Carbune activ

Cărbunele activ este un adsorbant a cărui utilizare era cunoscută cu câteva sute de ani înaintea erei noastre. Acesta a fost folosit în scopuri medicale și ca agent de purificare. Originea aplicațiilor industriale cu cărbune activ datează din anul 1900, cand a fost folosit ca agent decolorant în industria zahărului. De asemenea, carbunele a stârnit interes în timpul celui de-al doilea război mondial, când a început să fie folosit în măști de gaze pentru protecția împotriva gazelor și a vaporilor periculoși.

Carbunele activ este un adsorbant negru, poros si amorf. Capacitatea sa de adsorbție, suprafața (de până la 2500 m2 / g), dimensiunea și distribuția porilor sau a particulelor fac din carbunele activ un adsorbant excelent.

Există mai multe teorii cu privire la structura microscopică a cărbunelui activ și impactul acesteia asupra funcționării absorbantului. Unitatea structurală de bază a carbunelui activ este structura grafitului hexagonal, care formează numeroase plachețele mici de grafit. Plachetele sunt legate între ele prin legături chimice formand fisuri, crăpături și buzunare în care sunt adsorbite impuritățile.

Disponibilitatea structurii interne a cărbunelui activ mărește viteza procesului de adsorbție și îl face mai eficient. Cărbunele activ cel mai des utilizat are câmpul de suprafață în intervalul 800 - 1500 m2 / g. Suprafața acestor cărbuni se caracterizează în principal prin prezența microporilor al căror diametru efectiv este mai mic de 2 nm. De fapt, cărbunele activ este construit dintr-o rețea complexă de pori, clasificați astfel:

• micropori ( < 2 nm diametru)
• mezopori( 2-50 nm diametru)
• macropori( > 50 nm diametru)

Adsorbția pe cărbunii activi are loc, în principal, în micropori și în mică parte în mezopori; macroporii servesc doar drept canale de curgere pentru adsorbant către interiorul mezoporilor și suprafața microporilor. Distribuția dimensiunii porilor într-un anumit carbon depinde de materia primă utilizată și metoda și condițiile de producție.

Adsorbție pe cărbune activ

Purificarea cu cărbune activ este posibilă datorită fenomenului de adsorbție. Cu cuvinte simple, acest fenomen este acumularea de molecule de gaz sau lichid pe suprafața unui solid numit adsorbant.

Adsorbția, în funcție de tipul de impact, poate fi împărțită în:

• adsorbția fizică – se bazează pe interacțiunile intermoleculare Van der Waals
• adsorbția chimică - interacțiunea dintre molecule și adsorbat are loc prin reacții chimice

Putem determina tipul de adsorbție pe baza:

Încălzirile de proces – mici pentru adsorbția fizică și mari pentru reacțiile corespunzătoare în cazul chimisorbției.

Reversibilitatea procesului - o substanță adsorbită prin interacțiuni fizice poate fi îndepărtată cu ușurință în procesul de regenerare, în timp ce îndepărtarea unui strat adsorbit chimic este dificilă și necesită condiții drastice< /p >

Grosimile straturilor de adsorbție - pentru adsorbția fizică, grosimea acestora poate corespunde mai multor diametre de particule de adsorbat (la valori adecvate de presiune și temperatură), în timp ce straturile sunt format ca urmare a chimisorbției monomolecule.

Datorită gradului său ridicat de puritate și ușurință de utilizare, cărbunele activ este un adsorbant cu o gamă largă de aplicații. Adsorbția nu modifică compoziția chimică a mediului curățat, prin urmare proprietățile cărbunelui activ sunt folosite în multe procese tehnologice.

Cunoștințe specializate despre procesele de adsorbție și mulți ani de experiență a personalului de inginerie al ACES Sp. z o. o. vă permite să selectați tipul adecvat de cărbune activ, astfel încât efectele de purificare obținute să răspundă pe deplin așteptărilor clienților noștri.

 

Eficiența adsorbției

Când răspundem la întrebarea despre ce compuși pot fi adsorbiți de cărbunele activat, se poate spune că vor fi adsorbiți compuși organici și unii compuși mai mari și molecule anorganice precum iodul sau mercurul. În general, se poate presupune că 90% din compușii organici pot fi adsorbiți de cărbunele activ, în timp ce doar 10% pot fi considerați ca fiind slab adsorbibili sau deloc. Cu toate acestea, nu toți compușii sunt adsorbiți cu aceeași eficiență, iar procesul de adsorbție depinde de mulți factori.

Cele mai importante includ:

• natura și tipul compușilor îndepărtați - compușii cu greutate moleculară mai mare, presiune mai mică a vaporilor saturați și punct de fierbere mai mare sunt mai bine adsorbiți
• tipul de cărbune activ utilizat - ajustarea dimensiunii și diametrului porilor la compușii care trebuie îndepărtați crește eficacitatea și eficiența procesului
• concentrația compușilor eliminați - capacitatea de adsorbție crește odată cu concentrarea
• umiditate – în majoritatea cazurilor, o creștere a umidității reduce eficacitatea procesului de adsorbție
• presiunea – creșterea presiunii crește capacitatea de adsorbție
• temperatura – eficiența de absorbție scade odată cu creșterea temperaturii
• prezența altor compuși - componentele individuale ale amestecului concurează pentru spațiul în porii cărbunelui activ
• timpul de contact – timpul de contact recomandat al cărbunelui cu mediul curățat variază în funcție de procesele individuale

 

Abilitatea de a utiliza principiile de mai sus împreună cu cunoștințele de specialitate despre produsul utilizat sunt cruciale atunci când alegeți soluția adecvată pe bază de cărbune activ. Echipa ACES Sp z o. o. Pe baza experienței sale, va depune toate eforturile pentru a se asigura că carbonii activați propuși oferă eficiență maximă. Pentru răspunsuri la întrebările dvs. suplimentare, vă rugăm să vizitați secțiunea Contact

 

Producția de carbon activat

Carbonii activați pot fi obținuți din aproape orice material de carbon care conține un procent ridicat de carbon elementar.

Materiile prime utilizate în mod obișnuit pentru producerea cărbunelui activ sunt:

• cărbune bituminos,
• cărbune brun
• coji de nucă de cocos,
• antracit,
• lemn.

Aproximativ 60% din carbonii activați folosiți în lume sunt cărbuni tari. Caracteristicile finale ale cărbunelui activat pot varia și depinde de mulți factori în timpul procesului de producție. Cărbunii de mină se caracterizează prin ușurința producerii unei structuri dezvoltate, cărbunii bruni au cel mai mare volum de pori, cărbunii de cocos sunt caracterizați de cel mai mare număr de locuri active. , duritate și rezistență la abraziune. Cu toate acestea, antracitul are cea mai mare cantitate de carbon elementar dintre toate cele menționate, ceea ce îl face cel mai dur și mai rezistent la medii agresive. Cărbunele este folosit ca cărbune praf cu densitate în vrac scăzută și un număr proporțional mare de macropori.

După cum puteți vedea, originea cărbunelui activ utilizat este cea care determină porozitatea acestuia și posibilitatea de a utiliza cărbune activ în diferite procese industriale.

Tabelul de mai jos prezintă o listă cu cele mai populare materii prime pentru producția de cărbune activ și arată relația dintre structura internă a materialului și utilizarea acestuia în industrie.

Caracteristicile structurii cărbunelui activ în funcție de originea acestora

Materia primă	Structură poroasă	Aplicație	Eșantion de aplicație
Carbune bituminos	Porozitate mare, predominanța mezoporilor	Adsorbția din faza lichidă	Tratamentul apei Tratarea apelor uzate Remedierea solului
Carbune brun	Porozitate scăzută, predominanța macroporilor	Adsorbția din faza lichidă	Decolorarea produsului
Coji de nucă de cocos	Porozitate foarte mare, predominanța microporilor	Adsorbția din fazele lichide și gazoase	Tratamentul apei Înlăturarea clorului rezidual și a ozonului Adsorbția COV
Antracit	Porozitate foarte scăzută, predominanța mezoporilor	Adsorbția din faza gazoasă	Adsorbția COV
Lemnul	Porozitate foarte mare, predominanța macroporilor	Adsorbția din faza lichidă	Tratamentul apei cu cărbune praf Decolorarea produsului

Citește și: