Индекс на съдържанието

Какво е активен въглен?

Активният въглен или активен въглен е порест въглерод, който улавя съединения, главно органични, присъстващи в газ или в течност. Прави го с такава ефективност, че е най-използваният пречиствател от човека.

Органичните съединения се получават от метаболизма на живите същества, а основната им структура се състои от вериги от въглеродни и водородни атоми. Сред тях са всички производни на растителния и животинския свят, включително маслото и получените от него съединения.

Свойството на твърдото вещество да прилепва течаща молекула към стените му се нарича „адсорбция“. Твърдото вещество се нарича "адсорбент", а молекулата - "адсорбат".

След филтриране - което има за цел да задържа твърди вещества, присъстващи в течност -, няма единичен процес на пречистване с повече приложения, отколкото активен въглен. Те са между тях:

  • Пречистване на водата (въглищата задържат пестициди, мазнини, масла, детергенти, странични продукти от дезинфекция, токсини, съединения, които произвеждат цвят, съединения, причинени от разлагането на водорасли и зеленчуци или от метаболизма на животните ...)
  • Дезодориране и пречистване на въздуха (например в патронни респиратори, системи за рециркулация на въздуха в публични пространства, отводнителни отвори и пречиствателни станции, кабини за нанасяне на бои, помещения, в които се съхраняват или прилагат органични разтворители ...)
  • Лечение на хора с остро отравяне (активен въглен се счита за "най-универсалното противоотрова" и се прилага в спешни кабинети и болници)
  • Рафиниране на захар (въглищата запазват протеините, които придават цвета на тръстиковия сок; основната цел на този процес е да се предотврати ферментацията и развалянето на захарта)
  • Обезцветяване на растителни масла (като кокос), царевична глюкоза и други течности, предназначени за храна
  • Обезцветяване и дезодориране на алкохолни напитки (като гроздови вина и дестилати от всякакъв произход)
  • Възстановяване на злато (злато, което не може да се отдели от минералите чрез флотационни процеси, разтваря се в натриев цианид и се адсорбира върху активен въглен)

активен

Това, което придава на активен въглен свойството да адсорбира, главно органични молекули?

Всяка въглеродна частица има способността да адсорбира. Ето защо някои хора поставят въглен в хладилника, за да премахнат миризмите. Същото се случва, ако въгленът се постави в съд с вода: той елиминира цвета, вкуса и миризмата. Или в провинцията хората изгарят тортила и ядат, за да облекчат храносмилателните проблеми (като леки инфекции, лошо храносмилане или метеоризъм).

Активирането на въглерод се състои в превръщането му в порьозно, за да се увеличи адсорбционната му способност. Един грам въглен е с площ около 50 m2. С активиране той достига 600 или 800 м2. Тоест увеличава се между 12 и 16 пъти.

Въглеродните атоми, които образуват твърдо вещество, което ние наричаме „въглерод“, са свързани помежду си чрез ковалентни връзки. Всеки атом споделя електрон с четири други въглеродни атома (трябва да се помни, че в йонните връзки най-електроотрицателният атом краде един или повече електрони от другия).

Атомите, които не са на повърхността, разпределят четирите си връзки във всички посоки. Но повърхностните атоми, въпреки че са свързани с четири други, са принудени да го правят в по-малко пространство и в тях остава дисбаланс на силите. Този дисбаланс е това, което ги кара да заловят молекула от течността, която заобикаля въглерода.

Силата, с която повърхностният въглероден атом улавя другия, се нарича „лондонска сила“, която е един от седемте типа „сили на Ван дер Ваалс“. Счита се за физикохимична връзка, достатъчно силна, за да задържи адсорбата, но не толкова силна, че да се счита за необратима химическа връзка, която образува нова молекулярна структура. Следователно адсорбцията е обратима и активираният въглен може да бъде реактивиран, за да се използва отново.

Както казахме, молекулите, които въглеродът адсорбира, са склонни да бъдат ковалентни; нейоногенни, тъй като последните биха се опитали да откраднат или да дарят електрони на въглеродните атоми. Връзките между въглеродните и водородните атоми са ковалентни и затова въглеродът е добър адсорбент за органичните молекули.

Не всички органични молекули са склонни да бъдат ковалентни. Те обикновено съдържат кислород, сяра и други атоми с висока електроотрицателност, които придават йонна тенденция на частта от молекулата, която ги съдържа. От друга страна, не всички неорганични молекули са склонни да бъдат йонни; има и ковалентни тенденции. Такъв е случаят със златния дицианид, който прави активния въглен съществена част от процеса на екстракция на този благороден метал.

От какви суровини може да се получи активен въглен?

На теория всяка въглеродна частица може да бъде активирана. Ако обаче въглеродът е много подреден (като диамант или графит), е трудно да се отстранят някои въглеродни атоми, за да се генерират пори.

Един от начините за класифициране на въглеродите се основава на степента на "коксуване" или подреждането на техните въглеродни атоми. Колкото по-малко е подреден, въгленът е по-малко твърд и може да се активира по-лесно.

Най-често използваните суровини за направата на активен въглен са: мека дървесина (като бор), минерални въглища (лигнитни, битуминозни и антрацитови) и растителни черупки или кости (кокосова черупка, костилка от маслина или праскова, черупка от праскови от ядки).

Активните въглища, направени от мека дървесина, образуват пори с голям диаметър и са особено подходящи за избелване на течности.

Тези, направени от минерални въглища, са склонни да образуват широк спектър от пори; те обикновено са по-подходящи за приложения, при които съединенията, които трябва да се задържат, са с различни молекулни размери.

Тези, които започват от черупки или твърди кости, образуват малки пори и се прилагат при обработката на газове или при пречистването на води, които идват от кладенци.