Активированный уголь производство: исходный материал и этапы изготовления

Производство активированного угля

Активированный уголь известен всем. Большинство знают о нем как о небольших черных таблетках, употребляемых при пищевых отравлениях – по принципу «дешево и сердито». Однако задумывался ли кто-нибудь, из чего делают активированный уголь, и как это происходит? Ведь этот процесс куда более сложный, чем может показаться на первый взгляд.

Что являет собой активированный уголь

Грубо говоря, активированный уголь – это углерод практически без примесей, имеющий вид очень легкого и очень пористого вещества. На самом деле, очень пористого – поверхность 1 грамма готового вещества в зависимости от способа изготовления может иметь поверхность от 500 до 1800 м² — только представьте, таблетка, которую вы принимаете, отравившись, имеет поверхность площадью более километра квадратного!

Изготовляют уголь из множества различных видов сырья, как минеральных, так и органических. Для разных марок и назначений это может быть древесный уголь, каменный уголь, нефтяной кокс, торф, скорлупа грецких и кокосовых орехов, плодовые косточки и многое другое. Медицинский активированный уголь производят именно из кокосового угля.

Сферы применения активированного угля в современной жизни

Сфера применения активированного угля весьма широка. О его свойствах знали еще в древности – на Руси его изготовляли в домашних условиях, чаще всего – из березовых поленьев; для этого даже не нужно было ничего делать – просто угли, оставшиеся после растопки бани, вносили в парилку для активации. По качествам этот прообраз не шел ни в какое сравнение с современными марками угля, однако уже тогда его использовали для лечения желудочных расстройств как у людей, так и у домашнего скота, фильтровали с его помощью воду и домашние алкогольные напитки, и многое другое.

В промышленных масштабах его впервые начали использовать военные. Активированный уголь стал ключевым элементом противогаза, разработанного Н.Д. Зелинским в годы Первой мировой войны – когда немецкие войска начали выпускать на поле боя хлор. Уголь в те годы благодаря своим абсорбирующим свойствам спас множество жизней.

В современном мире его применяют во множестве сфер:

• В пищевой промышленности (например, для очистки сахара)
• В химической промышленности в качестве катализатора реакций
• В медицине
• В фармацевтике
• В очистительных сооружениях для очистки воздуха и воды от промышленных отходов
• В бытовых фильтрах для питьевой воды

а также в многих других сферах.

Все дело в его свойствах – активированный уголь прекрасный абсорбент, очень легкий, очень эффективный, и главное – очень дешевый. Изготовлять его можно практически везде, технология производства хоть и непростая, но не требует длительного времени и чересчур сложных процессов – со всем справляются всего два аппарата. Сайт elgreloo.com предлагает вам ознакомиться с технологией изготовления активированного угля.

Промышленная технология производства активированного угля

Весь процесс производства активированного угля состоит из двух этапов:

1. Пиролиз (карбонизация)
2. Активация

Производство начинается с того, что сырье, будь то каменный уголь, торф или скорлупки, измельчают до частиц размером всего в несколько сантиметров. После этого его загружают в специальные печи для карбонизации. Существует несколько конструкций печей, применяемых для этой цели. Самые распространенные из них:

• Шахтные
• Вертикальные роторные
• Горизонтальные роторные
• Многополочные

Не смотря на различия конструкции, принцип действия у них один – сырье подвергается термической обработке без доступа кислорода. Температуры в печах предельно высокие – от 600 до 950 градусов по цельсию. В итоге углеродосодержащие сырье превращается в угольки наподобие тех, что остаются от дров после потухшего костра – они обладают первичной прочностью угля, однако у них очень небольшие поры, и абсорбируют вещества они достаточно плохо.

Для того, чтобы активированный уголь стал таковым, карбонизированное сырье проходит через еще один этап производства – непосредственно активацию. В итоге оно получает специфичную внутреннюю структуру, которая и отвечает за прекрасные адсорбционные свойства готового продукта.

Существует два способа активации. В первом варианте карбонизат пропитывают хлоридом цинка или карбонатом калия, а после нагревают до температуры около 600 градусов по Цельсию – опять же таки, без доступа кислорода. Активированный уголь вообще очень не любит открытый воздух – он стремительно окисляется и впитывает в себя сторонние вещества из воздуха, теряя свои свойства.

Второй, самый распространенный способ – наследие древнерусского способа активации, о котором упоминалось ранее. Карбонизированное сырье обрабатывают без доступа воздуха перегретым паром или же его смесью с углекислым газом. Для такой обработки нужна температура до 900 градусов по Цельсию, которой добиться уже сложнее – а потому был создан аппарат, использующий свойства самого угля для его активации. В аппаратах этой конструкции в зону активации пропускается строго дозированное количество воздуха, благодаря чему часть угля самовозгорается – и создает необходимую для активации температуру. Этот способ, впрочем, применяется нечасто, так как существенно снижает выход готового продукта.

Далее все достаточно просто – готовый активированный уголь охлаждают, сортируют, при необходимости подвергают дополнительной обработке, измельчают и упаковывают в том виде, в котором мы его знаем.

Еще статьи которые могут вас заинтересовать:

Справочная информация, Китай

БЫСТРЫЙ ПЕРЕХОД : История и культура КитаяТитульная страница сайтаНовостиТорговая площадкаКарта сайтаКаталог производителейО КОМПАНИИФотографии КитаяВаши запросыВыставки в Китае и миреЗаконодательство КНРСДЕЛАТЬ ДЕНЬГИ В КИТАЕ

Путь по сайту: Главная / Торговая площадка / МИНИ-ЗАВОДЫ / Производство угля / Уголь активированный : производство / Справочная информация Сырье для производства активированного угля   Активированные угли могут быть получены из разнообразного углеродсодержащего сырья — древесины, каменного и бурого угля, торфа и т. п. В промышленном производстве активированных углей в качестве сырья чаще всего используется каменный уголь, скорлупа кокосовых орехов и древесина. Активированный уголь – это адсорбент Свойства адсорбента зависят от: площади поверхности, размера пор, структуры распределения пор. Адсорбируемое вещество – это вещество, которое должно быть адсорбировано (удалено из воды). Очень важно знать характеристики адсорбируемого вещества, так как по ним можно установить размеры и конфигурацию молекул адсорбируемого вещества. Знать размеры молекул важно по трем причинам: с ростом размеров молекул падает растворимость вещества; с ростом размеров молекул падает адсорбция, так как молекулы не могут проникнуть в поры адсорбента; чем больше молекулы, тем больше требуется времени для их прохождения в поры. Активированный уголь обычно применяется в трех формах: порошковый AC (PAC), гранулированный AC (GAC), прессованный AC (EAC). PAC в основном состоит из частиц, меньших 80 mesh (mesh – ячейка, 80 mesh соответствует диаметру ячеек в 0,177 мм) и используется в основном для очистки жидкостей в пекарной промышленности. PAC смешивается с водой и после адсорбирования примесей пропускается через механический фильтр или осаждается. GAC в основном формируется из частиц угля больших 50 mesh (0,297 мм) и используется для очистки жидкостей (воды и жидких продуктов) и газов. Иногда отработанный GAC (для некоторых применений) может быть реактивирован и вновь использоваться. Зерна EAC производятся в форме цилиндров и используются для очистки газов, в качестве катализатора и при восстановлении золота. Способ применения EAC аналогичен GAC. Зерна EAC тяжелее гранул GAC. EAC, как и GAC, может быть реактивирован и вновь использоваться. Производство активированного угля и его применение   Сначала углеродсодержащее сырье подвергают карбонизации — обжигу при высокой температуре в инертной атмосфере без доступа воздуха. Однако полученный карбонизат обладает плохими адсорбционными свойствами, поскольку размеры его пор невелики и внутренняя площадь поверхности мала. Поэтому карбонизат подвергают активации для получения специфической структуры пор и улучшения адсорбционных свойств. Лучшее сырьё для производства активированного угля – опилки. Для получения 5-6 тонн активированного угля надо 50-52 куб.м в день, 1400-1500 куб.м в месяц, толщина фракции:10—80 мм зольность:≤2% влажность:30% Лучше использовать сосновые и еловые опилки. Хороший уголь можно получать из бурого угля и торфа верхового, несколько хуже по качеству уголь получается из низового торфа и перемолотых стеблей соломы, кукурузы, тростника и других травянистых растений. Сложнее работать с каменными углями, так как при переходе температуры в 450 градусов Цельсия, каменный уголь становится полужидким и текучим. Происходит его спекание и дальнейшее коксование, а не активация. То есть процесс должен находится под постоянным контролем персонала. Активация Активация углей может осуществляться двумя способами. Первый способ посредством обработки водяным паром. Мы производим оборудование по активации водяным паром.. Активация водяным паром проводится при температуре 700 — 1000 °C в строго контролируемых условиях. При этом на поверхности пор происходит химическая реакция между водяным паром и углем, в результате чего образуется развитая структура пор и увеличивается внутренняя поверхность угля. С помощью такого процесса можно получать угли, обладающие различными адсорбционными свойствами. Активация водяным паром позволяет получать угли с внутренней площадью поверхности до 1500 м2 на грамм угля. Благодаря этой огромной площади поверхности активированные угли являются прекрасными адсорбентами. Тем не менее, не вся эта площадь может быть доступна для адсорбции, поскольку крупные молекулы адсорбируемых веществ не могут проникать в поры малого размера. Второй способ обработка углей специальными химическими реагентами для активации, этот способ значительно дороже. Активирующая составляющая   Сырье Объем добавок, не менее, согласно Гостам КНР Молекулярная формула Стандарт Фосфорная кислота 1% — 900 кг h4PO4 GB2091—80 Серная кислота 1% — 900 кг h3SO4 GB625—89 Соляная кислота 1% — 900 кг HCL GB622—89 Вода 40 тонн на тонну угля h3O Углесодержащие вещества активируются высокотемпературным (800-1000°C) паром или обезвоживающими химикатами. Химическая активация заключается в нагреве исходного материала до 400-500°C в присутствии сильного химического обезвоживающего агента (фосфорная кислота, хлорид цинка или др.). Большинство материалов после этого подвергается кислотной промывке. Кислотная промывка удаляет металлы, золу и другие растворимые в воде примеси (например, кремний), которые могут вымываться при эксплуатации.   Структура пор   В активных углях различают три разновидности пор — макропоры, переходные поры и микропоры, которые отличаются механизмом сорбции паров и газов. Макропоры — это наиболее крупные поры. У них очень большой верхний предел радиуса кривизны (около 2000 нм), нижний предел — около 100 нм. Заполнения их вследствие капиллярной конденсации паров не происходит. Удельный объем макропор находится в интервале 0,2—0,8 см3/г, удельная поверхность 0,5—2 м2/г. Следовательно, адсорбция на поверхности макропор не представляет практического интереса. Их поверхность равноценна поверхности непористых углеродных сорбентов с близкой химической природой, а сами поры выполняют роль каналов для проникновения веществ в глубь сорбента. Переходные поры значительно меньше макропор, радиус их кривизны от 1,5 до 100 нм, т. е. он значительно больше, чем размеры адсорбируемых молекул. Удельный объем переходных пор сравнительно невелик — от 0,02 до 0,10 см3/г, удельная поверхность от 20 до 70 м2/г. Заполнение объема этих пор уже возможно капиллярной конденсацией паров. При давлениях (концентрациях) ниже соответствующих капиллярной конденсации на поверхности переходных пор может происходить адсорбция паров. Микропоры — самые мелкие поры активных углей, имеющие радиус меньше 1,5 нм, соизмеримый с размером адсорбируемых молекул. В отличие от первых двух видов нор, в микропорах весь объем пор представляет пространство, в котором проявляется адсорбционное поле, поэтому представление о послойном заполнении и о поверхности микропор теряет физический смысл. Удельный объем микропор активных углей 0,20—0,60 см3/г. Таким образом, микропорам принадлежит определяющая роль в процессах адсорбции. Параметры получаемого угля   Характеристика сырья Сырьё опилки Для производства 1 тонны активированного угля необходимо 4 тонны каменного угля Потребность воды в час 100 м3/час Потребность в дополнительном топливе 1 тонна в час Потребность в электрической энергии 2400 кВт Стандарт продукции Активированный уголь Количество зерен размером 1 мм < 1,0 Количество зерен размером 1 – 3,5 мм >96,5 Количество зерен размером 3,5-5 мм < 2,5 Содержание влаги <10,0 Содержание золы < 8,0 Пористость (по ацетону) > 74 Статическая активность по хлору >35 Масса 1 л угля, которая должна быть не больше 220 г (при определении без уплотнения). Топливные гранулы из пыли углей Размеры 30-60 мм Плотность Зависит от качества угля, но не менее 1,80 гр. на см. куб Теплоотдача Не менее 4500 ккал Выписка из ГОСТа РФ Для определения достоверности полученных результатов используют следующие значения: — Повторяемость — точность метода определения йодного числа активированного угля в пределах значений 600-1450 мг/г составляет ±5,6% от среднего результата, измеренного в миллиграммах на 1 г угля. Если два результата получены в одной и той же лаборатории и отличаются более чем на 5,6%, такое определение не может считаться достоверным. Выписка из ГОСТа РФ Для определения достоверности полученных результатов используют следующие значения: — Воспроизводимость — межлабораторная точность метода определения йодного числа, значение которого находится в пределах значений 600-1450 мг/г, составляет ±10,2% от среднего значения, измеренного в миллиграммах на 1 г активированного угля. Если результаты, определенные в двух разных лабораториях, отличаются более чем на 10,2%, такое определение не может считаться достоверным. Уголь, полученный из березы, может иметь йодистое число От 1200 до 1500 Уголь, полученный из косточек, может иметь йодистое число 1100 кокосовый орех 1400-1500 из фруктов Уголь из таежного ореха, может иметь йодистое число Не более 1000 Уголь из кокса, полученного из каменного углей, может иметь йодистое число 500-600 Уголь из антрацита Донбасса, может иметь йодистое число 1300-1400 Уголь бездымный обогащенный в Центральной Азии, может иметь йодистое число 750-800 Уголь бездымный необогащенный из Центральной Азии, может иметь йодистое число 550-600 Уголь из торфа низового, может иметь йодистое число 900-1000 Уголь из торфа верхового, может иметь йодистое число 700-1100 Уголь из опилок хвойных пород, может иметь йодистое число 900-1000 Уголь активированный из отходов сх: стебли камыша, хлопчатника, конопли, кукурузы, соломы злаков, шелухи риса, сои, ржи. 900-1100 Уголь активированный из вторичной переработанной резины автопокрышек, может иметь йодистое число 450-500 Уголь активированный CAS No. 16291-96-6 Область применения активных углей Химическая промышленность: Очистка органических кислот Адсорбция органических соединений из растворов Рекуперация органических растворителей Адсорбция паров и газов органических веществ Очистка минеральных масел Очистка электролитов, гальванопроизводство Изготовление электродов Основа палладиевого катализатора Основа катализатора для синтеза винилхлорида Основа катализатора для синтеза винилацетата Пищевая промышленность: Очистка ликероводочных изделий Обесцвечивание сахарных сиропов Очистка крахмалопаточных растворов Очистка ксилита и ксилитана Производство органических кислот (лимонная, молочная и др.) Очистка и отделка растительного и животного масла и жиров Очистка ликероводочных изделий Слабоалкогольных и газированных напитков Очистка крахмалопаточных растворов, глюкозы, глюкозо-галактозных сиропов, лактулозы Осветление и дезодорация пищевых масел и жиров Производство лимонной, молочной, пропионовой и др. органических кислот Обесцвечивание сахарных сиропов, ксилита Производство карамели Фармацевтическая промышленность: Очистка растворов при производстве мед препаратов Производство синтетического каучука и поливинилхлоридных смол Основа при изготовлении катализаторов Гемосорбент для медицинской промышленности Носитель БАВ Производство антибиотиков Производство кровезаменителей Производство угольных таблеток Производство глюконата кальция, хлористого натрия Производство таблеток «Аллохол» Производство церебролизина Производство гепарина Промышленная очистка Очистка паров и газов Сероочистка и очистка технологических растворов при добыче и переработке газа Очистка растворов, паров, газов при переработке нефти Производство минеральных масел, химреактивов и лакокрасочных изделий Ликвидация разливов нефти и нефтепродуктов Очистка парового конденсата и котловых вод Очистка промышленных газов и вентвыбросов Производство стекловидного тела Очистка вентвыбросов и воздуха от вредных газов Топливно-энергетическая промышленность: Очистка парового конденсата Очистка оборотных вод Нефте — газодобывающая и перерабатывающая промышленность: Сероочистка и очистка технологических растворов при добыче и переработке газа Очистка растворов, паров, газов при переработке нефти Ликвидация разливов нефти и нефтепродуктов Металлургическая промышленность: Извлечение золота из цианистых пульп и других растворов Флотация руд полезных ископаемых Извлечение драгоценных металлов Охрана окружающей среды: Подготовка питьевой воды Снаряжение фильтров доочистки питьевой воды Очистка сточных вод Применение активированного угля в водоподготовке Предназначен для удаления растворенных органических веществ и улучшения вкусовых качеств воды (удаление запахов и привкусов).   © Авторское право принадлежит «Мега Пауэр Гонконг Груп Лимитед». Все права защищены. E-mail: [email protected]. Tel: 86 13903612274 В случае использования ссылка на сайт обязательна

Сырье для производства активированного угля

Сырье для производства активированного угля

Активированные угли могут быть получены из разнообразного углеродсодержащего сырья: древесины, каменного и бурого угля, торфа и т. п.

В промышленном производстве активированных углей в качестве сырья чаще всего используются каменный уголь, скорлупа кокосовых орехов и древесина.

Сначала углеродсодержащее сырье подвергают карбонизации – обжигу при высокой температуре в инертной атмосфере без доступа воздуха. Однако полученный карбонизат обладает плохими адсорбционными свойствами, поскольку размеры его пор невелики и внутренняя площадь поверхности мала. Поэтому карбонизат подвергают активации для получения специфической структуры пор и улучшения адсорбционных свойств. Сущность процесса активации состоит во вскрытии пор, находящихся в углеродном материале в закрытом состоянии.

Активация углей может осуществляться посредством обработки водяным паром или специальными химическими реагентами. Активация водяным паром проводится при температуре 800–1000 °C в строго контролируемых условиях. При этом на поверхности пор происходит химическая реакция между водяным паром и углем, в результате чего образуется развитая структура пор и увеличивается внутренняя поверхность угля. С помощью такого процесса можно получать угли, обладающие различными адсорбционными свойствами.

Активация водяным паром позволяет получать угли с внутренней площадью поверхности до 1 500 м² на грамм угля. Благодаря этой огромной площади контакта активированные угли являются прекрасными адсорбентами. Тем не менее не вся эта площадь может быть доступна для адсорбции, поскольку крупные молекулы адсорбируемых веществ не могут проникать в поры малого размера.

Древесный уголь получают при сжигании растительного материала, в большинстве своем – дерева. Производится он достаточно широко в развивающихся странах, где до сих пор древесина используется в качестве топлива для приготовления пищи и обогрева. Древесный уголь образуется путем нагревания древесины при определенной температуре в отсутствие кислорода. Все, что остается после этого процесса, является черным углеродным материалом – углем.

Так как эффективность процесса адсорбции напрямую зависит от площади поверхности соприкосновения угля и среды, врачи рекомендуют в медицинских целях при отравлениях принимать активированный уголь в виде взвеси порошка в воде.

Некоторые фанатики «натурального происхождения продуктов» предпочитают готовить самостоятельно активированный уголь, который потом может приниматься внутрь, использоваться в водных фильтрах или для очистки продуктов перегонки.

Чтобы изготовить активированный уголь самому, рекомендуется использовать кору таких деревьев, как:

? береза,

? дуб,

? ель,

? ольха,

? осина,

? сосна,

? тополь.

Возраст этих деревьев не должен превышать пятидесяти лет. Кору деревьев необходимо очистить от древесины, сердцевины, сучков. Очищенная кора сжигается на костре до исчезновения огня. Угли, которые появляются в результате сгорания, нужно собрать, выбирая самые большие из них.

Стряхнув золу и пыль, следует поместить угли в посуду, закрыть плотно крышкой и дать им остыть. Как только угольки охладятся, нужно снова очистить их от пыли. В очищенном виде истолочь их в ступе до мелких (не очень) гранул и обязательно просеять. Активированный уголь домашнего производства готов!

Читать книгу целиком

Следующая глава >

Активированный уголь — Википедия

Активированный уголь — пористое вещество, которое получают из различных углеродосодержащих материалов органического происхождения: древесного угля (марки активированного угля БАУ-А, ОУ-А, ДАК^[1] и др.), каменноугольного кокса (марки активированного угля АГ-3, АГ-5, АР и др.), нефтяного кокса, скорлупы кокосовых орехов и других материалов. Содержит огромное количество пор и поэтому имеет очень большую удельную поверхность на единицу массы, вследствие чего обладает высокой адсорбционной способностью. В зависимости от технологии изготовления, 1 грамм активированного угля может иметь поверхность от 500 до 1500 м²^[2]. Впервые синтезирован Николаем Дмитриевичем Зелинским (1915 г.), использован им в противогазах как универсальное средство химической защиты^[3], а позже — в качестве гетерогенного катализатора. Применяют в медицине и промышленности для очистки, разделения и извлечения различных веществ.

Химические свойства и модифицирование

Обычный активированный уголь является довольно реакционноспособным соединением, способным к окислению кислородом воздуха и кислородной плазмой^{[4][5][6][7][8][9][10][11]}, водяным паром^[12][13][14], а также углекислым газом^[8] и озоном^[15][16][17]. Окисление в жидкой фазе проводят целым рядом реагентов (HNO₃, H₂O₂, KMnO₄)^[18][19][20]. За счёт образования большого количества основных и кислотных групп на поверхности окисленного угля его адсорбционные и другие свойства могут существенно отличаться от неокисленного^[21]. Модифицированный азотом уголь получают либо исходя из азотсодержащих природных веществ, либо из полимеров^[22][23], либо обработкой угля азотсодержащими реагентами^[24][25][26]. Также уголь способен взаимодействовать с хлором^[27][28] бромом^[29] и фтором^[30]. Важное значение имеет серосодержащий уголь, который синтезируют разными путями^[31][32] В последнее время химические свойства угля принято объяснять наличием на его поверхности активной двойной связи^[17][33][34]. Химически модифицированный уголь находит применение в качестве катализаторов, носителей для катализаторов, селективных адсорбентов, в получении особо чистых веществ, в качестве электродов литиевых аккумуляторов.

Механизмы действия

Есть два основных механизма, которыми активизированный углерод удаляет загрязнители из воды: адсорбция и каталитическое окисление. Органические соединения удаляются адсорбцией, а окислители, такие, как хлор и хлорамин, удаляются каталитическим окислением.

Производство

В качестве сырья в производстве активированного угля используются материалы органического происхождения: древесина, каменный уголь, битумный уголь, скорлупа кокосовых орехов и др. Указанное сырьё сначала обугливают, затем подвергают активации.

Сущность активации состоит во вскрытии пор, находящихся в углеродном материале в закрытом состоянии. Это делается либо термохимически (предварительно материал пропитывают раствором хлорида цинка, карбоната калия или некоторыми другими соединениями, и нагревают без доступа воздуха), либо путём обработки перегретым паром или углекислым газом или их смесью при температуре 800—850 °C. В последнем случае технически сложно получить парогазовый агент, имеющий такую температуру. Широко распространён приём подачи в аппарат для активации одновременно с насыщенным паром ограниченного количества воздуха. Часть угля сгорает, и в реакционном пространстве достигается необходимая температура. Выход активированного угля в этом варианте процесса заметно снижается. Значение удельной поверхности пор у лучших марок активированных углей может достигать 1800—2200 м² на 1 г угля.^[2] Различают макро-, мезо- и микропоры. В зависимости от размеров молекул, которые нужно удержать на поверхности угля, уголь должен изготавливаться с разными соотношениями размеров пор.

Применение

В противогазах

Классический пример использования активированного угля связан с использованием его в средствах индивидуальной защиты органов дыхания. Противогаз, разработанный Н. Д. Зелинским, спас множество жизней солдат в Первой мировой войне после применения кайзеровской Германией боевых отравляющих веществ. К 1916 году он был принят на вооружение почти во всех европейских армиях.

При производстве сахара

Первоначально для очистки сахарного сиропа от красящих веществ при сахароварении использовалась костная мука. Однако этот сахар не следовало употреблять в пост, как имеющий животное происхождение. Сахарозаводчики начали выпускать «постный сахар», который либо не очищался и имел вид цветных помадок, либо чистился через древесный уголь.

Для производства органического удобрения терра прета

Терра прета — компостирование органических отходов жизнедеятельности человека и животных методом силосования с использованием низкотемпературного активированного древесного угля. Полученный силокомпост доводится до кондиции компостными дождевыми червями либо поверхностно вносится в почву с последующим мульчированием.

Другие области применения

Активированный уголь применяется в медицине, химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Фильтры, содержащие активированный уголь, используются во многих современных моделях устройств для очистки питьевой воды.

Характеристики активированного угля

Размер пор

Определяющее влияние на структуру пор активированных углей оказывают исходные материалы для их получения. Активированные угли на основе скорлупы кокосов характеризуются большей долей микропор (пор диаметром до 2 нм), на основе каменного угля — большей долей мезопор (2—50 нм). Большая доля макропор (более 50 нм) характерна для активированных углей на основе древесины.

Микропоры особенно хорошо подходят для адсорбции молекул небольшого размера, а мезопоры — для адсорбции более крупных органических молекул.

Иодное число (иодный индекс)

Иодное число — основной параметр, характеризующий площадь поверхности пор и, как следствие, сорбционную ёмкость угля. Определяется массой иода, которую может сорбировать единица массы угля (мг/г). Метод основан на сорбции углем мономолекулярного слоя иода. Более высокое число указывает на более высокую степень активации, типовое значение показателя — 500—1200 мг/г. Численное значение иодного числа примерно соответствует удельной площади поверхности пор, измеренной в м²/г.

Твёрдость

Это мера сопротивления активированного угля истиранию. Это важный параметр активированного угля, необходимый для поддержания его физической целостности и противостояния фрикционным силам, процессу обратной промывки и т. д. Есть значительные различия в твердости активированного угля, в зависимости от сырья и уровня активности.

Гранулометрический состав

Чем меньше размер частицы активированного угля, тем лучше доступ к поверхности и быстрее происходит адсорбция. В системах фазы пара это нужно учитывать при снижении давления, которое затронет затраты энергии. Внимательное рассмотрение гранулометрического состава может обеспечить существенную операционную выгоду.

Фармакология

Оказывает энтеросорбирующее, дезинтоксикационное и противодиарейное действие.

Относится к группе поливалентных физико-химических антидотов, обладает большой поверхностной активностью, адсорбирует яды и токсины из желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) до их всасывания, алкалоиды, гликозиды, барбитураты и др. снотворные, лекарственные средства для общей анестезии, соли тяжёлых металлов, токсины бактериального, растительного, животного происхождения, производные фенола, синильной кислоты, сульфаниламиды, газы. Активен как сорбент при гемоперфузии. Слабо адсорбирует кислоты и щёлочи, а также соли железа, цианиды, малатион, метанол, этиленгликоль. Не раздражает слизистые оболочки. При лечении интоксикаций необходимо создать избыток угля в желудке (до его промывания) и в кишечнике (после промывания желудка). Уменьшение концентрации угля в среде способствует десорбции связанного вещества и его всасыванию (для предупреждения резорбции освободившегося вещества рекомендуется повторное промывание желудка и назначение угля). Наличие пищевых масс в ЖКТ требует введения в высоких дозах, так как содержимое ЖКТ сорбируется углем и его активность снижается. Если отравление вызвано веществами, участвующими в энтерогепатической циркуляции (сердечные гликозиды, индометацин, морфин и др. опиаты), необходимо применять уголь в течение нескольких дней. Особенно эффективен в качестве сорбента при гемоперфузии в случаях острых отравлений барбитуратами, глютатимидом, теофиллином. Снижает эффективность одновременно принимаемых лекарственных средств, уменьшает эффективность лекарственных средств, действующих на слизистую оболочку ЖКТ (в том числе ипекакуаны и термопсиса).

Назначается при следующих показаниях: дезинтоксикация при повышенной кислотности желудочного сока при экзо- и эндогенных интоксикациях: диспепсия, метеоризм, процессы гниения, брожения, гиперсекреция слизи, HCl, желудочного сока, диарея; отравление алкалоидами, гликозидами, солями тяжёлых металлов, пищевая интоксикация; пищевая токсикоинфекция, дизентерия, сальмонеллёз, ожоговая болезнь в стадии токсемии и септикотоксемии; почечная недостаточность, хронический гепатит, острый вирусный гепатит, цирроз печени, атопический дерматит, бронхиальная астма, гастрит, хронический холецистит, энтероколит, холецистопанкреатит; отравления химическими соединениями и лекарственными средствами (в том числе фосфорорганическими и хлорорганическими соединениями, психоактивными лекарственными средствами), аллергические заболевания, нарушения обмена веществ, алкогольный абстинентный синдром; интоксикация у онкологических больных на фоне лучевой и химиотерапии; подготовка к рентгенологическим и эндоскопическим исследованиям (для уменьшения содержания газов в кишечнике).

Противопоказан при язвенных поражениях желудочно-кишечного тракта (в том числе язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки, неспецифическом язвенном колите), кровотечениях из ЖКТ, одновременном назначении антитоксических лекарственных средств, эффект которых развивается после всасывания (метионин и др.).

В качестве побочных эффектов называются диспепсия, запоры или диарея; при длительном применении — гиповитаминоз, снижение всасывания из ЖКТ питательных веществ (жиров, белков), гормонов. При гемоперфузии через активированный уголь — тромбоэмболия, геморрагии, гипогликемия, гипокальциемия, гипотермия, снижение артериального давления.

Ссылки

Примечания

1. ↑ ГОСТ 6217-74
2. ↑ ^{1 2} Водоподготовка: Справочник. // Под ред. С. Е. Беликова. М.: Аква-Терм, 2007. — 240 с.
3. ↑ Проф. Зелинский и Садиков. Уголь как противогаз. Петроград.1918, с4-5
4. ↑ Gomez-Serrano V., Piriz-Almeida F., Duran-Valle C.J., Pastor-Villegas J. Formation of oxygen structures by air activation. A studu by FT-IR spectroscopy // Carbon. — 1999. — V.37. — P. 1517—1528
5. ↑ Machnikowski J., Kaczmarska H., Gerus-Piasecka I., Diez M.A., Alvarez R., Garcia R. Structural modification of coal-tar pitch fractions during mild oxidation — relevance to carbonization behavior // Carbon. — 2002. — V.40. — P. 1937—1947
6. ↑ Petrov N., Budinova T., Razvigorova M., Ekinci E., Yardim F., Minkova V. Preparation and characterization of carbon adsorbents from furfural // Carbon — 2000. — V. 38, № 15. — P. 2069—2075
7. ↑ Garcia A. B., Martinez-Alonso A., Leon C. A., Tascon J. M. D. Modification of the surface properties of an activated carbon by oxygen plasma treatment // Fuel. — 1998. — V. 77, № 1 — P. 613—624
8. ↑ ^{1 2} Saha B., Tai M.H., Streat M. Study of activated carbon after oxidation and subsequent treatment characterization // Process safety and environmental protection — 2001. — V.79, № B4. — P. 211—217
9. ↑ Polovina M., Babic B., Kaluderovic B., Dekanski A. Surface characterization of oxidized activated carbon cloth // Carbon −1997. — V.35, № 8. — P.1047-1052
10. ↑ Fanning P.E., Vannice M.A. A DRIFTS study of the formation of surface groups on carbon by oxidation // Carbon — 1993. — V.31, № 5. — P.721-730
11. ↑ Youssef A.M., Abdelbary E.M., Samra S.E., Dowidar A.M. Surface-properties of carbons obtained from polyvinyl-chloride // Ind. J. of Chem. section a-inorganic bio-inorganic physical theoretical & analytical chemistry — 1991. — V. 30, № 10. — P. 839—843
12. ↑ Arriagada R., Garcia R., Molina-Sabio M., Rodriguez-Reinoso F. Effect of steam activation on the porosity and chemical nature of activated carbons from Eucalyptus globulus and peach stones // Microporous Mat. — 1997. — V.8, № 3—4. — P.123—130
13. ↑ Molina-Sabio M., Gonzalez M.T., Rodriguez-Reinoso F., Sepulveda-Escribano A. Effect of steam and carbon dioxide activation in the micropore size distribution of activated carbon // Carbon — 1996. — V.34, № 4. — P.505—509
14. ↑ Bradley RH, Sutherland I, Sheng E Carbon surface: Area, porosity, chemistry, and energy // J. of colloid and interface science — 1996. — V. 179, № 2. — P. 561—569
15. ↑ Sutherland I., Sheng E., Braley R.H., Freakley P.K. Effects of ozone oxidation on carbon black surfaces // J. Mater. Sci. — 1996. — V. 31. — P. 5651—5655
16. ↑ Rivera-Utrilla J; Sanchez-Polo M. The role of dispersive and electrostatic interactions in the aqueous phase adsorption of naphthalenesulphonic acids on ozone-treated activated carbons // Carbon — 2002. — V.40, № 14. — P. 2685—2691
17. ↑ ^{1 2} Valdes H., Sanchez-Polo M., Rivera-Utrilla J., and Zaror C.A. Effect of Ozone Treatment on Surface Properties of Activated Carbon // Langmuir — 2002. — V. 18. — P. 2111—2116
18. ↑ Pradhan B.K., Sandle N.K. Effect of different oxidizing agent treatments on the surface properties of activated carbons // Carbon. — 1999. — V. 37, № 8. — P. 1323—1332
19. ↑ Acedo-Ramos M., Gomez-Serrano V., Valenzuella-Calahorro C., and Lopez-Peinado A. J. Oxydation of activated carbon in liquid phase. Study by FT-IR // Spectroscopy letters. — 1993. — V. 26(6). — P. 1117—1137
20. ↑ Gomez-Serrano V., Acedo-Ramos M., Lopez-Peinado A.J., Valenzuela-Calahorro C. Stability towards heating and outgassing of activated carbon oxidized in the liquid-phase // Thermochimica Acta. — 1991. — V.176. — P.129-140
21. ↑ Тарковская, И. А. Окисленный уголь Текст.: учеб. пособие для вузов / И. А. Тарковская; Киев: Наукова думка. 1981. — 200 с
22. ↑ Stőhr B., Boehm H.P., Schlőgl R. Enhancement of the catalytic activiti of activated carbons in oxidation reactions by termal treatment with ammonia or hydrogen cyanide and observation of a superoxide species as a posible intermediate // Carbon. — 1991. — Vol. 26, № 6. — P. 707—720
23. ↑ Biniak S., Szymański G., Siedlewski J., Światkowski A. The characterizaíion of activated carbons with oxygen and nitrogen surface groups // Carbón. — 1997. — Vol.35, № 12. — P. 1799—1810
24. ↑ Boudou J.P., Chehimi M., Broniek E., Siemieniewska T., Bimer J. Adsorption of H₂S or SO₂ on an activated carbon cloth modified by ammonia treatment // Carbon. — 2003. — Vol. 41, № 10. — P. 1999—2007
25. ↑ Sano H., Ogawa H. Preparation and application nitrogen containing active carbons // Osaka Kogyo Gijutsu Shirenjo. — 1975. — Vol. 26, № 5. — P.2084—2086
26. ↑ ScienceDirect.com — Applied Catalysis A: General — The influence of surface functionalization of activated carbon on palladium dispersion and catalytic activity in hydrogen ox …
27. ↑ ScienceDirect.com — Carbon — The effect of chlorination on surface properties of activated carbon
28. ↑ XPS study of the halogenation of carbon black—Part 2. Chlorination
29. ↑ ScienceDirect.com — Carbon — XPS Study of the halogenation of carbon black-part 1. Bromination
30. ↑ Fluorination of carbon blacks: An X-ray photoelectron spectroscopy study: III. Fluorination of different carbon blacks with gaseous fluorine at temperatures below 100 °C influ…
31. ↑ ScienceDirect.com — Carbon — Formation of carbon black-sulfur surface derivatives by reaction with P2S5
32. ↑ ScienceDirect.com — Fuel — Sulfonic groups anchored on mesoporous carbon Starbons-300 and its use for the esterification of oleic acid
33. ↑ ScienceDirect.com — Catalysis Communications — Efficient carbon-based acid catalysts for the propan-2-ol dehydration
34. ↑ Chemical reactions of double bonds in activated carbon: microwave and bromination methods — Chemical Communications (RSC Publishing)

См. также

Ссылки

Активированный уголь в производстве — Справочник химика 21     В мировой практике во все большей степени проявляется тенденция применения для доочистки бытовых и промышленных стоков метода адсорбции. В качестве поглотителей используют цеолиты, силикагель, алюмогель, органические сорбенты и активированный уголь, причем последний сорбент играет ведущую роль. Так, в США, например, объем производства активированного угля с 1952 г. по 1970 г. возрос более чем в три раза. Активированный уголь можно использовать для извлечения из стоков таких продуктов, как сероуглерод, поверхностно-активные вещества, (Отходы производства капролактама, различные красители, фенол, нефть и др. В ряде случаев адсорбция активированным углем позволяет не только очищать стоки, но и утилизировать уловленные продукты. В частности, разработан процесс извлечения и утилизации сероуглерода из сточных вод производства искусственных волокон. Один из вариантов очистки сточных вод, основанный на сорбции акти- [c.55]
    Активированный уголь применяют для обесцвечивания жидкостей, окрашенных нежелательными примесями, для удаления из растворов посторонних растворенных веществ, для поглощения газов, для устранения неприятных запахов. Он находит поэтому широкое применение в спирто-водочном производстве, на сахаро-рафинадных заводах, в медицине в качестве противоядия, дезинфицирующего и дезодорирующего средства и т. д. В ряде производств активированный уголь применяют для поглощения из воздуха паров растворителей, например бензола, бензина и др. Особенно большое значение активированный уголь имеет в противохимической защите. Он входит в обязательную составную часть любого противогаза или фильтра-поглотителя для газоубежищ. Влажные поглотители, как торф или земля, не обеспечивают такой надежной и безопасной защиты от отравляющих веществ, как активированный уголь. [c.131]

    В производстве винилхлорида гидрохлорированием ацетилена в качестве катализатора используется сулема, нанесенная на активированный уголь в количестве 8-10 масс.%. В присутствии влаги возможно образование металлической ртути  [c.93]

    Для предотвращения коррозии и вспенивания. раствора даже при высокой культуре производства около 10% регенерированного раствора МЭА должно пройти через фильтры. В качестве фильтрующих агентов используют ткани, целлюлозу, активированный уголь и др. Иногда целесообразно фильтровать и насыщенный раствор. [c.173]

    Проверка показала, что метод окисления сернистым ангидридом, успещно применяемый в других отраслях производства (1),. по ряду причин не может быть использован для очистки вод нефтепереработки. Тот же вывод был сделан относительно аэрации с гидроокисью железа. Единственным способом (из числа проверенных), пригодным, по мнению авторов, для очистки барометрических вод АВТ, оказался способ аэрации с применением в качестве адсорбента сероводорода активированного угля. По предлагаемой ВОДГЕО схеме [2] очистку следует проводить в аэрационном бассейне, снабженном фильтросами и рассчитанным на пребывание в нем жидкости в течение одного часа. Экспериментально показано, что за это время из подкисленной до pH = 4 — 4,5 воды сероводород выдувается воздухом полностью. Отработанный активированный уголь после отмывки от серы раствором сульфида аммония, пропарки и прокалки восстанавливает свои первоначальные свойства. [c.206]

    Уголь адсорбирует все газы, включая инертные, но неодинаково. Чем легче сжижается газ, тем сильнее он адсорбируется. Адсорбированный углем газ можно извлечь из него, нагревая уголь. Этим пользуются для регенерации угля, т. е. возвращения ему способности к адсорбции. Уголь применяется в производстве сахара и спирта для очистки их от примесей. В аптеках активированный уголь продается в виде таблеток под названием карболен . Они принимаются внутрь для удаления из желудка растворенных вредных веществ. Активированный уголь используется в угольных противогазах для защиты дыхательных путей от вредных примесей воздуха. [c.91]

    В технике очистки газа в зависимости от агрегатного состояния поглотителя различают два способа очистки сухой и мокрый. При сухих способах применяются твердые поглотители гидрат окиси железа, имеющийся в болотной руде, активированный уголь, окись цинка, шлам алюминиевого производства, цеолиты. [c.105]

    С самого зарождения нефтяной промышленности была признана важность облагораживания сырья и производства более ценных продуктов. В начальный период нефть разделяли периодической перегонкой на ряд фракций, различавшихся по температурам кипения и плотности. Природный газ пропускали через адсорбент (активированный уголь) для выделения газового бензина И получения сухого газа. Примитивные периодические установки постепенно вытеснялись трубчатками и абсорбционными установками непрерывного действия, которые, хотя и значительно более совершенны, чем прежние, все еще не обеспечивают достаточно четкого разделения. [c.48]

    О. Ю. Магидсон избрал метод адсорбции В качестве адсорбента вначале применялся крахмал, но это удорожало производство йода, поэтому в дальнейшем в качестве адсорбента был предложен активированный уголь. [c.74]

    Процессы адсорбции играют больщую роль при гетерогенном катализе с твердым катализатором. С помощью адсорбции очищают газы и растворы от нежелательных примесей или загрязнений, например активированный уголь в противогазах, процессы осветления и обесцвечивания растворов в производстве сахара, глюкозы, нефтепродуктов, фармацевтических препаратов и др. [c.92]

    Для удаления меркаптана и сероокиси углерода из природного газа предложено использовать активированный уголь с добавками металлов (никель, железо) [120, 121] или окислов металлов [10, 122], нанесенных на уголь. Для очистки природного газа были испытаны активированные угли отечественного производства [123] и определена их динамическая и статическая активность (результаты испытаний представлены в табл. У-8). [c.324]

    Термические твердые отходы сжигают по схеме, изо бражен-ной на рис. 3.24. Твердые отходы производства отработанный активированный уголь, минеральные и органические осадки — после фильтров поступают на установку сжигания твердых отходов в обогреваемых контейнерах. Отходы выгружают в бункер с питателем 1, дозируют в горизонтальную барабанную вращающуюся печь 2. [c.99]

    В дальнейшем процесс усовершенствовали была разработана стадия очистки технической ТФК путем гидрирования ее водного раствора при 225—275 °С над палладиевым катализатором, нанесенным на активированный уголь [43—55], с последующей кристаллизацией чистой ТФК в определенном режиме [56]. Полученная таким образом ТФК высокой степени чистоты пригодна для непосредственного применения в производстве полиэфирного волокна. 

Оборудование по производству активированного угля. Оборудование из Китая

Оборудование по производству активированного угля

Сначала углеродсодержащее сырье подвергают карбонизации — обжигу при высокой температуре в инертной атмосфере без доступа воздуха. Однако полученный карбонизат обладает плохими адсорбционными свойствами, поскольку размеры его пор невелики и внутренняя площадь поверхности мала. Поэтому карбонизат подвергают активации для получения специфической структуры пор и улучшения адсорбционных свойств.

Активация

Активация углей может осуществляться посредством обработки водяным паром или специальными химическими реагентами. Активация водяным паром проводится при температуре 800 — 1000 °C в строго контролируемых условиях. При этом на поверхности пор происходит химическая реакция между водяным паром и углем, в результате чего образуется развитая структура пор и увеличивается внутренняя поверхность угля. С помощью такого процесса можно получать угли, обладающие различными адсорбционными свойствами.

Активация водяным паром позволяет получать угли с внутренней площадью поверхности до 1500 м² на грамм угля. Благодаря этой огромной площади поверхности активированные угли являются прекрасными адсорбентами. Тем не менее, не вся эта площадь может быть доступна для адсорбции, поскольку крупные молекулы адсорбируемых веществ не могут проникать в поры малого размера

Связанных с проведением избирательной сорбции и очисткой растворов, газов, паров от примесей органических и других веществ. Применение активированных углей имеет глобальное значение для решения экологических проблем охраны окружающей среды.

Активные угли – пористые углеродные тела, создающие при контакте с газообразной или жидкой средой значительную площадь поверхности для протекания сорбционного процесса.

Базовая комплектация LU-AZ 1200-1

Ежегодная производительность 1200 тонн активированного угля (расчет из 345 дней в году, ежедневно 24 часа в 3 смены) Оборудование производится по лицензии США при использовании их технологии
Мини-завод состоит из 3-х участков:

Состав оборудования 
Участок подготовки продукции №1.
Цех подготовки сырья:
1.Конверторная печь Φ1.5×20 м （1 штука）

2.Котел паровой 0,5 куб.м (по емкости и емкости не попадает в зону ответственности ГосГор-технадзора РФ:（1 штука）

3.Внутренний барабан для обжиговой печи, огнеупоры для обжиговой печи:（1 комплект）4.Спиральный транспортер подачи сырья с нержавеющими тарельчатыми дисками Φ1100（1 ком-плект）

5.Ковшевой элеватор（1 комплект）

6.Машина для промывки и обеззараживания сырья:（1 комплект）

7.Агрегат для смешивания сырья из нержавеющей сталди (1 комплект)

8. Электрический щит управления

Участок №2.

Выпуск готовой продукции:

1.Сушильная машина из нержавеющей стали (сушка горячим воздухом):（1 комплект）

2. Обжиговая печь, работающая на горячим воздухе:（1 комплект）

3. Мельница:（1 комплект）

4. Машина по выпуску готовой продукции:

5. Вибросито

6. Система дымоотвода:

7. Электрический щит управления

  

Участок №3

Упаковка и складирование

1. Лаборатория по контролю качества готовой продукции

2. Спиральный транспортер Ф1100

3. Машина для упаковки готовой продукции в пластиковые пакеты

4. Машина для упаковки в картонную тару

5. Весы

6. Инструменты и оборудование, необходимые для обслуживания комплекса

7. Электрический щит управления
 

Передача технологии производства и технической документации

Все оборудование соответствует государственным стандарта КНР.

Примечание 1. По заказу в комплекс может быть добавлен пресс для производства таблеток и машина для упаковки таблеток. 
Примечание 2. По заказу комплекс дополняется древорубками и строгальными машинами для производства опилок. И 3 транспортерами подачи сырья.

Примечание 3. Обжиговая печь работает на каменном угле, по желанию заказчика возможна поставка печи, работающей на жидком или газовом топливе. 

Для производства необходимы вода (400 т в день, водяной пар:давление:0.4MPa кол-во потребления:1.5T/H), регенерация и повторное использование невозможны; электроэнергия Энергия:Напряжение:380 трехфазный 50HZ

Освещение: Напряжение:220 двухфазный 50HZ Трансформатор:100KVA

Электричество: Электричество должно подаваться в течение 24 часов
Ежегодное использование электричества: — примерно 600000 KWH

Сырье: опилки 1400-1500 куб.м в месяц, 50-52 куб.м в день

Толщина фракции:10—80 мм зольность:≤2% влажность:30%

Лучше использовать сосновые и еловые опилки.

 

Активирующая составляющая

Сырье	Объем добавок, не менее	Молекулярная формула	Стандарт
Фосфорная кислота	1% — 900 кг	h4PO4	GB2091—80
Серная кислота	1% — 900 кг	h3SO4	GB625—89
Соляная кислота	1% — 900 кг	HCL	GB622—89

  
1.3 Технологическая схема размещения оборудования  

Пояснение к технологическому процессу:

После просеивания древесных опилок и смешивания их с фосфорной кислотой, подаем эту смесь в обжиговую печь для углефикации и активизации.
После активизации продукт готов наполовину.
Если в процессе подготовки в полуфабрикате выявлено большое количество фосфорной кислоты, то после промывки избыток будет направлен в сбор для шихты (шлака). Затем уголь еще раз промывается, сушится, измельчается до готовой продукции.

 

Требования к производственным площадям:

Заводская площадь: примерно 1800 м²

1.Участок подготовки — 600 м²

2. Участок сушки — 150 м²

3. Участок упаковки — :150 м²

Склад готовой продукции: — примерно 400 м²

Склад сырья: примерно 500 м²

Склад металлических запчастей:20 м²

 

Дополнительно необходимо предусмотреть рядом с территорией завода:

1.Место для хранения угля

2.Место для хранения угольного шлака

  

Характеристика качества получаемой продукции

Оборудование производит 3 сорта. Качественный показатели могут меняться за счет увели-чения или уменьшения в продукте активирующих элементов, в зависимости от имеющейся потребности. В приведенной выше таблице указаны объемы добавок, принятые в КНР.

 

Сорт	сорт—1	сорт—2	сорт—3
Обесцвечивание жженого сахара %	≥110	≥100	≥90
Хлорид %	≤0.05	≤0.08	≤0.1
Зольность %	≤5	≤6	≤6
Влажность %	≤10	≤10	≤10
PH	3—5	3—5	3—5

 В комплектацию не включены подводящие трубопроводы воды, запорная арматура, вентиляционное оборудование.

Что такое активированный уголь и как он сделан?

Активированный уголь — это обработанный, пористый вариант углерода, который имеет много разных применений, особенно для адсорбции и химической реакции для очистки воды и газа. Поскольку частицы активированного угля являются настолько пористыми, они имеют очень широкие поверхности, скрытые в отверстиях и туннелях по всей их поверхности. Эти области могут быть заполнены другими материалами и для других целей. Например, при очистке воды серебро смешивается с угольными порами для того, чтобы отфильтровать загрязнения, такие как ртуть и органический мышьяк, из воды для бытовых питьевых целей.Поскольку углерод производится из древесного угля посредством относительно недорогой и простой серии процессов активации, его можно использовать в больших количествах для многих применений.

Процесс производства углерода — Как сделать активированный уголь

Процесс производства активированного или активного углерода существует в двух формах. Углеродистый источник, который может существовать в виде угля, торфа или любого органического углеродистого материала, является карбонизированным, что означает, что чистый углерод извлекается с помощью нагревательного метода, известного как пиролиз.После того, как материал карбонизирован, его необходимо окислить или обработать кислородом либо путем воздействия CO2 или пара, либо путем химической обработки на кислотной основе.

Карбонизация

Карбонизация — это процесс извлечения богатого углеродом куска материала и превращения его в чистый углерод путем нагревания. Этот процесс нагревания, называемый пиролизом, происходит от древней технологии получения древесного угля. Вначале используется очень плотный углеродистый материал, потому что конечный результат должен быть экстрапористым для целей активированного угля.Богатый углеродом материал помещается в небольшую (по отношению к количеству материала) печь и готовится при экстремальных температурах, превышающих 2000 градусов по Цельсию. То, что остается, обычно составляет 20-30 процентов от начального веса и состоит в основном из углерода и небольшого процента неорганической золы. Это очень похоже на «коксование», метод производства кокса из древесного угля, вида топлива на основе углерода.

После получения пористой формы углерода его необходимо подвергнуть окислению, чтобы он мог быть адсорбентом.Это может происходить одним из двух способов: газовой или химической обработкой.

Очистка газа

Активация углерода может быть осуществлена ​​непосредственно путем нагревания в камере при закачке газа. Это подвергает его воздействию кислорода в целях окисления. При окислении активный уголь подвержен адсорбции, процессу поверхностного связывания химикатов — того самого, что делает активированный уголь настолько хорошим для фильтрации отходов и токсичных химикатов из жидкостей и газов. Для физической обработки газа процесс пиролиза карбонизации должен проходить в инертной среде при температуре 600-900 градусов Цельсия.Затем кислородосодержащий газ закачивается в окружающую среду и нагревается от 900 до 1200 градусов по Цельсию, в результате чего кислород связывается с поверхностью углерода.

Химическая обработка

При химической обработке процесс несколько отличается от газовой активизации углерода. С одной стороны, карбонизация и химическая активация происходят одновременно. Готовят ванну с кислотой, основанием или другими химическими веществами, и материал погружают в воду. Затем ванну нагревают до температуры 450-900 градусов по Цельсию, что значительно меньше тепла, необходимого для активации газа.Углеродистый материал карбонизируется, а затем активируется, причем гораздо быстрее, чем активация газом. Однако некоторые процессы нагревания приводят к тому, что микроэлементы из ванны адсорбируются на углероде, что может привести к загрязнению или неэффективному активному углю.

Активированный уголь после лечения

После окисления активированный уголь можно обрабатывать для самых разных видов применения с несколькими классифицируемыми свойствами. Например, гранулированный активированный уголь (GAC) представляет собой пескоподобный продукт с более крупными зернами, чем порошкообразный активированный уголь (PAC), и каждый из них используется для различных применений.Другие разновидности включают пропитанный углерод, который включает в себя различные элементы, такие как серебро и йод, и углерод с полимерным покрытием.

Другие статьи с активированным углем

Больше от химических веществ

,

преимуществ активированного угля Coconut Shell

Новое в индустрии активированного угля? Вы найдете, что это очень полезно для вас, чтобы познакомиться с основами активированного угля

• Что такое активированный уголь
• Ключевые свойства активированного угля
• Адсорбция
• Типы активированного угля
• Производство активированного угля
• Выбор активированного угля

Что такое активированный уголь?

Активированный уголь представляет собой углеродистую высокопористую адсорбционную среду, которая имеет сложную структуру, состоящую в основном из атомов углерода.Сети пор в активированных углях представляют собой каналы, созданные в жестком каркасе неупорядоченных слоев атомов углерода, связанных между собой химическими связями, неравномерно уложенных друг в друга, образуя высокопористую структуру из закоулков, трещин, трещин и щелей между слоями углерода.

Активированный уголь производится из скорлупы кокосового ореха, торфа, твердой и мягкой древесины, бурого угля, битумного угля, оливковых косточек и различных углеродистых специальных материалов. Механизмы химической активации или активации высокотемпературного пара используются в производстве активированного угля из этого сырья.

Внутренняя сеть пор в решетчатой ​​структуре активированных углей позволяет удалять примеси из газообразных и жидких сред с помощью механизма, называемого адсорбцией. Это ключ к производительности активированного угля.

Адсорбция

Адсорбция — это прикрепление или адгезия атомов, ионов и молекул (адсорбатов) из газообразной, жидкой или растворной среды к поверхности активированного адсорбентом угля. Пористость активированных углей предлагает обширную поверхность, на которой может происходить эта адсорбция.Адсорбция происходит в порах, немного больших, чем молекулы, которые адсорбируются, поэтому очень важно сопоставить молекулу, которую вы пытаетесь адсорбировать, с размером пор активированного угля. Эти молекулы затем захватываются внутренней структурой пор углерода силами Ван-дер-Ваальса или другими связями притяжения и накапливаются на твердой поверхности.

Обычно 1 м3 активированного угля с 0,3 м3 внутренних пор может адсорбировать 30 м3 или более газа, даже если он присутствует в низких концентрациях в носителе.

Два типа адсорбции

Физическая адсорбция — Во время этого процесса адсорбаты удерживаются на поверхности стенок поры слабыми силами притяжения, известными как силы Ван-дер-Ваальса или силы рассеяния Лондона.

Chemisorption — Это включает в себя относительно сильные силы притяжения, фактические химические связи между адсорбатами и химическими комплексами на стенке пор активированного угля.

Основные свойства активированного угля

Площадь поверхности — Как правило, чем выше площадь внутренней поверхности, тем выше эффективность углерода. Площадь поверхности активированного угля впечатляет, от 500 до 1500 м2 / г или даже больше; ложка активированного угля легко уравнивает площадь поверхности футбольного поля.

Именно в процессе активации создается эта огромная площадь поверхности. Наиболее распространенным процессом является активация паром; при температуре около 1000 ° C молекулы пара избирательно прожигают дырки в карбонизированном сырье, создавая множество пор внутри углеродистой матрицы.При химической активации фосфорная кислота используется для создания такой пористой системы при более низкой температуре.

Общий объем пор — Относится ко всем поровым пространствам внутри частицы активированного угля. Выражается в миллилитрах на грамм (мл / г), объем по отношению к весу. Как правило, чем выше объем пор, тем выше эффективность. Однако, если размеры адсорбируемых молекул не очень хорошо соответствуют размеру пор, часть объема пор не будет использована.Общий объем пор (T.P.V.) отличается в зависимости от источника сырья и способа активации.

Радиус пор — Средний (средний) радиус пор, часто измеряемый в ангстремах, зависит от типа активированного угля.

Распределение объема пор — Каждый тип углерода имеет свое уникальное распределение размеров пор. Они упоминаются как микропоры (маленькие), мезопоры (средние) и макропоры (большие). Углероды для адсорбции многих типов молекул газа являются микропористыми.Лучшие угли для обесцвечивания имеют более высокое распределение мезопор.

• микропор r <1нм
• мезопор r 1-25 нм
• Макропоры r> 25 нм
  _{нм = нанометр}

Различные виды активированного угля

Активированный уголь в основном доступен в трех формах или формах: порошок, гранулированный и экструдированный. И каждая форма доступна во многих размерах. В зависимости от применения и требований рекомендуется указывать конкретную форму и размер.

Гранулированный активированный уголь (GAC)

GAC представляют собой частицы неправильной формы, образованные путем измельчения и просеивания. Эти продукты варьируются от размеров 0,2 мм до 5 мм. Они обладают преимуществами, заключающимися в том, что они более твердые и долговечные, чем порошкообразные активированные угли, они чисты в обращении, очищают большие объемы газа или жидкости постоянного качества и могут многократно активироваться и повторно использоваться. GAC используются как в жидкой, так и в газовой фазе, а также в стационарных и движущихся системах.

При использовании в жидкой фазе гранулированный активированный уголь упаковывается в колонны и колонны, через которые протекает жидкость.GAC используются в тех случаях, когда существует один продукт, который необходимо постоянно рафинировать или производить в больших количествах. При применении в газовой фазе преимущество GAC заключается в наличии достаточного потока с приемлемым перепадом давления через углеродный слой.

Кроме того, гранулированные активированные угли почти всегда регенерируются и используются повторно. Период между повторными активациями значительно варьируется, но в среднем составляет 18 месяцев. Потеря материала при реактивации колеблется от 5% до 15%.

Активированный уголь в порошке (PAC)

PAC обычно имеют распределение частиц по размерам в пределах от 5 до 150 Å, хотя доступны более грубые и более мелкие сорта.Преимуществами порошкообразных активированных углей являются их более низкие затраты на обработку и гибкость в эксплуатации. Дозировка порошкообразного активированного угля может быть легко увеличена или уменьшена при изменении условий процесса. Порошкообразные активированные угли в основном используются для жидкофазной адсорбции. Они добавляются к обрабатываемой жидкости, смешиваются с жидкостью и после адсорбции удаляются путем седиментации и фильтрации. Порошкообразные активированные угли обычно используются в периодическом процессе, так как добавляемое количество может быть легко изменено и порошок может быть легко удален.Мокрый порошковый кек не регенерируется из-за проблем, связанных с переработкой углерода, но сжигается или помещается на свалку.

Экструдированный углерод

Это цилиндрические гранулы диаметром от 1 мм до 5 мм. Процесс экструзии вместе с используемым сырьем гарантирует, что конечный продукт будет твердым и пригодным для применения в тяжелых условиях. Экструдированная форма гранул дает низкий перепад давления в системе, что является важным фактором при использовании в газовой фазе.Рынки связаны с рекуперацией растворителей, очисткой газа и контролем выбросов автомобилей, где высокая объемная активность, низкий перепад давления и высокое сопротивление запасу экструдированного углерода позволяют им работать в течение всего срока службы автомобиля.

Производство активированного угля

Углеродистые материалы активируются с использованием 2 методов

1. Активация Steam
2. Химическая активация

Активация Steam

Активация паром является наиболее широко используемым процессом, потому что он обычно используется для активации как кокосовых орехов, так и углей на основе угля.Активированные угли на пару производятся в два этапа. Во-первых, сырье в форме комков, материала заданного размера, брикетов или экструдатов карбонизируется путем нагревания в инертной атмосфере, такой как дымовой газ, так что происходит дегидратация и удаление летучего углерода. Для этой стадии температуры обычно не превышают 700 ° С. Карбонизация снижает содержание летучих компонентов исходного материала до уровня ниже 20%. Производится кокс, который имеет поры, которые либо малы, либо слишком ограничены для использования в качестве адсорбента.

Второй этап — это этап активации, который расширяет структуру пор, увеличивает площадь внутренней поверхности и делает ее более доступной. Обугленный продукт активируется паром при температуре от 900 до 1100 ° С. Химическая реакция между углеродом и паром происходит на внутренней поверхности углерода, удаляя углерод со стенок пор и, таким образом, расширяя поры. Процесс активации паром позволяет легко изменять размер пор и получать угли для удовлетворения конкретных потребностей.Например, структура пор должна быть более открытой для адсорбции малых молекул из раствора, как при очистке воды, чем для адсорбции молекул большого цвета при обесцвечивании сахара.

Steam Activation производит активированный уголь размером от 1 мм до 3 мм, который измельчают и просеивают, чтобы удалить мелочь и пыль в соответствии со спецификациями для гранулированного активированного угля. Чтобы получить порошкообразные активированные угли, кусочки углерода дополнительно измельчают, используя мягкое измельчение.

Химическая активация

Химическая активация

обычно используется для производства активированного угля из опилок, дерева или торфа. Химическая активация включает смешивание сырья с активирующим агентом, обычно фосфорной кислотой, для набухания древесины и раскрытия структуры целлюлозы. Пасту из сырья и фосфорной кислоты сушат и затем карбонизируют, обычно во вращающейся печи, при относительно низкой температуре от 400 до 500 ° С. При карбонизации химическое вещество действует в качестве опоры и не позволяет произведенному углю сжаться.Он обезвоживает сырье, что приводит к обугливанию и амортизации углерода, создавая пористую структуру и расширенную площадь поверхности.

Активность контролируется путем изменения пропорций сырья и используемого реагента. Для фосфорной кислоты соотношение обычно составляет от 1: 0,5 до 1: 4; активность увеличивается с увеличением концентрации реагента, а также зависит от температуры и времени пребывания в печи.

Активированные угли, полученные этим способом, имеют подходящее распределение пор для использования в качестве адсорбента без дальнейшей обработки.Это связано с тем, что используемый процесс включает в себя «кислотную промывку», которая используется на стадии очистки в активированных углями с водяным паром, после активации. Химически активированные угли, однако, имеют более низкую чистоту, чем специально промытые кислотой паровые активированные угли, поскольку они содержат небольшое количество остаточного фосфата.

Этот процесс химической активации в основном дает порошкообразный активированный уголь. Если требуется гранулированный материал, гранулированное сырье пропитывают активирующим агентом и используют тот же метод.Однако полученные гранулированные активированные угли имеют низкую механическую прочность и не подходят для многих газовых фаз. В некоторых случаях химически активированному углю дают вторую активацию паром для придания дополнительных физических свойств.

Выбор активированного угля для вашего приложения

Carbon Shape и системный дизайн

Для общих конструкций адсорбционных систем, включая системы «Углерод в выщелачивании» (CIL) и «Углерод в пульпе» (CIP), в фильтрах с неподвижным или подвижным слоем используются гранулированные угли, система колонн для более мелких размеров и активированный уголь в виде гранул (от 1 мм до 4 мм).Для порошков с активированным углем наиболее подходящие применения включают флотационные системы и периодический процесс, где использованный уголь удаляют фильтрацией после соответствующего времени контакта.

Размер частиц и кинетика адсорбции

Более мелкие размеры ускоряют скорость диффузии адсорбатов в поры, следовательно, улучшают кинетику, но ограничивающими факторами являются смачиваемость / фильтрация на порошках, падение давления или проблемы с просеиванием гранул. Поэтому диапазон размеров частиц и выбор распределения является компромиссом.

Тем не менее, для цилиндрических окатышей углерод обладает преимуществом лучшей насадки в слое, что устраняет некоторую нехватку гранулированного углерода, такую ​​как перепады давления и проблемы с просеиванием, но меньшая твердость и более высокая стоимость по сравнению с нерегулярными углеродами могут быть ограничивающим фактором.

Распределение пор по размерам и другие параметры

Относительно диапазона молекулярных размеров целевых адсорбатов требования к распределению пор по размерам меняются. При извлечении золота углерод с высоким распределением микропор будет способствовать эффективной и действенной адсорбции комплексов золото-цианид.Если вы нацелены на удаление крупных цветных молекул и загрязняющих веществ, подойдет углерод с большим распределением мезо- и макропор.

Требуемая адсорбционная емкость и чистота активированного угля будет зависеть от конечного применения. Твердость углерода также необходимо учитывать на ранних этапах сравнительных исследований. Такой подход привел к преимуществам для потребителя, увеличению срока службы, повышению эффективности фильтров, сокращению циклов регенерации, экономии затрат на оборудование за счет уменьшения размеров фильтров и изменчивости установок реактивации.

Заводские испытания

Шаги выбора должны обязательно сопровождаться фактическими заводскими испытаниями или пилотными испытаниями, стимулирующими все параметры производственного процесса, до принятия решения о покупке.

Другие влияния на свойства углерода

Помимо физических свойств пор, поверхностные кислородные группы и неполярный характер поверхности часто влияют на кинетику адсорбции и емкость углерода. В дополнение к повышению эффективности адсорбции для отдельных применений выполняются определенные модификации поверхности, обработка поверхности и пропитка.

,

Last updated on 02.08.2020

alexxlab

View All Posts