Активированный уголь

Цель:

познакомиться с адсорбционной способностью активированного угля.

«Адсорбция» - (от латинского «ad»-на, при, и «sorbeo» - поглощаю) – поглощение какого-либо вещества (адсорбата) из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твердого тела (адсорбентом).

Активированный уголь.

Углеродными сорбентами называются углеродсодержащие материалы, получаемые на основе природного или полимерного сырья, обладающие разветвленной пористой структурой и поглотительной способностью по широкому спектру веществ, из газовых и жидких сред.

Активные угли (АУ) - это группа углеродных сорбентов, выпускаемых промышленностью и имеющих нормативные показатели качества.

Активированный уголь — пористое вещество, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения.

«Явление адсорбции. Активированный уголь»

Выполнила: Кочетова Нина Сергеевна

Цель:

познакомиться с адсорбционной способностью активированного угля

« Адсорбция »

(от латинского « ad » -на, при, и « sorbeo » - поглощаю) – поглощение какого-либо вещества (адсорбата) из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твердого тела (адсорбентом).

Активированный уголь

Углеродными сорбентами называются углеродсодержащие материалы, получаемые на основе природного или полимерного сырья, обладающие разветвленной пористой структурой и поглотительной способностью по широкому спектру веществ, из газовых и жидких сред. Активные угли (АУ) - это группа углеродных сорбентов, выпускаемых промышленностью и имеющих нормативные показатели качества.

Активированный уголь — пористое вещество, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения

В соответствии с основными областями применения активные можно разделить на следующие типы:

активные угли для адсорбции газов и паров

активные угли для адсорбции из жидкой фазы

активные угли - основа катализаторов и химических поглотителей

Сырье для производства активных углей

Активированные угли могут быть получены из разнообразного углеродосодержащего сырья, в промышленном производстве чаще используется:

древесина (древесный уголь);

каменный угль;

бурый уголь;

Торф;

скорлупа кокосового ореха.

Карбонизация

Сначала углеродосодержащее сырье подвергается карбонизации - обжигу при высокой температуре в инертной атмосфере без доступа кислорода.

В результате получается уголь, карбонизат, который обладает плохими адсорбционными свойствами, поскольку размеры его пор невелики и внутренняя площадь поверхности мала.

Поэтому карбонизат подвергают активации.

Предварительное дробление

Получившийся карбонизат имеет размер фракции 30-150 мм. Активация таких больших кусков не возможна, поэтому карбонизат подвергают предварительному дроблению. Для наиболее эффективной активации размер фракции должен быть 4 - 10 мм.

Активация

Процесс активации проводят двумя основными методами:

- обработка специальными химическими компонентами (химическая активация) ; - обработка перегретым водяным паром или окисление газом (паро-газовая активация) .

Процесс химической активации заключается в обработке угля солями, которые при высокой температуре выделяют газ-активатор ( например СО2 или О2): - карбонатами; - сульфатами; - нитратами; - кислотами-окислителями (азотной, серной, фосфорной и др.). Угли, полученные химическим активированием, называются в соответствии с применяемым реагентом, например "уголь хлорцинковой активации". Химическую активацию проводят при 200 - 650 oС. Недостатки метода: - нетехнологичность процесса; - большие количества экологически опасных стоков; - коррозия аппаратуры; - высокая стоимость получаемого сорбента;

2CO " width="640"

Парогазовая активация производиться при температуре 800-1000oС в строго контролируемых условиях.

При парогазовой активации в качестве окислительных агентов используют диоксид углерода и водяной пар.

Процесс в присутствии диоксида углерода ведут при высоких температурах, при этом часть углерода выгорает по реакции: С + СО2 - 2CO

СО + Н2 - 130 кДж Параллельно протекает побочная экзотермическая реакция: СО + Н2О - СО2 + Н2 + 42 кДж " width="640"

В качестве окислителя чаще всего применяют водяной пар, при этом активация протекает по реакции: С + Н2О - СО + Н2 - 130 кДж Параллельно протекает побочная экзотермическая реакция: СО + Н2О - СО2 + Н2 + 42 кДж

Реакция углерода с паром катализируется оксидами и карбонатами щелочных металлов.

Поэтому их в небольших количествах иногда добавляют к исходному сырью при производстве активных углей. Катализаторами процесса являются также и соединения меди.

Активация водяным паром позволяет получать угли с внутренней площадью поверхности до 1500 м2 на грамм угля.

Благодаря этой огромной площади внутренней поверхности активированные угли являются прекрасными адсорбентами.

Не вся эта площадь может быть доступна для адсорбции, поскольку крупные молекулы адсорбируемых веществ не могут проникать в поры малого размера.

100-200 нм). " width="640"

В активных углях различают три категории пор: - микропоры (0,6-0,7 нм); - мезопоры (1,5-100-200 нм); - макропоры (100-200 нм).

Микро и мезопоры составляют наибольшую часть поверхности активных углей. Определяющее влияние на структуру пор активных углей оказывают исходные материалы для их получения. Активированные угли на основе скорлупы кокоса характеризуются большей долей микропор, а активированные угли на основе каменного угля - большей долей мезопор. Большая доля макропор характерна для активированных углей на основе древесины.

Применение адсорбции

Очистка сточных вод

Фильтр для очистки воды

Нефиеклин – магнитный собиратель-адсорбент для удаления нефтяных разливов с поверхности воды и твердых поверхностей.

На сегодняшний день активированный уголь является достаточно распространенным и широко применяющимся адсорбентом во многих отраслях.

Н. Д. Зелинский – русский химик, разработал противогазы на основе древесного активного угля.

Противогаз – устройство для защиты органов дыхания, глаз и лица человека от отравляющих и радиоактивных веществ, бактериальных средств – бактерий, вирусов и др., находящихся в воздухе.

Спасибо

за внимание!