Активен въглен
Активният въглен е използван като лекарство и почистващо средство още в древноста. Хипократ и неговите ученици са посипвали дървени въглища върху рани с цел премахване на отделяната от тях неприятна миризма. Приложението на активният въглен в индустрията датира от 1900 година, когато за първи път се използва за обезцветяване на захарен сироп. По време на Първата световна война активният въглен започва да се използва в газовите маски за лична защита от отровни химически газове и изпарения. Именно от тогава областите на приложение на активния въглен, както и неговото производство непрекъснато се увеличават.
СВОЙСТВАТА НА АКТИВНИЯ ВЪГЛЕН
Активният въглен е черен, порест материал с хексагонална, подобна на графит структура. Множеството малки шестоъгълни плочки са свързани по начин образуващ различни по размер пори, джобове и пукнатини с голям капацитет на поглъщане на различни вещества. Тази структура създава изключително голяма, достигаща до 2500 м2 на грам, повърхност на вътрешните пори на активния въглен. Голямата повърхност на порите в активния въглен и неговите адсорбционни свойства (способност да поглъща различни вещества) го правят мултфункционален пречистващ материал.
Порите на активния въглен се класифицират като:.jpg)
Микропори, по-малки от 2 микрона
Мезопори, с размер от 2 до 50 микрона
Макропори, с размер над 50 микрона
Адсорбция върху активен въглен се осъществява главно в микропорите и малка част от мезопорите. Макропорите служат само като канали за преминаване на адсорбента към вътрешната повърхност на мезопорите и микропорите. Размерите на порите в активния въглен и тяхното разпределение зависят от използваната суровина и технологията на производство.
Забележителната вътрешна структура на активния въглен увеличава скоростта на адсорбция и обуславя неговата изключителна ефективност в процеса на поемане на различни вещества. Най-широко използваният активен въглен е с повърхност в диапазон от 800 до 1500 m2 / гр.
Други важни характеристики на активния въглен, освен големината на порите и повърхността са:
►порьозен обем - това е обемът на порите, който се измерва в мл/грам сухо вещество
►размер на частиците
ВИДОВЕ АКТИВЕН ВЪГЛЕН
Активен въглен на прах (1 R, PAC)
При този вид активният въглен е на прах или фини гранули със среден диаметър между 0.15 и 0.25 мм. Праховидния вид въглища се използва за: пречистване на питейна вода, отстраняване на органични съединения при пречистване на отпадни води, обогатяване на утайки, обезцветяване на храни и химически продукти, отстраняване на диоксини, фурани и живак от газове, формирани при термична обработка на отпадъци
Гранулиран активен въглен (GAC)
Гранулираният активен въглен има относително голям размер на частиците (най-често от 1.2 мм до 1.6 мм) в сравнение с прахообразния активен въглен. Активният въглен с по-малки по размер гранули се използва за пречистване на течности, този с по-големи гранули за пречистване на газ и въздух или като катализатор.
Най-популярната употреба на гранулирния активен въглен:пречистване на питейна вода (подобрява вкусът и ароматът на водата, премахва пестициди и органика), каталитично отстраняване на остатъчен хлор и озон, пречистване на отпадните води, обезцветяване на хранителни продукти (захар, глюкоза), пречистване на парафин и фармацевтичен глицерин.
Екструдиран активен въглен (EAC)
Екструдираният активен въглен е активен въглен на прах, който е екструдиран заедно със свързващо вещество. Най-често е оформен в цилиндрична форма като блок с диаметър от 0,8 до 130 mm. Използва се основно за газова фаза поради ниският спад на налягането, висока механична якост и ниско съдържание на прах. Продава се също като CTO филтър (пречиства хлор, вкус, мирис- Chlorine, Taste, Odor).
Биологично активен въглен (BAC)
При билогично активният въглен с подходящи условия, на повърхността на въглена се стимулира растеж на определени микроорганизми, които подпомагат процеса на пречистване. Биологично активния въглен обикновено е със сферична форма с диаметър от около 0.35 до 0.80 mm. Отличава се с висока механична якост и ниско съдържание на прах.
Импрегниран (обвит) активен въглен
Активният въглен се импрегнира с различни химикали или сребро с цел повишаване на адсорбционните му свойства. Импрегнираният активен вълен може да поглъща вещества, които обикновеният активен въглен адсорбира в много малки количества, като например сероводород, амоняк, диоксини, живак, циановодород, тиоалкохол. Това става посредством химична адсорбция.
Поради бактерицидните свойства на среброто, импрегнираният със сребро активен въглен е много подходящ за пречистване на вода за питейни нужди.
Полимерен активен въглен
Повърхността на порите на активния въглен може да бъде покрита с биосъвместим полимер, за да се получи гладък и пропусклив слой без блокиране на порите. Полимерният активен въглен се използва за хемоперфузия. Хемоперфузията е пречистване на кръв за отстраняване на токсични вещества. Провежда се при отравяне с наркотични вещества, лекарства, заболявания на черен дроб и др.
ПРИЛОЖЕНИЕ НА АКТИВНИЯ ВЪГЛЕН
►пречистване на замърсени водоизточници, подпочвени води, отпадни води, отстраняване на вещества, които могат да бъдат вредни за околната среда на естествени водни ресурси (например възстановяване на подземните води).
►пречистване на питейна вода в пречиствателни станции или в домашни филтри за вода.
►индустриално приложение - пречистване на течности в нефтохимическата, химическа и фармацевтична промишленост
►пречистване на компонентите на хранителни съставки и хранителни продукти при производство на храни и напитки. Филтриране на вино и твърди алкохоли за отстраняване на органични примеси и нежелани аромати.
►пречистване на въздух - промишлено и битово почистване на въздух, включващи отстраняването на миризми и вредни за околната среда частици от атмосферата.
►филтриране на газ - разделяне и пречистване на газове, като биогаз, въглероден диоксид, водород, синтетичен газ и др.
►за лична защита – активен въглен във филтри за цигари, оборудване за спешна помощ, газови маски, заслони и др.
►медицина
ТЕХНОЛОГИЯ НА ПРОИЗВОДСТВО НА АКТИВЕН ВЪГЛЕН И ВИДОВЕ ИЗПОЛЗВАНИ МАТЕРИАЛИ
За производството на активния въглен се използват суровини като орехови или кокосови черупки (10%), торф (10%), дървесина (35%), лигнитни въглища (14%), въглища – антрацит, битумен въглен (28%) и синтетични полимери.
Тези материали се обработват при температура в диапазона от 60°С до 900°С, в отсъствие на въздух, обикновено в инертна атмосфера с газове, като аргон или азот. Следва активацията, която може да бъде физическа или химическа. При физическата активация карбонизираният материал се подлага на въздействие на окислители като кислород или пара при температура от 600-1200 °С. В по-малък мащаб се прилага химическо активиране, при което суровината, най-често лигнитни въглища предварително се импрегнира с определени химикали, обикновено киселина, силна основа, сол (фосфорна киселина, калиев хидроксид, натриев хидроксид, калциев хлорид, цинков хлорид). След това суровият материал се карбонизира при по-ниски температури (450°С-900°С).
КАКВО ПРЕЧИСТВА АКТИВНИЯТ ВЪГЛЕН?
Активният въглен е много универсален сорбент. Поглъща около 90% от общото количество на органични съединения, само 10% от тях са слабо поемани от активния въглен.
Активният въглен много добре премахва ароматни разтворители (бензол, толуол, нитробензен и др.), хлорирани ароматни съединения (PCB, хлорбензени, хлоронафтален) фенол и хлорофеноли, полициклични ароматни въглеводороди (аценафтен, бензопирен), пестициди и хербициди (ДДТ, алдрин, хлорат, хептахлор и др.), хлориран неароматен (тетрахлорметан, хлороалкилови етери, хексахлорбутадиен т.н.) въглеводороди с високо молекулно тегло (багрила, амини, хуминови бензин).
КАКВО НЕ ПРЕЧИСТВА АКТИВНИЯТ ВЪГЛЕН?
Активният въглен не е ефективен при отстраняване на разтворени неорганични замърсители, метали, соли, коселини, основи, антимон, арсен, азбест, бар, берилий, кадмий, хром, мед, флуорид, живак, никел, и нитрат нитрити, селен, сулфати, талий или определени радионуклиди. Премахването на тези замърсители от водата изисква добавяне на други пречистващи съставки към активния въглен, употреба на филтър за обратна осмоза или други пречистващи водата средства и методи.
Коментари