Geactiveerde koolstoffen

Actieve of geactiveerde koolstof is een poreus adsorbens dat is gemaakt van organische materialen die koolstof bevatten. De productietechnologie van actieve kool is een lang proces dat uit verschillende fasen bestaat. Het actieve kool adsorbens is een stof met een zeer poreuze samenstelling. Het is gemaakt van een verscheidenheid aan organische materialen waarin er kolen zijn. Actieve kool wordt vaak geproduceerd uit houtskool, turf (turfcokes), steenkool, walnoot, kokosnoot, olijfpitten, abrikoos en vele andere planten.

classificatie

Actief adsorbens is onderverdeeld:

• volgens het type materiaal waaruit de productie van actieve kool is gemaakt: hout, kokosnootschalen, steenkool enzovoort;
• naar bestemming: klaring, gas, koolstofdragers van katalysatoren met de kwaliteiten van chemische sorptiemiddelen;
• door de activeringsmethode: stoom en thermochemische methode;
• in de vorm van vrijgave: gegranuleerde (geplette) actieve kool, poeder, gegoten actieve kool, geëxtrudeerde kolen (korrels in de vorm van cilinders) en weefsel, dat is geïmpregneerd met steenkool.

Geactiveerde koolstoffen worden ingedeeld in drie categorieën poriën: microporiën (van 0,6 tot 0,7 nanometer), mesoporiën (1,5-100-200 nanometer), macroporiën (> 100-200 nanometer). De eerste en tweede soorten poriën worden beschouwd als de hoofdcomponenten van het oppervlak van actieve koolstoffen. Om deze reden spelen ze een belangrijke rol in de adsorptie-eigenschappen van steenkool. Microporiën kunnen goed omgaan met de adsorptie van kleine organische moleculen en mesoporiën - grotere moleculen.

Het specifieke oppervlak van actieve kool hangt af van de poriegrootte. Het adsorbens, dat dunnere poriën heeft, absorbeert goed, heeft zelfs een lage concentratie en een kleine partiële stoomdruk. De werkzame stof met brede poriën wordt gekenmerkt door capillaire condensatie.

De afmetingen van het specifieke absorberende oppervlak van actieve kool en brede poriën maken het zeer effectief mogelijk om het adsorbens te gebruiken voor effectieve zuivering van gassen en vloeistoffen van verschillende soorten onzuiverheden. De hoeveelheid onzuiverheden die steenkool opeet, kan variëren van de kleinste moleculen tot de moleculen van oliën, aardolieproducten, vetten, organische verbindingen met chloor.

Apparatuur voor de productie van actieve kool wordt in een breed bereik gepresenteerd. Om het adsorbens gebruikte speciale ovens van verschillende types en ontwerpen te verkrijgen. Meestal gebruikt de actieve kool fabriek schacht, verticale en horizontale draaiovens, multi-shelf kachels en wervelbedreactoren.

Processtappen

De productie van kolen uit materialen van organische oorsprong is onderverdeeld in verschillende fasen. De technologie voor actieve koolproductie omvat dus de volgende opeenvolgende activiteiten:

1. Koolzuur. Dit proces is een stoken (warmtebehandeling) van grondstoffen in airless-inerte omstandigheden met behulp van hoge temperaturen. Na carbonisatie blijkt dit - carbonizat, dit is steenkool, dat zeer weinig adsorptiekwaliteiten heeft vanwege het kleine inwendige oppervlak en kleine afmetingen. Carbonisaat is onderhevig aan verbrijzeling en activering, om een ​​speciale structuur van de substantie te bereiken en een aanzienlijke toename in adsorptie.
2. Een paar woorden over pre-crushing. De actieve kool die wordt verkregen na carbonisatie moet worden vermalen. De aanvankelijke afmetingen zijn 30-150 millimeter, en de effectieve activering van het adsorbens wordt belemmerd vanwege dergelijke grote fracties. Daarom carbonizate grondig verpletterd tot de grootte van de breuken van 4-10 millimeter.
3. De productielijn voor actieve kool bevat een activeringsproces dat wordt uitgevoerd met behulp van twee basistechnieken:

• Chemische activering voor de vervaardiging van actieve kool omvat de behandeling van stoffen met zouten die een activerend gas produceren bij blootstelling aan hoge temperaturen. De activator kan nitraten, sulfaten, carbonaten, zwavelzuur, fosforzuur of salpeterzuur zijn. De productie van actieve kool met behulp van deze methode wordt uitgevoerd bij een temperatuur van 200 - 650 ° C;
• Gasdampactivering wordt uitsluitend uitgevoerd onder strikte controle, bij een temperatuur van 800 tot 1000 ° C. In de rol van oxidatiemiddelen op het moment van stoom-gas activering van steenkool zijn waterdamp en koolstofdioxide. De interactie van stoom met koolstof wordt versneld door alkalimetaaloxiden en -carbonaten. Gezien dit feit worden ze periodiek in kleine doses toegevoegd aan het uitgangsmateriaal. Koperverbindingen worden ook als katalysatoren gebruikt. Het verkrijgen van actieve kool uit carbonisaat met behulp van de stoomgastechniek maakt het mogelijk om een ​​krachtig adsorbens te verkrijgen met een oppervlak van maximaal 1500 m2 per gram steenkool. Weliswaar kan niet het gehele gebied worden gebruikt voor absorptie, omdat de grote moleculen van de geadsorbeerde substantie niet in kleine poriën zullen vallen.

Gebruik van actieve koolstof

Toepassing bij de productie van actieve kool wint elke dag aan kracht. De adsorptiecapaciteit van steenkool stelt u in staat om afvalwater en afvalgassen snel en efficiënt te zuiveren. Bovendien is het het belangrijkste adsorbens van radioactieve gassen en wateren in kerncentrales.

Ook actieve kool is toegepast in gebieden zoals:

• Adsorptie van proces- en drinkwater;
• Gebruik in de chemische industrie;
• Terugwinning (terugwinning van een deel van de grondstoffen of energie voor secundair gebruik in dezelfde technologische procedure) van oplosmiddelen;
• Het gebruik van actieve kool voor medische doeleinden. Zuivering van het bloed en het lichaam als geheel van bacteriën, toxische stoffen;
• Voor goudwinning;
• Als een cosmetisch product voor het verlichten van de huid op het gezicht;
• Levensmiddelenadditief met intoxicatie;
• Voor gewichtsverlies en dieet (niet aanbevolen door experts).

Als u actieve kool moet kopen om de productie van Rusland te filteren, kunt u hiervoor contact opnemen met de gespecialiseerde winkels of een aankoop doen via internet.

Actieve kool

Actieve kool, of carbo-activatus, is een type verwerkte steenkool gespikkeld met kleine poriën die het totale oppervlak dat in staat is om te absorberen of chemische reacties vergroten. Geactiveerd wordt soms vervangen door het woord actief.

Vanwege de hoge microporositeit heeft slechts één gram geactiveerde koolstof een actief oppervlak van meer dan 500 m 2, dat wordt vastgesteld met behulp van koolstofdioxide-adsorptie-isothermen bij kamertemperatuur of 0 ° C. Een niveau van activiteit dat voldoende is voor effectief gebruik kan alleen worden verkregen uit een groot gebied het oppervlak, echter, verdere chemische behandeling verbetert ook de adsorptie-eigenschappen.

Actieve kool wordt meestal geproduceerd uit houtskool.

Video over actieve kool voor gewichtsverlies

Gebruik van actieve kool

Actieve kool wordt gebruikt om gas, goud, water, cafeïnaat, extract metalen, in waterzuiveringsinstallaties, medicijnen, luchtfilters, maskers en beademingsapparatuur, etc. te reinigen.

In de industrie wordt voornamelijk actieve kool gebruikt op het gebied van metallische coating. Het wordt veel gebruikt in de galvaniseerindustrie. Bijvoorbeeld bij het reinigen van de oplossing voor briljante vernikkeling van organische onzuiverheden. Veel organische chemicaliën worden toegevoegd aan galvaniseeroplossingen, om hun opslag te verbeteren, en om eigenschappen zoals helderheid, zachtheid, plasticiteit, etc. te verbeteren. In verband met de passage van gelijkstroom- en elektrolytische reacties van anodische oxidatie en kathodische reductie, creëren organische additieven een ongewenst product vernietiging in oplossing. Hun excessieve vorming kan de kwaliteit van de coating en de fysische eigenschappen van het behandelde metaal nadelig beïnvloeden. Het gebruik van actieve kool verwijdert deze onzuiverheden en herstelt de galvanisatie-eigenschappen van de oplossingen tot het gewenste niveau.

Actieve koolstof, in een 50% -verhouding met celliet, wordt gebruikt als een stationaire fase, in chromatografische scheiding van koolwaterstoffen (mono-, di-, trisacchariden), en met ethanoloplossing (5-50%) als een mobiele fase in analytische / voorbereidende protocollen.

Bescherming van het milieu

Actieve kool is in staat om vervuiling uit water en lucht te verwijderen, zowel in het veld als in industriële omstandigheden:

• het elimineren van de effecten van accidentele lekken;
• grondwaterterugwinning;
• drinkwater filtratie;
• luchtzuivering;
• neutralisatie van vluchtige organische stoffen uit schilderen, chemisch reinigen, brandstoftransporthandelingen, enz.

In 2007 begon de Universiteit van West-Vlaanderen (in België) met onderzoek naar waterbehandeling voor festivals. Een grote faciliteit van actieve kool werd gebouwd op de site van het Dranouter Music Festival, in 2008, om deze technologie te gebruiken voor waterzuivering, op dit festival, voor de komende 20 jaar.

Ook wordt actieve kool vaak gebruikt om radonconcentraties in de lucht te meten.

Actieve kool wordt gebruikt voor de behandeling van vergiftiging en overdosering door orale inname. Men neemt aan dat het het gif neutraliseert en de opname door het maag-darmkanaal voorkomt. In gevallen van vermoedelijke vergiftiging geven artsen actieve kool ter plaatse of in de eerste hulp. De dosering is meestal 1 gram per kilogram lichaamsgewicht (dat wil zeggen, adolescenten of volwassenen krijgen 50 - 100 g), meestal slechts eenmaal, maar afhankelijk van de vergiftiging kan het meer dan eens worden ingenomen. In sommige situaties wordt actieve kool gebruikt op de intensive care, waarbij bloed wordt gefilterd van schadelijke stoffen door hemosorptie. Actieve kool is de voorkeur gegeven aan de behandeling van vele vergiftigingen en andere desinfecties. Technieken zoals het nemen van emetica of het opzuigen van de maaginhoud worden nu nog maar zelden gebruikt.

Hoewel actieve kool nuttig is in de behandeling van acute vergiftiging, is het niet zo effectief bij accumulatie van toxines op lange termijn, bijvoorbeeld na het gebruik van giftige herbiciden.

• Adsorptie van toxines door steenkool, om hun opname door het maagdarmkanaal te voorkomen. Deze adsorptie is reversibel, daarom kan tijdens de procedure de inname van laxeermiddelen (bijvoorbeeld sorbitol) worden toegevoegd.
• Dit zal de enterohepatische en enteroenterische circulatie van geneesmiddelen / toxines en hun metaboliet onderbreken.

Onjuist gebruik (bijvoorbeeld in de longen) kan pulmonale aspiratie veroorzaken, wat soms dodelijk kan zijn als het niet wordt behandeld. Het gebruik van actieve kool is gecontra-indiceerd in geval van vergiftiging met zuren, logen of aardolieproducten.

Voor eerste hulp is er actieve kool in de vorm van tabletten en capsules.

Acceptatie van actieve kool voor alcoholgebruik, vermindert de opname van ethanol in het bloed.

Van 5 tot 15 mg steenkool per kilogram van het lichaam, gelijktijdig ingenomen met 170 ml zuivere ethanol (

350 ml wodka of 3 l light bier) verminderen binnen een uur het alcoholgehalte in het bloed. Er zijn echter al experimenten uitgevoerd die aantonen dat dit niet het geval is, en de concentratie van alcohol in het bloed nam juist toe door het gebruik van actieve kool.

Kolen met steenkool werden in het begin van de 19e eeuw in Engeland verkocht, aanvankelijk als een remedie voor opgeblazen gevoel en maagproblemen.

Tabletten of capsules actieve kool worden in veel landen gebruikt en worden zonder recept in de apotheek verkocht als remedie tegen diarree, indigestie en een opgeblazen gevoel. Het wordt ook gebruikt om diarree te voorkomen bij kankerpatiënten die irinotecan krijgen. Het gebruik van kolen kan de absorptie van bepaalde medicijnen verstoren, wat leidt tot onbetrouwbare resultaten van medische tests (bijvoorbeeld verborgen bloed). Diervoeders met actieve kool worden ook verkocht.

Er zijn studies uitgevoerd naar verschillende soorten actieve kool, waarbij hun vermogen om aardgas en waterstofgas op te slaan is bepaald. Poreus materiaal, werkt als een spons voor verschillende soorten gas. Het gas wordt aangetrokken door het oppervlak van de kolen, onder invloed van de Van der Waals-kracht. Sommige soorten steenkool kunnen tot 5-10 kJ per mol bevatten. Vervolgens kan het gas worden gedesorbeerd door de kolen te verwarmen en in brand te steken voor energie, of, in het geval van waterstof, teruggewonnen voor gebruik in een waterstofbrandstofcel.

Het gebruik van actieve kool is een goede opslagmethode, omdat het gas bij lage druk kan worden verzameld en minder volume en massa kan opnemen in vergelijking met grote cilinders onder druk. Het Amerikaanse ministerie van Energie heeft specifieke doelen geïdentificeerd die moeten worden bereikt op het gebied van onderzoek en ontwikkeling van nanoporeuze, koolstofmaterialen. Op dit moment kunnen al deze doelen niet worden bereikt, maar een aantal instellingen blijft werken op dit gebied.

Actieve koolstoffilters worden vaak gebruikt om lucht en gassen van oliedamp, geur of andere koolwaterstoffen te reinigen. Meestal zijn de filters ontworpen volgens het principe van 1- en 2-traps zuivering, waarbij de actieve kool zich in het filtermedium bevindt. Actieve kool wordt ook gebruikt in de primaire levensondersteunende systemen van ruimtepakken. Filters met actieve kool worden gebruikt om radioactieve gassen, van kokend water in reactoren, met watercondensors te verzamelen. Lucht die is uitgeput door condensors bevat sporen van radioactieve gassen. Grote bollen actieve kool adsorberen deze gassen en houden ze vast tot ze ontleden in niet-radioactieve vaste delen. De gefilterde lucht passeert dus door het filter en de vaste deeltjes blijven erin.

Actieve kool, meestal gebruikt in de organische chemie, voor het reinigen van rekruteringsoplossingen die ongewenste onzuiverheden bevatten.

Zuivering van gedistilleerde alcoholische dranken

Actieve kool kan worden gebruikt om wodka of whisky te filteren op organische verontreinigingen die van invloed zijn op kleur, smaak en geur. Door organisch onbehandelde wodka door een actief koolstoffilter te voeren, bij een bepaalde druk, krijgt wodka met een identieke alcoholische samenstelling en organisch gezuiverd, wat een positieve invloed heeft op de geur en smaak.

Kwikverwijdering

Actieve kool, meestal geïmpregneerd met jodium of zwavel, wordt veel gebruikt voor het opruimen van kwikemissies van kolencentrales, crematoria en aardgasbronnen. De prijs voor dergelijke speciale steenkool is meer dan $ 4 US per kg. Het kan ook niet opnieuw worden gebruikt.

Gebruik van geadsorbeerd kwik

De verwijdering van steenkool gevuld met kwik is een probleem. Als actieve kool minder dan 260 kwik bevat, mag de federale dienst het begraven, op voorwaarde dat het verpakt is (giet bijvoorbeeld steenkool in cement). Als het niveau echter hoger is dan 260, wordt kolen geclassificeerd als hoog in kwik en is het verboden het te begraven. Dergelijk materiaal, nu opgeslagen in diepe, verlaten mijnen, 1000t per jaar.

Het probleem van de verwijdering van kwikhoudende actieve kool is niet alleen relevant voor de Verenigde Staten. In Nederland is een dergelijk kwik volledig hersteld en is geactiveerde houtskool volledig verbrand.

Actieve koolproductie

Actieve kool wordt geproduceerd uit koolstofrijke materialen. Deze omvatten: notendop, turf, hout, kokosvezels, bruinkool, steenkool en olieraffinage-residuen. Het kan op een van de volgende manieren worden verkregen:

1. Fysieke reactivering: de grondstof wordt met behulp van gassen omgezet in actieve kool. Dit proces maakt meestal gebruik van een of een combinatie van verschillende procedures:
   • Carbonisatie: het koolstofhoudende materiaal wordt gepyrolyseerd bij een temperatuur van 600-900 ° C en de afwezigheid van zuurstof (meestal in een inerte atmosfeer, met gassen zoals argon of stikstof)
   • Activering / oxidatie: het startende of verkoolde materiaal wordt geplaatst in een oxiderende gasvormige omgeving (koolstofdioxide, zuurstof of stoom) bij een temperatuur boven 250 (gewoonlijk ligt de temperatuur in het bereik van 600-1200 o C).
2. Chemische activering: gaat vooraf aan carbonisatie en impregneert de uitgangsmaterialen met bepaalde chemicaliën. Dergelijke stoffen zijn meestal zuren, alkaliën of zouten (fosforzuur, kalium- en natriumhydroxiden, calciumchloride en 25% zinkchloride). Vervolgens wordt het resulterende materiaal gecarboniseerd bij lagere temperaturen (450 - 900 ° C). Er wordt aangenomen dat de processen van verkoling / activering, het wordt het best gelijktijdig met de chemische activering uitgevoerd. Chemische activering heeft de voorkeur boven fysieke activering, vanwege de lagere temperatuur en minder tijd die nodig is om de grondstoffen te activeren.

classificatie

Actieve kool is een complex product, het is moeilijk om het te classificeren op basis van zijn gedrag, de aard van het oppervlak en de productiemethode. Sommige algemene classificaties voor een gemeenschappelijk doel zijn echter gebaseerd op de fysieke kenmerken van het product.

Actieve kool in poedervorm

Actieve kool is vanouds gemaakt in de vorm van poeder of kleine korrels, met een gemiddelde diameter van 0,15-0,25 mm. In deze vorm vertegenwoordigen ze een groot oppervlak in een volumeverhouding met een kleine dikte van de diffusielaag. Poedervormige actieve kool bestaat uit fijngemaakte of gemalen kooldeeltjes, waarvan 95-100% door een speciale zeef gaat. Gegranuleerde geactiveerde koolstof wordt beschouwd als degene die achterblijft in de zeef met openingen met een diameter van 0,297 mm, terwijl kleinere deeltjes als poeder worden beschouwd. Volgens de classificatie van ASTM (American Society for Testing Materials) komen de korrels echter overeen met een zeef met openingen van 0,177 mm. Actieve kool in poedervorm wordt meestal niet gebruikt in speciale gesloten systemen, vanwege grote drukverliezen. In de regel wordt dergelijke steenkool rechtstreeks aan andere behandelde eenheden toegevoegd wanneer met deze wordt gewerkt, bijvoorbeeld in het geval van onbehandeld water, evenals in reinigings- en septic tanks.

Granulaire actieve kool heeft een relatief grote deeltjesgrootte in vergelijking met poedervormige geactiveerde koolstof, dus het heeft een kleiner extern oppervlak ten opzichte van het totale volume. Bijgevolg is de diffusie van de geabsorbeerde stof een belangrijke factor bij het gebruik ervan. Dit type steenkool heeft de voorkeur voor de absorptie van dampen en gassen, vanwege hun hoge diffusiesnelheid.

Granulaire kolen worden gebruikt om water te zuiveren, lucht te deodoriseren en componenten in streaming-systemen te scheiden. Granulaire actieve kool kan de vorm hebben van korrels of extrusie, van verschillende groottes en toepassingen. Voor vloeistoffen wordt steenkool met een afmeting van 8 x 20 gebruikt; 20 × 40; 8 × 30 en voor het filteren van stoom 4 × 6; 4 × 8 of 4 × 10.

Kolen 20 × 40 zijn die deeltjes die door een zeef gaan met openingen van 0,82 mm, maar zullen in de zeef blijven met openingen van 0,42 mm. Voor het filteren van vloeistoffen wordt granulaire actieve koolstof 12 × 40 en 8 × 30 het meest gebruikt, vanwege de goede balans tussen grootte, oppervlakte en drukverlies tijdens gebruik.

Geëxtrudeerde actieve kool

Geëxtrudeerde actieve kool bestaat uit poedervormige actieve kool en een bindmiddel, die worden gemengd en geëxtrudeerd in de cilindrische blokken actieve kool, met een diameter van 0,8-130 mm. Ze worden voornamelijk in gasvormige omgevingen gebruikt, vanwege de lage drukeffecten, het lage stofgehalte en de hoge mechanische sterkte. Ze zijn echter ook geschikt voor waterzuiveringsprocedures.

Kogel-geactiveerde koolstof wordt geproduceerd uit resten van olieraffinage en heeft een diameter van ongeveer 0,35-0,80 mm. Net als korrelig, vermindert het niet het drukniveau, heeft het een hoge sterkte en een laag stofgehalte, terwijl het een kleiner formaat heeft. De bolvorm van steenkool maakt zijn gebruik bij voorkeur in stromende media, bijvoorbeeld bij het filteren van een stroom water.

Geïmpregneerde actieve kool

Poreuze kolen die verschillende soorten anorganische vulstoffen bevatten, zoals jodium, zilver, kationen Al, Mn, Zn, Fe, Li, Ca, wordt voorbereid voor speciale luchtzuivering, vooral in musea en galerijen. Vanwege zijn antibacteriële eigenschappen wordt actieve kool, verzadigd met zilver, gebruikt als een adsorbens voor het zuiveren van huishoudelijk afvalwater. Drinkwater kan worden verkregen uit gewoon water, door het te behandelen met een mengsel van actieve kool en Al (OH)₃, fungerend als een coagulant. Geïmpregneerde kolen worden ook gebruikt om H te adsorberen₂S en thiolen. H Absorptietarief₂S bereikt 50% van het gewicht van de gebruikte steenkool.

Kolen met polymeercoating

In het productieproces wordt poreuze kool bekleed met biopolymeer om het een gladde en permeabele coating te geven die de poriën niet blokkeert. Deze steenkool wordt gebruikt bij het uitvoeren van hemoperfusie. Hemoperfusie is een behandelingsmethode waarbij grote hoeveelheden van het bloed van de patiënt door een adsorbens worden gevoerd om toxische stoffen uit het bloed te verwijderen.

Actieve kool is ook verkrijgbaar in speciale vormen zoals stoffen en draden. Koolstofweefsel wordt bijvoorbeeld gebruikt in persoonlijke beschermingsmiddelen voor militair personeel.

Eigenschappen van actieve kool

Eén gram actieve kool kan meer dan 500 m 2 zijn (het is al mogelijk om een ​​oppervlakte van 1500 m 2 te bereiken). In speciale gevallen worden koolstofaerrogelen gebruikt, die duurder zijn en een nog groter uitwendig oppervlak hebben.

Dankzij de poreuze structuur heeft actieve kool een groot buitenoppervlak. Microporiën creëren uitstekende omstandigheden voor absorptie, omdat de stof onmiddellijk in wisselwerking staat met het gehele oppervlak van de steenkool. Het gedrag van adsorptie testen, meestal uitgevoerd met stikstof bij een temperatuur van 77K (-196,15 o C) in een hoogvacuümomgeving, maar in alledaagse omstandigheden heeft actieve kool een equivalentrendement, wanneer geadsorbeerd uit de omgeving, of bijvoorbeeld water uit stoom bij 100 ° C en een druk van 0,0001 atmosfeer.

James Dewar, een wetenschapper genaamd naar een Dewar-vat (thermos), heeft veel tijd besteed aan het bestuderen van actieve kool en publiceerde een artikel over zijn absorptievermogen voor gassen. Hij vond in dit werk dat het koelen van steenkool met vloeibare stikstof het mogelijk maakt om meer significante hoeveelheden verschillende gassen te absorberen, en dat het mogelijk is om ze terug te winnen, eenvoudig door deze steenkool te verhitten, en ook dat steenkool geproduceerd uit kokosnoot de beste eigenschappen heeft. Als voorbeeld gebruikte hij zuurstof. In dit experiment adsorbeert de actieve kool gas uit de lucht, bij de typische concentratie (21%), onder standaardomstandigheden, en als de geactiveerde koolstof voorgekoeld was, toen de koolstof werd vrijgegeven, verhoogde de koolstof de zuurstofconcentratie tot 80%.

Geactiveerde koolstof houdt deeltjes fysiek vast als gevolg van van der Waals kracht of dispersieve kracht.

Niet zo effectief geactiveerde koolstof houdt een aantal chemicaliën tegen, zoals alcohol, glycol, sterke zuren en alkaliën, metalen en de meeste anorganische stoffen, zoals lithium, soda, ijzer, arsenicum, lood, boorzuur of fluor.

Actieve koolstof absorbeert jodium redelijk goed, en in feite wordt het jodiumgetal in mg / g gebruikt om het totale oppervlak te bepalen.

Koolmonoxide wordt slecht geabsorbeerd door actieve kool. Dit moet met name in aanmerking worden genomen door degenen die betrokken zijn bij de vervaardiging van ademhalingstoestellen, rookafvoersystemen of andere luchtreinigingssystemen, aangezien dit gas is giftig en mensen kunnen het niet voelen.

Een lijst van gassen gegenereerd door productie of landbouwwerkzaamheden en geabsorbeerd door actieve kool is te vinden op internet.

Actieve kool kan worden gebruikt als een substraat voor gebruik met verschillende chemicaliën om hun absorptie te verbeteren. Anorganische (of problematische organische) verbindingen, zoals waterstofsulfide (H.₂S), formaldehyde (HCOH), ammonia (NH₃), jood-131 (131I) radio-isotopen en kwik (Hg). Deze eigenschap staat bekend als chemisorptie.

Bij voorkeur adsorbeert steenkool kleine moleculen. Jodiumgetal is de meest fundamentele indicator die wordt gebruikt om de effectiviteit van actieve kool te karakteriseren. Het is een indicator van het activiteitsniveau (hoe hoger de indicator, hoe groter de activiteit), meestal uitgedrukt in mg / g (de waarde ligt meestal in het bereik van 500-1200 mg / g). Het wordt ook gebruikt om het volume van microporiën van actieve kool (van 0 tot 20 A, of tot 2 nm) te bepalen door jodium uit de oplossing te absorberen. Dergelijke waarden zijn equivalent aan dergelijke parameters van het steenkooldekkingsgebied als 900 - 1100 m 2 / g. Dergelijke indicatoren worden gebruikt bij gebruik in de wateromgeving.

Het jodiumgetal wordt bepaald op basis van een milligram jodium dat wordt geabsorbeerd door één gram steenkool, op voorwaarde dat de concentratie van de oplossing 2% bereikt. Aldus is de joodwaarde de hoeveelheid jodium die wordt geabsorbeerd door de poriën, of de eigenschap van het volume dat beschikbaar is voor absorptie door de poriën van geactiveerde koolstof. Kolen gebruikt voor waterzuivering hebben in de regel een jodiumgetal in het bereik van 600-1100. Vaak wordt deze parameter gebruikt om de mate van uitputting van de gebruikte steenkool te bepalen. In dit geval moet deze indicator echter met de nodige voorzichtigheid worden behandeld, omdat chemische interactie met het adsorbaat kan de absorptie van jodium beïnvloeden en onjuiste resultaten geven. Daarom wordt aanbevolen om bij het berekenen van de mate van achteruitgang van steenkool het jodiumgetal alleen te gebruiken als het adsorbaat niet is blootgesteld aan chemische aantasting, en er zijn ook geverifieerde gegevens over de onderlinge afhankelijkheid van het jodiumgetal en de mate van aantasting bij gebruik in een bepaalde omgeving.

Sommige steenkool is meer geschikt voor adsorptie van grote moleculen. Het melassegetal is een indicator van het volume van mesoporiën van actieve kool (meer dan 20 A of 2 nm), vastgesteld door de adsorptie van mellase (dikke siroop) uit de oplossing. De grote waarde van deze indicator geeft een hoge mate van adsorptie van grote moleculen aan (de indicator ligt tussen 95 - 600). De bleekindex van melasse komt overeen met melasse. De opname-efficiëntie van melasse wordt uitgedrukt als een percentage (van 40% tot 185%) en komt overeen met het aantal melasse (425 = 85%, 600 = 185%). Europees melasse-nummer (525-110) is omgekeerd evenredig met de Amerikaan.

Melasse is een maat voor de mate van verkleuring van een standaardmelasseoplossing die is bereid voor het testen van actieve kool. Vanwege de grote afmeting van de kleurdeeltjes weerspiegelt het aantal melasse het potentiële volume dat beschikbaar is voor de adsorptie van grotere verbindingen. Aangezien tijdens de zuivering van water het volledige poriënvolume mogelijk niet beschikbaar is voor adsorptie in elke specifieke toepassing, evenals een deel van het adsorbaat in kleinere poriën kan vallen, verschaft deze indicator geen nauwkeurige gegevens over de mogelijkheden van een bepaalde actieve kool. Gewoonlijk is deze indicator nuttig bij het bepalen van het niveau van adsorptie van batches actieve kool. Van de twee kolen, met dezelfde hoeveelheid adsorptie, zal één die een groter melasse-aantal heeft gewoonlijk grote poriegroottes hebben, en vanwege dit zal het adsorbaat beter in de adsorberende ruimte vallen.

Tannines zijn een combinatie van grote en middelgrote moleculen. Kolen die microporiën en mesoporiën combineren, adsorberen tannines. Het vermogen van steenkool om tannines te adsorberen wordt gemeten in ppm (gewoonlijk in het bereik van 200 2 - 362).

Methyleen Blue Dye

Sommige soorten steenkool hebben mesoporiën (20A-50A / 2-5nm), die middelgrote moleculen adsorberen, zoals blauwe methyleenkleurstof. Blauwe methyleenadsorptie wordt gemeten in g / 100 g (gewoonlijk in het bereik van 11-28 g / 100 g)

Sommige soorten actieve kool worden geschat op basis van de tijd die nodig is voor dechlorering, die hun chloorverwijderingsrendement meet. De tijd die nodig is om de hoeveelheid chloor in de waterstroom van 5 ‰ naar 3,5 te verminderen, wordt berekend. Minder tijd betekent betere prestaties.

Grotere dichtheid zorgt voor een grotere adsorptie en betekent meestal actieve kool van betere kwaliteit.

Dit is een indicator van de weerstand van actieve kool voor slijtage. Het is belangrijk voor het behoud van een goede werkconditie en het vermogen om de wrijvingskracht te weerstaan ​​die optreedt bij blootstelling aan waterdruk, enz. Afhankelijk van het activiteitsniveau en de materialen waaruit actieve kool wordt gemaakt, verschilt dit sterk in sterkte.

Stof vermindert de algehele activiteit van de steenkool en vermindert ook de reinigingsefficiëntie. Metaaloxiden (Fe₂O₃) kan uit de actieve kool worden geloogd, wat tot verkleuring leidt. In water / zuur oplosbaar stof heeft het grootste effect in vergelijking met andere soorten stof. Oplosbaar stof kan belangrijk zijn voor aquaria, zoals ijzeroxide bevordert de groei van algen. Steenkool met een laag gehalte aan oplosbaar stof moet worden gebruikt om water te zuiveren voor zee-, zoetwatervissen en koralen om vergiftiging door zware metalen en overmatige algengroei te voorkomen.

Koolstoftetrachloride-activiteit

De permeabiliteitsmeting van actieve kool wordt geproduceerd door adsorptie van stoom verzadigd met koolstoftetrachloride.

Deeltjesgrootteverdeling

Hoe kleiner de deeltjes actieve kool, hoe beter de toegang tot het oppervlak en hoe sneller de kinetiek van adsorptie. Er moet echter rekening mee worden gehouden dat kleinere deeltjes bij gebruik in een dampomgeving de druk in het systeem sterker zullen verminderen en dit zal leiden tot een toename van energiekosten. Een zorgvuldige benadering van de grootte van de gebruikte deeltjes kan zeer nuttig zijn.

Voorbeelden van adsorptie van actieve koolstof

De meest voorkomende vorm van chemische adsorptie in de industrie. Gebruikt wanneer een vaste katalysator interageert met een gasvormig materiaal, reagentia. Adsorptie van het reagens aan het katalysatoroppervlak vormt een chemische binding, die de elektronendichtheid rond het reagensmolecuul verandert, en laat reacties toe die onder normale omstandigheden onmogelijk zijn.

De cyclus van afkoeling van adsorptie wordt uitgevoerd door adsorptie van het koelgas aan een adsorbens bij lage druk en daaropvolgende desorptie bij verwarming. Het adsorbens speelt de rol van een "chemische compressor" die wordt geregeld door warmte en vanuit dit gezichtspunt is het de "pomp" van het systeem. Het bestaat uit een zonnecollector, een condensor of warmtewisselaar en een verdamper geplaatst in een koelkamer. De binnenkant van de collector is bekleed met een absorberende coating van actieve kool geïmpregneerd met methanol. Het koelvak is afgesloten en gevuld met water. Geactiveerde koolstof is in staat om veel methanoldamp bij normale temperatuur te adsorberen en ze te desorberen bij een hogere temperatuur (bij ongeveer 100 ° C). Overdag vallen de zonnestralen op de collector, verwarmen ze en wordt de methanol in de actieve kool gedesorbeerd. Tijdens het desorptieproces wordt vloeibare methanol, geabsorbeerd door de steenkool, verwarmd en omgezet in stoom. De methanoldamp wordt gecondenseerd en verzameld in de verdamper.

'S Nachts daalt de collectortemperatuur naar de omgevingstemperatuur en adsorbeert de actieve kool methanol via de verdamper. De vloeibare methanol in de verdamper wordt verdampt en absorbeert warmte van het water dat in de pan is opgevangen. Omdat adsorptie het proces van warmte-isolatie is, wordt de collector 's nachts effectief afgekoeld. Aldus produceert het koeladsorptiesysteem koude niet constant.

Helium kan ook in dit proces worden gebruikt. In dit geval zal de lancering van de "sorptiepomp" een temperatuur van 4 K (-269,15 ° C) hebben en bij hogere temperaturen werken. Een voorbeeld van een systeem met een dergelijk koelvermogen kunnen de koelers uit de AST-serie van Oxford Instruments zijn die werken op een mengsel van cryogene stoffen. De 3 He-damp wordt gepompt van het oppervlak van een mengsel van vloeistof 4 He en de 3 He-isotoop. Bij lage temperaturen (meestal 3 He wordt geadsorbeerd op het oppervlak van actieve kool.) Dan vindt de cyclus plaats bij een temperatuur van 20-40 K en keert 3 He terug naar het geconcentreerde medium van het vloeistofmengsel.Koeling vindt plaats op het moment van overgang 3 Hij van vloeistof naar damp. er zijn verschillende "pompen", een continue gasstroom is gegarandeerd en daarom constante koeling. Terwijl de ene sorptiepomp wordt hersteld, zal de andere werken. Een dergelijk systeem, bestaande uit slechts een paar elementen, ondersteunt een lage temperatuur van 10 mK (0,01 K).

Reactivering en herstel

Reactivering of herstel van actieve kool, is om het adsorberend vermogen van de gebruikte steenkool te herstellen door de absorptie van geabsorbeerde stoffen van het oppervlak.

In de industrie de meest gebruikelijke techniek van thermische reactivering. Dit proces bestaat uit 3 fasen:

• Het adsorbens wordt gedroogd bij een temperatuur van ongeveer 105 ° C;
• Ze worden gedesorbeerd en gescheiden bij hoge temperatuur (500-900 ° C), onder inerte atmosfeeromstandigheden.
• Organische resten worden belucht met een oxiderend gas (stoom of koolstofdioxide) bij een hoge temperatuur (800 ° C).

Thermische reductie is gebaseerd op de exotherme aard van adsorptie, waardoor desorptie, gedeeltelijke ontleding en polymerisatie van geadsorbeerd organisch materiaal wordt uitgevoerd. De laatste stap is gericht op het verwijderen van verkoolde organische resten gevormd in de poriën na de vorige fase en het reinigen van de poreuze structuur van kolen, waardoor de oorspronkelijke eigenschappen van het oppervlak worden hersteld. Hierna kan de adsorptietoren opnieuw worden gebruikt. Tijdens deze procedure brandt ongeveer 5-15% van het gewicht van de steenkool, waardoor de adsorptiecapaciteit wordt verminderd. Thermische reactivering is een energie-intensief proces, vanwege de noodzaak om hoge temperaturen te gebruiken, dus grote energie- en financiële kosten zijn vereist. Planten die afhankelijk zijn van de thermische terugwinning van actieve kool, moeten groot genoeg zijn om het economisch haalbaar te maken om dit proces in hun fabriek te organiseren. Dienovereenkomstig, niet genoeg grote planten, is het noodzakelijk om hun kolommen van verbruikte actieve kool naar gespecialiseerde centra te brengen voor reactivering, waardoor de toch al aanzienlijke uitstoot van kooldioxide wordt verhoogd.

Actieve kool die wordt gebruikt in consumentenproducten, zoals friteuses, water- of luchtfilters, kan op dezelfde manier worden gereactiveerd met behulp van beschikbare verwarmingsapparaten (bijvoorbeeld een oven, een grill-broodrooster of een gasbrander). De steenkool wordt verwijderd uit het papier of de plastic container, die kan smelten of verbranden en verwarmt totdat de onzuiverheden zijn verdampt en / of verbrand.

Andere manieren om te reactiveren

Schade aan het milieu en hoge energiekosten die ontstaan ​​bij het proces van thermische reductie van actieve kool, dienen als een stimulans om alternatieve reactiveringsmethoden te ontwikkelen die deze zouden verminderen. Hoewel sommige restauratiemethoden een object van academisch onderzoek blijven, zijn er alternatieven voor thermische reactivering die al in de industrie worden gebruikt. Momenteel omvatten deze de volgende soorten reactivering:

• chemische;
• microbiële;
• elektrochemische;
• echografie;
• natte oxidatie.