который применяется в системах водоочистки имеет ряд характеристик, на которые следует обратить внимание:

Размер пор – в зависимости от исходного сырья, активированный уголь будет обладать большей или меньшей долей микропор, которые лучше поглощают более мелкие молекулы загрязняющих веществ.

Поры древесного угля под микроскопом.

Иодное число (Iodine Number) – важный показатель, который характеризует площадь поверхности пор и, как следствие, сорбционную ёмкость угля(объём загрязнений, который он способен впитать). Иодное число соответствует удельной площади поверхности пор, измеренной в м²/г.

Твёрдость – чем выше твёрдость активированного угля, тем меньше его гранулы подвержены истиранию, соответственно, тем меньше вероятность того, что остатки активированного угля попадут в следующую ступень фильтрации или в стакан к потребителю.

Гранулометрический состав – от размера частиц активированного угля зависит скорость протекания процесса адсорбции. Чем меньше размер гранул активированного угля – тем быстрее происходит адсорбция.

Где купить картриджи с активированным углём для очистки воды?

Источник

Карбон

Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.

У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.

Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.

Карбон является изготовленным в Таиланде аналогом стандартного активированного угля – это капсулы внутри оболочки из желатина, что облегчает процесс проглатывания.

Применение активированного угля приводит к поглощению токсинов, проникающих внутрь кишечника вместе с испорченной едой либо после чрезмерного приёма алкоголя. Помимо этого лекарство позволяет удерживать жидкость в случае дегидратации, связанной с поносом, предотвращает газообразование в случае метеоризма и тормозит абсорбцию желчных кислот, в результате чего уменьшается показатель холестерина. Подвергается быстрой кишечной экскреции. [1]

Код по АТХ

Действующие вещества

Фармакологическая группа

Фармакологическое действие

Показания к применению Карбон

Применяется в случае появления дискомфорта в зоне ЖКТ, при интоксикации или поносе – для очистки и детоксикации кишечника.

Источник

Активированный уголь. Виды, свойства, характеристики

О том, что такое активированный уголь, его свойства и отличия. Для чего используется и как выбрать.

Активированные угли или углеродные адсорбенты – это уникальные и идеальные сорбенты, которые позволяют решать большой круг вопросов по обеспечению экологической и биологической безопасности окружающей среды и человека в части обесцвечивания и очистки воздуха и газов, воды и других жидкостей от загрязнений.

Впервые об адсорбционной способности углей сообщил химик из Штральзунда Карл Шееле в 1773 году. Он отметил адсорбцию газов на древесном угле.

Что такое активированный уголь

Виды активированных углей

Основные свойства активированных углей

Подведем итоги

Статья направлена на то чтобы в простой форме объяснить, все самое необходимо об активированном угле, какими свойствами обладает и на что они влияют. Предоставленный материал поможет Вам с выбором активного угля в зависимости от целей.

Что такое активированный уголь

Активированный уголь — это результат обжига различных углесодержащих органических веществ (древесины, скорлупы орехов, маслин, других плодовых культур, каменноугольного кокса). Полученное вещество содержит огромное количество пор и поэтому обладает очень большой удельной поверхностью на единицу массы и, как следствие, высокой адсорбцией.

В пористой структуре активированного (иначе активного) угля осуществляется поглощение любых типов органических микропримесей за счет сил поверхностного взаимодействия (или адсорбции). Именно поры, их количество и размер, влияют на адсорбционные свойства угля. Формирование структуры активного угля (пор) происходит в технологическом процессе его производстве за счет использования определенного исходного сырья и просчитанных режимов термообработки (карбонизация, активация).

Отличие активированного угля от угля «для мангалов» состоит в количестве пор и их размера, что напрямую влияет на сорбционную емкость. Т.е. просто раздробив «уголь для мангала» Вы не получите активный уголь.

Образующиеся поры классифицируют по трем категориям: микропоры (от 0,6 до 0,7 нанометров), мезопоры (1,5-100-200 нанометров), макропоры (>100-200 нанометров). Первая и вторая разновидность пор считаются основными составляющими поверхности активных углей.

Процесс производства активированного угля происходит в два этапа, если не учитывать такие этапы как сушка и дробление (классификация):

Пиролиз угля – термическая обработка исходного сырья (древесина, косточки плодовых деревьев, скорлупа кокоса и т.п.) без доступа воздуха, в результате из сырья удаляется вода и смолы.

Виды активированных углей

Активированный уголь различается по исходному сырью, из которого он производится, методам активации, назначению и форме выпуска.

Материал, из которого производится активный уголь, задает его основные характеристики – сорбционную емкость, прочность структуры, насыпную плотность, общую внутреннюю поверхность.

Основные виды углей по материалу производства (исходному сырью):

Изменяя условия и продолжительность активации угля, производители создают уникальную структуру пор угля, изменяя характеристики заданные исходным сырьем.

В основном для активации применяется обычная вода, но некоторые производители в результате экспериментов смогли создать свою уникальную технологию активации углей, например НПП «Полихим» и уголь МАУ.

По методике активации угля:

По назначению:

Наибольшее применение активированный уголь получил в напорных и безнапорных фильтрах, очищая воздушные и жидкие среды от различных загрязнений.

Для безнапорных фильтров применяется древесный уголь, а для напорных – кокосовый или каменноугольный.

Уголь применяется для очистки воды

По форме выпуска:

Порошковый – это измельченный активированный уголь, состоящий из частиц менее 0,18 мм.

Основные марки активных углей:

Основные характеристики (свойства) активированных углей

Поры активированного угля под электронным микроскопом

Для оценки активированных углей обращают внимание на его основные характеристики:

Для оценки структуры адсорбента ключевое значение имеют удельная поверхность, размер и объем пор.

Таблица основных свойств активированных углей

Лучший активированный уголь для очистки воды и воздуха (по степени очистки и сроку службы) считается кокосовый активированный уголь.

Впервые активированный кокосовый уголь был применен во время первой мировой войны в качестве адсорбента в противогазах.

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Использует

Промышленные

Одно из основных промышленных применений включает использование активированного угля в отделке металлов 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 отложений и улучшения таких свойств, как яркость, гладкость, пластичность и т. Д. Из-за прохождения постоянного тока и электролитических реакций анодного окисления и катодного восстановления органические добавки образуют нежелательные продукты разрушения. в растворе. Их чрезмерное накопление может отрицательно сказаться на качестве покрытия и физических свойствах наплавленного металла. Обработка активированным углем удаляет такие загрязнения и восстанавливает характеристики покрытия до желаемого уровня.

Медицинское

Аналитическая химия

Активированный уголь полезен для извлечения пероральных антикоагулянтов прямого действия (DOAC), таких как дабигатран, апиксабан, ривароксабан и эдоксабан, из образцов плазмы крови. Для этой цели его превратили в «минитаблетки», каждая из которых содержит 5 мг активированного угля для обработки 1 мл образцов DOAC. Поскольку этот активированный уголь не влияет на факторы свертывания крови, гепарин или большинство других антикоагулянтов, это позволяет анализировать образец плазмы на предмет отклонений, на которые в противном случае влияют DOAC.

Относящийся к окружающей среде

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

Активированный уголь также используется для измерения концентрации радона в воздухе.

Сельскохозяйственная

Очистка дистиллированных алкогольных напитков

Фильтры с активированным углем (фильтры переменного тока) можно использовать для фильтрации водки и виски от органических примесей, которые могут повлиять на цвет, вкус и запах. Пропуск водки с органическими загрязнениями через фильтр с активированным углем с надлежащей скоростью потока приведет к получению водки с идентичным содержанием спирта и значительно повышенной органической чистотой, судя по запаху и вкусу.

Хранение топлива

Очистка газа

Фильтры с активированным углем используются для удержания радиоактивных газов в воздухе, откачиваемом из конденсатора турбины ядерного реактора с кипящей водой. Большие угольные слои адсорбируют эти газы и удерживают их, в то время как они быстро распадаются на нерадиоактивные твердые частицы. Твердые частицы улавливаются частицами древесного угля, в то время как фильтрованный воздух проходит через них.

Химическая очистка

Активированный уголь обычно используется в лабораторных масштабах для очистки растворов от органических молекул, содержащих нежелательные цветные органические примеси.

Фильтрация через активированный уголь используется в крупномасштабных тонких химических и фармацевтических процессах с той же целью. Уголь либо смешивают с раствором, затем отфильтровывают, либо иммобилизуют на фильтре.

Очистка ртутью

Поскольку активированный уголь, содержащий ртуть, часто не перерабатывается, возникает дилемма утилизации. Если активированный уголь содержит менее 260 ppm ртути, федеральные правила США 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 100 тонн в год.

Проблема утилизации активированного угля, содержащего ртуть, не является уникальной для Соединенных Штатов. В Нидерландах эта ртуть в значительной степени восстанавливается, а активированный уголь утилизируется путем полного сжигания с образованием диоксида углерода (CO2).

Пищевая добавка

Производство

Классификация

Активированный уголь в порошке

Обычно активированный уголь (R 1) изготавливается в виде частиц 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 с малым диффузионным расстоянием. Активированный уголь (R 1) определяется как частицы активированного угля, задержанные на сите 50 меш (0,297 мм).

Гранулированный активированный уголь

Экструдированный активированный уголь (EAC)

Экструдированный активированный уголь (EAC) объединяет порошкообразный активированный уголь со связующим, которые сплавлены вместе и экструдируются в блок активированного угля цилиндрической формы диаметром от 0,8 до 130 мм. Они в основном используются для газовой фазы из-за низкого перепада давления, высокой механической прочности и низкого содержания пыли. Также продается как фильтр CTO (хлор, вкус, запах).

Активированный уголь в виде шариков (BAC)

Активированный уголь в виде шариков (ВАС) изготавливается из нефтяного пека и поставляется в диаметрах приблизительно от 0,35 до 0,80 мм. Подобно EAC, он также отличается низким перепадом давления, высокой механической прочностью и низким содержанием пыли, но с меньшим размером зерна. Его сферическая форма делает его предпочтительным для применений с псевдоожиженным слоем, таких как фильтрация воды.

Пропитанный уголь

Углерод с полимерным покрытием

Тканый углерод

Характеристики

Окись углерода плохо адсорбируется активированным углем. Это должно вызывать особую озабоченность у тех, кто использует материал в фильтрах для респираторов, вытяжных шкафов или других систем контроля газов, поскольку газ не обнаруживается человеческими органами чувств, токсичен для метаболизма и нейротоксичен.

Подробные списки обычных промышленных и сельскохозяйственных газов, адсорбируемых активированным углем, можно найти в Интернете.

Йодное число

Многие атомы углерода предпочтительно адсорбируют небольшие молекулы. Йодное число является наиболее фундаментальным параметром, используемым для характеристики характеристик активированного угля. Это мера уровня активности (большее число указывает на более высокую степень активации), часто указывается 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 углерода от 900 до 1100 м 2 / г. Это стандартная мера для жидкой фазы.

Йодное число определяется как миллиграммы йода, адсорбированные одним граммом угля, когда концентрация йода в остаточном фильтрате составляет 0,02 нормы (т.е. 0,02 н.). По сути, йодное число является мерой йода, адсорбированного в порах, и, как таковое, является показателем объема пор, доступного в интересующем активированном угле. Обычно угли для очистки воды имеют йодное число от 600 до 1100. Часто этот параметр используется для определения степени истощения используемого угля. 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

Танин

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).

Метиленовый синий

Дехлорирование

Кажущаяся плотность

Плотность твердого вещества или скелета активированного угля обычно составляет от 2000 до 2100 кг / м 3 (125–130 фунтов / кубический фут). Однако большая часть образца активированного угля будет состоять из воздушного пространства между частицами, поэтому фактическая или кажущаяся плотность будет ниже, обычно от 400 до 500 кг / м 3 (25–31 фунт / кубический фут).

Более высокая плотность обеспечивает большую объемную активность и обычно указывает на более качественный активированный уголь. ASTM D 2854-09 (2014) используется для определения кажущейся плотности активированного угля.

Число твердости / истирания

Это показатель устойчивости активированного угля к истиранию. Это важный индикатор активированного угля, позволяющий поддерживать его физическую целостность и выдерживать силы трения. Жесткость активированного угля сильно различается в зависимости от сырья и уровней активности.

Содержание золы

Зола снижает общую активность активированного угля и снижает эффективность реактивации: количество зависит исключительно от основного сырья, используемого для производства активированного угля (например, кокосовый орех, древесина, уголь и т. Д.). Оксиды металлов (Fe ₂ O ₃ ) могут выщелачиваться из активированного угля, что приводит к обесцвечиванию. Содержание кислотной / водорастворимой золы 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. ASTM (стандартная методика испытаний D2866) используется для определения зольности активированного угля.

Активность четыреххлористого углерода

Распределение частиц по размерам

Чем мельче размер частиц активированного угля, тем лучше доступ к площади поверхности и тем выше скорость кинетики адсорбции. В парофазных системах это необходимо учитывать с учетом падения давления, которое повлияет на стоимость энергии. Тщательный учет гранулометрического состава может обеспечить значительные эксплуатационные преимущества. Однако в случае использования активированного угля для адсорбции минералов, таких как золото, размер частиц должен находиться в диапазоне 3,35–1,4 мм (0,132–0,055 дюйма). Активированный уголь с размером частиц менее 1 мм не подходит для элюирования (отделения минерала от активированного угля).

Изменение свойств и реактивности

Кислотно-основные, окислительно-восстановительные и специфические адсорбционные характеристики сильно зависят от состава поверхностных функциональных групп.

За счет образования большого количества основных и кислотных групп на поверхности окисленный углерод по сорбционным и другим свойствам может существенно отличаться от немодифицированной формы.

Поверхность активированного угля, как и других углеродных материалов, может быть фторалкилирована обработкой пероксидом (пер) фторполиэфира в жидкой фазе или широким спектром фторорганических веществ методом CVD. Такие материалы сочетают в себе высокую гидрофобность и химическую стабильность с электрической и теплопроводностью и могут использоваться в качестве электродного материала для суперконденсаторов.

Функциональные группы сульфоновой кислоты могут быть присоединены к активированному углю с образованием «звездообразных атомов», которые можно использовать для селективного катализа этерификации жирных кислот. Образование таких активированных углей из галогенированных предшественников дает более эффективный катализатор, который, как полагают, является результатом оставшихся галогенов, улучшающих стабильность. Сообщается о синтезе активированного угля с химически привитыми суперкислотными центрами –CF ₂ SO ₃ H.

Примеры адсорбции

Гетерогенный катализ

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

Реактивация и регенерация

Реактивация или регенерация активированных углей включает восстановление адсорбционной способности насыщенного активированного угля путем десорбции адсорбированных загрязнений на поверхности активированного угля.

Термическая реактивация

Наиболее распространенным методом регенерации, применяемым в промышленных процессах, является термическая реактивация. Процесс термической регенерации обычно состоит из трех этапов:

Другие методы регенерации

Текущие опасения по поводу высокой энергии / стоимости термической регенерации активированного угля стимулировали исследования альтернативных методов регенерации для уменьшения воздействия таких процессов на окружающую среду. Хотя некоторые из упомянутых методов регенерации остались областями чисто академических исследований, в промышленности использовались некоторые альтернативы системам термической регенерации. Текущие альтернативные методы регенерации:

Источник