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:
- Пиролиз (карбонизация)
- 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.
