O aktivním uhlí

Aktivní uhlí je adsorbent, jehož používání bylo známo už několik set let před naší érou. Používalo se k lékařským účelům a jako čisticí prostředek. Počátky průmyslového použití aktivního uhlí se ale datují až do roku 1900, kdy se používalo jako činidlo odbarvující sirup v cukrovarnictví. Uhlí vzbudilo zájem také během světové války, kdy se začalo používat v plynových maskách za účelem ochrany před nebezpečnými plyny a výpary.

Aktivní uhlí je černý, pórovitý, amorfní sorbent. Jeho sorpční kapacita, plocha povrchu (dosahující až 2500 m2/g), velkost a rozložení pórů nebo zrnitost činí aktivní uhlí skvělým a univerzálním adsorbentem.

Existuje mnoho teorií týkajících se mikroskopické struktury aktivního uhlí a jeho vlivu na působení toho sorbentu. Základní strukturální jednotkou aktivního uhlí je hexagonální struktura grafitu, má tedy podobu bezpočtu maličkých grafitových destiček. Destičky jsou vzájemně propojeny chemickými vazbami, které vytvářejí rozštěpy, praskliny a kapsy, do nichž se adsorbují nečistoty.

Dostupnost vnitřní struktury aktivního uhlí zvyšuje rychlost absorpčního procesu a činí ho efektivnějším. U nejpoužívanějších typů aktivního uhlí se velikost plochy pohybuje v hranicích 800 – 1500 m2/g. Povrch tohoto uhlí se vyznačuje především přítomností mikropórů, jejichž efektivní průměr je menší než 2 nm. Ve skutečnosti se aktivní uhlí skládá z komplikované síti pórů klasifikovaných jako:

• Mikropóry ( < 2 nm průměru)
• Mezopóry ( 2-50 nm průměru)
• Makropóry ( > 50 nm průměru)

Adsorpce na aktivním uhlí probíhá především v mikropórech a v malé části v mezopórech, zatímco makropóry plní pouze funkci průtokových kanálů pro adsorbát dovnitř mezopórů a k povrchu mikropórů. Rozložení velikostí pórů v daném uhlí závisí na typu použité suroviny a metodě a podmínek jeho výroby.

Adsorpce na aktivním uhlí

Čištění pomocí aktivního uhlí je možné díky adsorpčnímu fenoménu. Jednoduše řečeno, tento jev je akumulace molekul plynu nebo kapaliny na povrchu pevné látky zvané adsorbent.

Adsorpci lze v závislosti na typu dopadu rozdělit na:

• fyzická adsorpce – je založena na intermolekulárních Van der Waalsových interakcích
• chemická adsorpce – k interakci molekul a adsorbátu dochází prostřednictvím chemických reakcí

Typ adsorpce můžeme určit na základě:

Procesní tepla – malá pro fyzickou adsorpci a velká pro odpovídající reakce v případě chemisorpce.

Reverzibilita procesu – látka adsorbovaná fyzikálními interakcemi může být snadno odstraněna v procesu regenerace, zatímco odstranění chemicky adsorbované vrstvy je obtížné a vyžaduje drastické podmínky< /p >

Tloušťky adsorpčních vrstev - pro fyzikální adsorpci může jejich tloušťka odpovídat několika průměrům částic adsorbátu (při vhodných hodnotách tlaku a teploty), přičemž vrstvy jsou vzniklé jako výsledek chemisorpce jedné molekuly.

Aktivní uhlí je díky vysokému stupni čistoty a snadnému použití adsorbentem s širokým spektrem použití. Adsorpce nemění chemické složení čištěného média, proto se vlastnosti aktivního uhlí využívají v mnoha technologických procesech.

Specializované znalosti adsorpčních procesů a dlouholeté zkušenosti inženýrů ACES Sp. z o. o. umožňuje vybrat vhodný typ aktivního uhlí tak, aby získané čistící účinky plně splňovaly očekávání našich zákazníků.

Účinnost adsorpce

Při odpovědi na otázku, jaké sloučeniny může aktivní uhlí adsorbovat, lze říci, že budou adsorbovány organické sloučeniny a některé větší sloučeniny a anorganické molekuly, jako je jód nebo rtuť. Obecně lze předpokládat, že 90 % organických sloučenin může být adsorbováno aktivním uhlím, zatímco pouze 10 % lze považovat za špatně adsorbovatelné nebo vůbec. Ne všechny sloučeniny se však adsorbují se stejnou účinností a proces adsorpce závisí na mnoha faktorech.

Mezi nejdůležitější patří:

• povaha a typ odstraněných sloučenin – lépe se adsorbují sloučeniny s vyšší molekulovou hmotností, nižším tlakem nasycených par a vyšším bodem varu
• typ použitého aktivního uhlí – přizpůsobení velikosti a průměru pórů odstraňovaným sloučeninám zvyšuje efektivitu a efektivitu procesu
• koncentrace odstraněných sloučenin – adsorpční kapacita se zvyšuje s koncentrací
• vlhkost – ve většině případů zvýšení vlhkosti snižuje účinnost adsorpčního procesu
• tlak – zvýšením tlaku se zvýší adsorpční kapacita
• teplota – účinnost adsorpce klesá s rostoucí teplotou
• přítomnost dalších sloučenin - jednotlivé složky směsi soutěží o místo v pórech aktivního uhlí
• doba kontaktu – doporučená doba kontaktu uhlí s čištěným médiem se u jednotlivých procesů liší

Schopnost používat výše uvedené principy spolu s odbornými znalostmi o použitém produktu jsou zásadní při výběru vhodného řešení na bázi aktivního uhlí. Tým ACES Sp z o. o. Na základě svých zkušeností vynaloží veškeré úsilí, aby navrhovaná aktivní uhlí poskytovala maximální účinnost. Odpovědi na další otázky naleznete v sekci Kontakt

Produkce aktivního uhlí

Aktivní uhlík lze získat prakticky z jakéhokoli uhlíkového materiálu obsahujícího vysoké procento elementárního uhlíku.

Běžně používané suroviny pro výrobu aktivního uhlí jsou:

• bituminózní uhlí,
• hnědé uhlí
• kokosové skořápky,
• antracit,
• dřevo.

Asi 60 % veškerého aktivního uhlí používaného na světě tvoří černé uhlí. Konečné vlastnosti aktivního uhlí se mohou lišit a záviset na mnoha faktorech během výrobního procesu.Důlní uhlí se vyznačuje snadností výroby vyvinuté struktury, hnědé uhlí má největší objem pórů, kokosové uhlí se vyznačuje největším počtem aktivních míst , tvrdost a odolnost proti oděru. Antracit má však ze všech zmíněných největší množství elementárního uhlíku, díky čemuž je nejtvrdší a nejodolnější vůči agresivnímu prostředí. Dřevěné uhlí se používá jako prachové uhlí s nízkou objemovou hmotností a úměrně velkým počtem makropórů.

Jak vidíte, původ použitého aktivního uhlí určuje jeho poréznost a možnost použití aktivního uhlí v různých průmyslových procesech.

Níže uvedená tabulka představuje seznam nejoblíbenějších surovin pro výrobu aktivního uhlí a ukazuje vztah mezi vnitřní strukturou materiálu a jeho využitím v průmyslu.

Charakteristiky struktury aktivního uhlí v závislosti na jeho původu