Пользовательский поиск

Активированный уголь

Активированный уголь или же carbo activatus, это разновидность обработанного угля, испещренного мельчайшими порами, которые увеличивают суммарную поверхность, способную к впитывающим или химическим реакциям. Активированный иногда заменяют словом активный.

Продолжение ниже

Отравления психотропными средствами и общие принципы оказания неотложной помощи

... зонд) рекомен­дуется ввести слабительное средство (100-150 мл 30% раствора сульфата натрия или 1-2 столовые ложки вазелинового масла , а также активированный уголь 50-80 мг, разведенный с водой в виде кашицы, для адсорбции находящихся в желудочно-кишеч­ном тракте токсических веществ. При тяжелых формах ...

Читать дальше...

всё на эту тему


В связи с высокой микропористостью, всего один грамм активированного угля имеет активную поверхность превышающую 500 м2, что установлено с помощью изотерм адсорбции углекислого газа при комнатной температуре или 0oC. Уровень активности, достаточный для эффективного использования, может быть получен только от большой площади поверхности, однако дальнейшая химическая обработка, также усиливает адсорбирующие качества.

Активированный уголь, обычно, производят из древесного угля.

Содержание статьи:

  1. Видео про активированный уголь для похудения
  2. Применение активированного угля
    1. Аналитическая химия
    2. Охрана окружающей среды
    3. Медицина
    4. Хранение топлива
    5. Очистка газа
    6. Химическая очистка
    7. Очистка дистиллированных алкогольных напитков
    8. Очистка от ртути
      1. Утилизация адсорбированной ртути
  3. Производство активированного угля
  4. Классификация
    1. Порошковый активированный уголь
    2. Гранулированный
    3. Прессованный активированный уголь
    4. Шариковый
    5. Пропитанный активированный уголь
    6. Уголь с полимерным покрытием
    7. Другие
  5. Свойства активированного угля
    1. Йодное число
    2. Мелассовое число
    3. Таннины
    4. Метиленовый синий краситель
    5. Дехлорирование
    6. Объемная плотность
    7. Индекс прочности/изнашиваемости
    8. Содержание пыли
    9. Активность тетрахлорида углерода
    10. Распределение размеров частиц
  6. Примеры адсорбции активированного угля
    1. Гетерогенный катализ
    2. Охлаждающая адсорбция
  7. Реактивация и восстановление
    1. Термическая реактивация
    2. Другие способы реактивации

Видео про активированный уголь для похудения

Применение активированного угля

Активированный уголь используется для очистки газа, золота, воды, декофеинизации, извлечения металлов, в водоочистительных сооружениях, медицине, воздушных фильтрах масок и респираторов и др.

В промышленности, главным образом, активированный уголь применяется в области металлического покрытия. Он широко используется в гальваническом производстве. Например, при очистке раствора для блестящего никелирования от органических примесей. Множество органических химических веществ добавлены в растворы гальванизирования, для улучшения их хранения, а также для усиления таких свойств, как яркость, гладкость, пластичность и др. В связи с прохождением постоянного тока и электролитическими реакциями анодного окисления и катодного восстановления, органические добавки создают нежелательный продукт деструкции в растворе. Их излишнее образование может отрицательно повлиять на качество покрытия и физические свойства обработанного металла. Использование активированного угля удаляет эти примеси и восстанавливает гальванизационные свойства растворов до желаемого уровня.

Аналитическая химия

Активированный уголь, в 50% соотношении с целлитом, используется как неподвижная фаза, в хроматографическом разделении углеводородов (моно-, ди-, трисахаридов), и при растворе этанола (5-50%) в качестве подвижной фазы в аналитических/подготовительных протоколах.

Охрана окружающей среды

Активированный уголь способен удалять загрязнения из воды и воздуха, как в полевых так и в промышленных условиях:

  • ликвидация последствий аварийных утечек;
  • восстановление грунтовых вод;
  • фильтрация питьевой воды;
  • очистка воздуха;
  • нейтрализация летучих органических соединений от покраски, химчистки, операций по перекачке горючего и др.

В 2007 году, Университет Западной Фландрии (в Бельгии), начал исследования по обработке воды для фестивалей. Крупная установка, из активированного угля, была построена у места проведения музыкального фестиваля Dranouter, в 2008 году, с целью использования этой технологии для очистки воды, на этом фестивале, в течение следующих 20 лет.

Активированный уголь

Также, активированный уголь часто используется для измерения концентрации радона в воздухе.

Медицина

Активированный уголь используется для лечения отравлений и передозировок, пероральным приемом внутрь. Как считают, для нейтрализации яда и предотвращения его абсорбции, желудочно-кишечным трактом. В случаях подозрения на отравление, медики дают активированный уголь прямо на месте, или же в отделении скорой помощи. Дозировка обычно составляет 1грам на килограмм массы тела (т.е. подросткам или взрослым дают 50-100г), обычно принимается только один раз, но в зависимости от отравления, может быть принят более одного раза. В некоторых ситуациях, активированный уголь используется в интенсивной терапии, фильтруя кровь от вредных веществ методом гемосорбции. Активированный уголь стал предпочтителен в лечении многих отравлений, и других дезинфекций. Такие методики, как прием рвотных препаратов или аспирация содержимого желудка, сейчас применяются редко.

Хотя активированный уголь полезен при лечении острых отравлений, он не так эффективен в долгосрочной аккумуляции токсинов, например, после использования токсичных гербицидов.

Механизм действия:

  • Адсорбция токсинов углем, для предотвращения их всасывания желудочно-кишечным трактом. Эта адсорбция обратима, поэтому при проведении процедуры, может быть добавлен прием слабительных (например, сорбитола).
  • Это прервет кишечно-печёночную и энтероэнтеральную циркуляцию наркотиков/токсинов и их метаболит.

Неправильное использование (напр. в легкие) может стать причиной легочной аспирации, что иногда может быть фатальным, если не оказать медицинскую помощь. Использование активированного угля противопоказано, в случае отравления кислотами, щелочами или нефтепродуктами.

Для оказания первой медицинской помощи, существует активированный уголь в форме таблеток и капсул.

Прием активированного угля до употребления алкогольных напитков, снижает абсорбцию этанола в кровь.

Активированный уголь в таблеткахОт 5 до 15 мг угля на килограмм тела, принятого одновременно со 170мл чистого этанола (~350мл водки или 3л светлого пива) в течение часа уменьшают содержание алкоголя в крови. Однако, уже проводились эксперименты, доказывающие, что это не так, и концентрация алкоголя в крови, наоборот увеличивалась от использования активированного угля.

Печенье, содержащее уголь, продавалось в Англии в начале 19 века, первоначально, как средство от вздутия живота и проблем с желудком.

Таблетки или капсулы активированного угля, используются во многих странах, и отпускаются в аптеках без рецепта, как средство от диареи, расстройства желудка и вздутия. Также, используется для предотвращения диареи у онкологических больных, получающих иринотекан. Использование угля может помешать усвоению некоторых препаратов, что приводит к недостоверным результатам медицинских тестов (например, на скрытую кровь). Продаются также корма для животных, содержащие активированных уголь.

Хранение топлива

Были проведены исследования различных видов активированного угля, определяющие их возможность хранить природный газ и газообразный водород. Пористый материал, работает как губка для различных типов газа. Газ притягивается к поверхности угля, под действием силы Ван-дер-Ваальса. Некоторые виды угля, способны вместить в себя до 5-10кДж на моль. Затем, газ может быть десорбирован, путем нагревания угля, и подожжен для получения энергии, или ,в случае с водородом, извлечен для использования в водородном топливном элементе.

Применение активированного угля, является хорошим методом хранения, потому что газ может быть собран при низком давлении и занимать меньший объем и массу, по сравнению с большими баллонами под давлением. Департамент по энергетика США, определил конкретные цели, которые необходимо достигнуть в области исследования и разработки нано-пористых, углеродных материалов. На данный момент, все эти цели не могут быть достигнуты, но ряд институтов продолжает вести работы в этой области.

Очистка газа

Фильтры с активированным углем, обычно используются в очистке воздуха и газов от масляных паров, запаха или других углеводородов. Чаще всего, фильтры разработаны по принципу 1- и 2-х ступенчатой очистки, в котором активированный уголь находится в фильтровальной среде. Активированный уголь, также используется в системы первичного жизнеобеспечения космических скафандров. Фильтры с активированным углем, используются для сбора радиоактивных газов, от точечного кипения воды в реакторах, с водяными конденсаторами. Воздух, выкачанный из конденсаторов, содержит следы радиоактивных газов. Крупные шарики активированного угля адсорбируют эти газы и сохраняют их, пока они распадаются на нерадиоактивные твердые части. Таким образом, отфильтрованный воздух проходит через фильтр, а твердые частицы остаются в нем.

Химическая очистка

Активированный уголь, обычно используют в органической химии, для очистки растворов рекрестализации, содержащих нежелательные примеси.

Очистка дистиллированных алкогольных напитков

Активированный уголь может быть использован для фильтрации водки или виски, от органических примесей, влияющих на цвет, вкус и запах. Пропускание органически неочищенной водки через фильтр активированного угля, при определенном напоре, даст водку с идентичным алкогольным составом и органически очищенную, что положительно отражается на запахе и вкусе.

Очистка от ртути

Активированный уголь, обычно пропитанный йодом или серой, широко используется для очистки выбросов ртути угольными электростанциями, крематориями и источниками природного газа. Цена за такой спец-уголь, более 4 $US за кг. Также, его нельзя использовать повторно.

Утилизация адсорбированной ртути

Утилизация угля наполненного ртутью, представляет собой проблему. Если активированный уголь содержит менее 260 ‰ ртути, то Федеральная служба разрешает закопать его, при условии его упаковки (например, залить уголь цементом). Однако, если уровень более 260 ‰, то уголь относится к категории с высоким содержанием ртути, и его запрещено закапывать. Такой материал, сейчас складируют, в глубоких, заброшенных шахтах, по 1000т в год.

Таблетки активированного угля

Проблема утилизации активированного угля, содержащего ртуть, актуальна не только для США. В Нидерландах такую ртуть полностью восстанавливают, а активированный уголь полностью сжигают.

Производство активированного угля

Активированный уголь производят из богатых углеродом материалов. К ним относятся: ореховая скорлупа, торф, древесина, кокосовые волокна, лигнит, уголь и остатки от переработки нефти. Он может быть получен одним из следующих способов:

  1. Физическая реактивация: исходный материал превращают в активированный уголь, используя газы. В этом процессе обычно используется одна или комбинация нескольких процедур:
    • Карбонизация: материал, содержащий углерод, пиролизуется при температуре 600-900 oC и отсутствии кислорода (обычно в инертной среде, с такими газами как аргон или азот)
    • Активирование/Оксидирование: исходный или карбонизированный материал помещают в окислительную газовую среду (углекислую, кислородную или паровую) при температуре свыше 250 ℃ (обычно температура находится в диапазоне 600-1200 oC).
  2. Химическое активирование: предшествует карбонизации и заключается в пропитывании исходных материалов определенными химическими веществами. Такими веществами обычно являются: кислоты, щелочи или соли (фосфорной кислоты, гидроксиды калия и натрия, хлорид кальция, и 25%-й хлорид цинка). Затем, полученный материал карбонизируют при более низких температурах (450-900 оС). Считается, что процессы карбонизации / активирования, лучше проводить одновременно с химическим активированием. Химическое активирование предпочтительнее физического, из-за более низкой температуры и меньшего времени, необходимых для активирования сырья.

Классификация

Активированный уголь - это комплексный продукт, его сложно классифицировать исходя из его поведения, характера поверхности и метода производства. Тем не менее, некоторые общие классификации, сделанные для общего предназначения, основываются на физических характеристиках продукта.

Порошковый активированный уголь

Активированный уголь традиционно делали в форме порошка или мелких гранул, со средним диаметром 0,15-0,25мм. В таком виде, они представляют собой большую поверхность в объемном соотношении с малой толщиной диффузионного слоя. Порошковый активированный уголь состоит из дробленых или молотых частиц угля, 95-100% которых, проходит через специальное сито. Гранулированным активированным углем считается тот, который остается в сите с отверстиями, имеющими в диаметре 0,297мм, а частицы меньшего размера, считаются порошковым. Однако, по классификации ASTM (American Society for Testing Materials) размеры гранул, соответствуют ситу с отверстиями 0,177 мм. Порошковый активированный уголь обычно не используется в специальных закрытых системах, в связи с большими потерями давления. Как правило, такой уголь добавляется непосредственно в другие обрабатываемые единицы при работе с ними, например - при сыром водозаборе, а также в очистителях и отстойниках.

Гранулированный

Гранулированный активированный уголь имеет сравнительно большие размеры частиц по сравнению с порошкообразным активированным углем, поэтому у него меньшая внешняя поверхность по отношению к общему объему. Следовательно, диффузия поглощаемого вещества, является важным фактором при его использовании. Этот тип угля является предпочтительным для поглощения паров и газов, из-за их большой скорости диффузии.

Гранулированные угли используются для очистки воды, дезодорации воздуха и разделения компонентов в потоковых системах. Гранулированный активированный уголь может быть в форме гранул или экструзии, различных по размерам и применению. Для жидкостей используется уголь с размером 8×20; 20×40; 8×30, а для фильтрации пара 4×6; 4×8 или 4×10.

Углем 20×40, будут те его частицы, которые проходят через сито с отверстиями 0,82мм, но будут оставаться в сите с отверстиями 0,42мм. Для фильтрации жидкостей, чаще всего используют гранулированный активированный уголь 12×40 и 8×30, из-за хорошего баланса размеров, площади поверхности, и потерь давления при использовании.

Прессованный активированный уголь

Прессованный активированный уголь состоит из порошкового активированного угля и связующего реагента, которые смешиваются и методом экструзии переплавляются в цилиндрические блоки активированного угля, с диаметром 0,8-130 мм. Они в основном используются в газовой среде, из-за их низкого влияния на давление, низкого содержания пыли и высокой механической прочности. Однако, они также подходят и для водоочистительных процедур.

Шариковый

Шариковый активированный уголь производят из остатков от переработки нефти,  он имеет диаметр, примерно, 0,35-0,80мм. Как и гранулированный, он не сильно понижает уровень давления, обладает высокой прочностью и низким содержанием пыли, при этом имеет меньший размер. Сферическая форма угля, делает его использование предпочтительным в жидкотекучих средах, например, при фильтрации потока воды.

Пропитанный активированный уголь

Пористый уголь, содержащий несколько видов неорганических наполнителей таких, как йод, серебро, катионы Al, Mn, Zn, Fe, Li, Ca, подготавливается для специальной очистки воздуха, особенно в музеях и галереях. Благодаря своим антибактериальным свойствам, активированный уголь, насыщенный серебром, используется как адсорбент для очищения бытовых сточных вод. Питьевая вода может быть получена из обычной воды, путем ее обработки примесью активированного угля и Al (OH)3, выступающего в роли коагулянта. Пропитанный уголь также используется для адсорбции H2S и тиолов. Уровень впитывания для H2S достигает 50% от веса использованного угля.

Уголь с полимерным покрытием

В процессе производства пористый уголь покрывается биополимером, для придания ему гладкого и проницаемого покрытия, не блокирующего поры. Такой уголь используется при проведении гемоперфузий. Гемоперфузии, это метод лечения, в котором большие объемы крови пациента пропускают через вещество-адсорбент, для удаления токсических веществ из крови.

Другие

Активированный уголь доступен также в особых формах, таких как ткани и нити. Например, углеродная ткань используется в средствах персональной защиты для военнослужащих.

Свойства активированного угля

Один грамм активированного угля может быть площадью более 500м2 (уже возможно достичь площади в 1500м2). В особых случаях используются углеродные аэрогели, более дорогие и имеющие еще большую внешнюю поверхность.

Благодаря пористой структуре, активированный уголь обладает большой, внешней поверхностью. Микропоры создают превосходные условия для впитывания, так как вещество взаимодействует сразу со всей поверхностью угля. Испытания поведения адсорбции, обычно проводятся с азотом при температуре 77К (-196,15oC) в высоковакуумной среде, но и в повседневных условиях, активированный уголь обладает эквивалентной эффективностью, при адсорбции из окружающей среды, или, например, воды из пара при 100°С и давлении 0,0001 атмосферы.

Джеймс Дьюар, ученый, в чью честь назван сосуд Дьюара (термос), потратил много времени на изучение активированного угля и опубликовал статью о его поглощающей способности в отношении газов. Он обнаружил в этой работе, что охлаждение угля жидким азотом, позволяет ему поглощать более значительное количество различных газов, и что есть возможность извлечь их обратно, просто нагрев этот уголь, а также, что уголь произведенный из кокосового ореха обладает наилучшими качествами. В качестве примера он использовал кислород. В этом эксперименте, активированный уголь адсорбирует газ из воздуха, при его типичной концентрации (21%), в стандартных условиях, и если активированный уголь был предварительно охлажден, то при высвобождении уголь повышал концентрацию кислорода до 80%.

Активированный уголь, физически задерживает частицы за счет силы Ван-дер-Ваальса или дисперсионной силы.

Не так эффективно активированный уголь задерживает ряд химических веществ, таких как алкоголь, гликоль, сильные кислоты и щелочи, металлы и большинство неорганики, например, литий, сода, железо, мышьяк, свинец, борная кислота или фтор.

Активированный уголь достаточно хорошо поглощает йод, и фактически йодное число в мг/г, используется для определения общей площади поверхности.

Угарный газ плохо поглощается активированным углем. Особенно это должно учитываться теми, кто занимается производством респираторов, дымоотводящих устройств или других воздухоочистительных систем, т.к. этот газ токсичен и человек не может почувствовать его.

Список газов, образующихся в результате производства или сельскохозяйственных работ, и впитываемых активированным углем, можно найти в Интернете.

Активированный уголь может быть использован в качестве субстрата для использования с различными химическими веществами, для улучшения их впитываемости. Например, неорганические (или проблемные органические) соединения, такие как сероводород (H2S), формальдегид (HCOH), аммиак (NH3), радиоизотопы йода-131 (131I) и ртуть (Hg). Это свойство, известно как хемосорбция.

Йодное число

Преимущественно, уголь адсорбирует малые молекулы. Йодное число – наиболее фундаментальный показатель, используемый для характеристики эффективности активированного угля. Оно является показателем уровня активности (чем выше показатель, тем больше активность), обычно выражается в мг/г (значение обычно находится в пределах 500-1200 мг/г). Также, с его помощью определяют объем микропор активированного угля (от 0 до 20 А, или до 2 нм) по поглощению йода из раствора. Такие значения, будут эквивалентны таким показателям площади покрытия угля, как 900 – 1100 м2/г. Такие показатели используются при применении в водной среде.

Йодное число определяется, исходя из миллиграмма йода, поглощенного одним граммом угля, при условии 2% концентрации раствора попадающего в фильтр. Таким образом, йодное число, это количество йода, поглощенного порами, или же, характеристика доступного для поглощения объема, порами активированного угля. Как правило, уголь, использующийся для очистки воды, имеет йодное число в пределах 600-1100. Часто, этот параметр используют для определения степени истощения используемого угля. Однако, в этом случае, к этому показателю стоит относиться с предосторожностью, т.к. химическое взаимодействие с адсорбатом может повлиять на поглощение йода, и дать неверные результаты. Поэтому, в расчетах степени изношенности угля, рекомендовано использование йодного числа только в том случае, если адсорбат не подвергался химическому воздействию, а также имеются проверенные данные о взаимозависимости йодного числа и степени изношенности, при использовании в конкретной среде.

Мелассовое число

Некоторый уголь, более адаптирован для адсорбции крупных молекул. Мелассовое число это показатель объема мезопор активированного угля (более 20А или 2 нм), установленный адсорбцией мелласы (густого сиропа) из раствора. Большое значение этого показателя, свидетельствует о высокой степени адсорбции больших молекул (показатель находится в пределах 95-600). Показатель обесцвечивания мелассы соответствует мелассовому числу. Эффективность поглощения мелассы выражается в процентах (от 40% до 185%) и соответствует мелассовому числу (425= 85%, 600 = 185%). Европейское мелассовое число (525-110) обратно пропорционально американскому.

Мелассовое число, это показатель степени обесцвечивания стандартного раствора мелассы, подготовленного для испытания активированного угля. Из-за большого размера красящих частиц, мелассовое число отражает потенциальный объем, доступный для адсорбции более крупных соединений. Так как при очистке воды весь объем пор может быть недоступен для адсорбции в каждом конкретном случае применения, а также, некоторая часть адсорбата может попасть в менее крупные поры, этот показатель не дает точных данных о возможностях конкретного активированного угля. Обычно, этот показатель полезен при оценке уровня адсорбции партий активированного угля. Из двух углей, с одинаковым объемом адсорбции, один, имеющий большее мелассовое число, обычно будет иметь большие размеры пор, и из-за этого, адсорбат будет лучше попадать на адсорбирующее пространство.

Таннины

Таннины представляют собой комбинацию молекул крупного и среднего размера. Уголь, сочетающий в себе микропоры и мезопоры, адсорбирует танины. Способность угля адсорбировать танины измеряется в промилле (обычно в пределах 200‰ – 362‰).

Метиленовый синий краситель

Некоторые виды угля, имеют мезопоры (20А-50А/2-5нм), которые адсорбируют молекулы средних размеров, такие как краска синего метилена. Адсорбция синего метилена измеряется в г/100г (обычно в пределах 11-28г/100г)

Дехлорирование

Некоторые виды активированного угля оцениваются на основе времени, необходимого для дехлорирования, что измеряет их эффективность выведения хлора. Рассчитывается то время, которое необходимо для уменьшения количества хлора в потоке воды с 5‰ до 3,5‰. Меньшее время означает лучшие показатели.

Объемная плотность

Большая плотность обеспечивает больший объем адсорбирования и, обычно, означает лучше качество активированного угля.

Индекс прочности/изнашиваемости

Это показатель сопротивляемости активированного угля к износу. Он важен при поддержании работоспособного состояния, и способности выдерживать силу трения, возникающую при воздействии напором воды и т.д. В зависимости от уровня активности и материалов, из которых сделан активированный уголь, он сильно отличается по прочности.

Содержание пыли

Пыль уменьшает общую активность угля, а также снижает эффективности очистки. Оксиды металлов (Fe2O3) могут вымываться из активированного угля, что приведет к обесцвечиванию. Пыль, растворимая в воде/кислоте, оказывает наибольшее влияние в сравнении с другими типами пыли. Растворимая пыль может иметь значение для аквариумов, т.к. оксид железа способствует росту водорослей. Уголь с низким содержанием растворимой пыли, следует использовать для очистки воды для морской, пресноводной рыбы и кораллов, чтобы избежать отравления тяжелыми металлами и избыточного роста водорослей.

Активность тетрахлорида углерода

Измерение проницаемости активированного угля, производят путем адсорбции пара, насыщенного тетрахлоридом углерода.

Распределение размеров частиц

Чем меньше частицы активированного угля, тем лучше доступ к его поверхности и быстрее кинетика адсорбции. Однако необходимо иметь ввиду, что при использовании в паровой среде, меньшие частицы будут сильнее снижать давление в системе, а это поведет за собой увеличение затрат энергии. Аккуратный подход к размеру используемых частиц, может быть очень выгоден.

Примеры адсорбции активированного угля

Гетерогенный катализ

Наиболее часто встречающаяся форма химической адсорбции в промышленности. Используется, когда твердый катализатор взаимодействует с газовым материалом, реагентами. Адсорбция реагента поверхностью катализатора образует химическую связь, изменяя плотность электронов вокруг молекулы реагента, и позволяет протекать реакциям, невозможным в обычных условиях.

Охлаждающая адсорбция

Цикл охлаждающей адсорбции, осуществляется путем адсорбции охлаждающего газа адсорбентом при низком давлении и последующей десорбции при нагревании. Адсорбент играет роль «химического компрессора» управляемого теплом, и с такой точки зрения, является «насосом» системы. Он состоит из солнечного коллектора, конденсатора или теплообменника и испарителя, размещенного в холодильной камере. Внутренность коллектора выложена адсорбирующим покрытием из активированного угля, пропитанного метанолом. Холодильная камера герметична и наполнена водой. Активированный уголь способен адсорбировать много паров метанола при обычной температуре и десорбировать их при более высокой температуре (примерно при 100 оС). В течение дневного времени суток, на коллектор падают солнечные лучи, нагревая его, и метанол, содержащийся в активированном угле, десорбируется. В процессе десорбции, жидкий метанол, поглощенный углем, нагревается и превращается в пар. Пары метанола конденсируют и накапливаются в испарителе.

Ночью температура коллектора опускается до температуры окружающей среды и активированный уголь вновь адсорбирует метанол через испаритель. Жидкий метанол в испарителе выпаривается и поглощает тепло от воды, собранной в поддоне. Так как адсорбция – процесс изолирования тепла, то ночью коллектор эффективно охлаждается. Таким образом, охлаждающая адсорбционная система, вырабатывает холод не постоянно.

Гелий, тоже может быть использован в таком процессе. В таком случае, запуск «сорбционного насоса» будет при температуре 4 К (-269,15 оС), а работа при более высоких температурах. Примером системы, с такой охлаждающей мощностью, могут быть холодильные машины серии Oxford Instruments AST, работающие на смеси криогенных веществ . Испарения 3He выкачиваются с поверхности смеси жидкого 4He и изотопа 3He. При низких температурах (обычно <4К) 3He адсорбируется на поверхности активированного угля. Затем, цикл проходит при температуре 20-40 К и возвращает 3Не в концентрированную среду жидкой смеси. Охлаждение имеет место в момент перехода 3Не из жидкого состояния в парообразное. Если в системе имеется несколько «насосов», то обеспечивается непрерывный поток газа, и, следовательно, постоянное охлаждение. В то время как один сорбционный насос восстанавливается, другой будет работать. Такая система, состоящая всего из нескольких элементов, поддерживает низкую температуру в 10 мК (0,01 К).

Реактивация и восстановление

Реактивация или восстановление активированного угля, заключается в восстановлении адсорбирующей способности использованного угля путем десорбции поглощенных веществ с его поверхности.

Термическая реактивация

В промышленности наиболее распространена техника термической реактивации. Этот процесс включает в себя 3 стадии:

  • Адсорбент высушивают при температуре, примерно, в 105 oC;
  • Десорбируют и разделяют при высокой температуре (500-900°C), в условиях инертной атмосферы.
  • Органические остатки газируют окисляющим газом (паром или углекислым газом) при большой температуре (800°C).

В основе термического восстановления лежит экзотермическая природа адсорбции, благодаря которой, осуществляется десорбция, частичное расщепление и полимеризация адсорбированной органики. Финальная стадия нацелена на удаление обугленных органических остатков, образовавшихся в порах после предыдущей стадии и очистку пористой структуры угля, восстанавливая изначальные свойства его поверхности. После этого, адсорбционная колонна может быть использована снова. Во время этой процедуры примерно 5-15% веса угля сгорает, уменьшая, тем самым, адсорбционную емкость. Термическая реактивация - энергоемкий процесс, из-за необходимости использования высокой температуры, поэтому требуются большие энергетические и финансовые расходы. Заводы, рассчитывающие на термическое восстановление активированного угля, должны быть достаточно крупными, для того, чтобы экономически целесообразно было организовывать этот процесс на своем предприятии. Соответственно, недостаточно крупным заводам, необходимо отвозить свои колонны отработанного активированного угля, в специализированные центры по реактивации, увеличивая тем самым и без того значительные выбросы в углекислого газа.

Активированный уголь, используемый в потребительских товарах, таких, как фритюрницы, водные или воздушные фильтры, может быть аналогично реактивирован, при использовании доступных нагревательных приборов (например, духовка, гриль-тостер, или газовая горелка). Уголь вынимают из бумажного или пластикового контейнера, который может расплавиться или сгореть, и нагревают его до выпаривания и/или сгорания примесей.

Другие способы реактивации

Вред окружающей среде и высокие энергозатраты, возникающие в процессе термического восстановления активированного угля, служат стимулом для разработки альтернативных методов реактивации, которые позволили бы их снизить. Хотя некоторые методы восстановления остаются объектами академического исследования, существуют альтернативы термической реактивации, уже используемые в промышленности. В настоящий момент, к ним относятся следующие виды реактивации:

  • химический;
  • микробный;
  • электрохимический;
  • ультразвуковой;
  • мокрым окислением.



© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".