Charbon activé ou fusain pour faire court (Carbo medicinalis, charbon médicinal) est un charbon de bois à grain fin avec une grande surface interne, qui est utilisé comme adsorbant dans la chimie, la médecine, le traitement de l'eau et des eaux usées, la ventilation et la climatisation, entre autres. Il est utilisé sous forme de granulés ou pressé sous forme de comprimés (compacts de charbon de bois).
Propriétés
Le charbon actif se compose principalement de carbone (généralement> 90 %) avec une structure hautement poreuse. Les pores sont interconnectés comme une éponge. La surface intérieure est comprise entre 300 et 2000 m²/g de charbon. La surface interne de 2 grammes de charbon actif correspond approximativement à la superficie d'un terrain de football. La densité du charbon actif varie de 200 à 600 kg/m³. La distribution de la taille des pores des micropores (<1nm), des mésopores (1-25nm) et des macropores (>25nm) détermine les propriétés d'adsorption.
Pour un cube avec une longueur d'arête de 1 cm, la surface intérieure dépasse la surface extérieure d'un facteur supérieur à 10 000.
Extraction
Le charbon actif est fabriqué à partir de substances végétales, animales, minérales ou pétrochimiques. Les matériaux de départ sont z. B. bois, tourbe, coquilles de noix, lignite ou houille ou matières plastiques. En conséquence, il est également appelé biochar. En tant que charbon animal, latin carbo animalis , fait référence au charbon actif fabriqué à partir de sang animal (blood char) ou d'os (bone char).
Il est généralement produit par traitement avec des agents déshydratants (chlorure de zinc, acide phosphorique) à 500-900 °C ou par distillation sèche. Le charbon actif brut ainsi obtenu est ensuite activé par oxydation à 700-1000 °C avec de la vapeur ou du dioxyde de carbone, et dans certains cas également avec de l'air.
À certaines fins, le charbon actif est traité (imprégné) avec d'autres produits chimiques pour améliorer l'effet de séparation. Le charbon filtrant pour les filtres respiratoires des masques à gaz est recouvert de sels métalliques, ce qui améliore l'effet de séparation de nombreuses toxines chimiques.
Domaines d'application
Le charbon actif est principalement utilisé comme adsorbant pour éliminer la couleur, la saveur et l'odeur indésirables des gaz, des vapeurs et des liquides. Un avantage majeur du charbon actif est sa capacité à être réactivé thermiquement. Le charbon actif est principalement utilisé sous forme de granulés, de poudre ou de pastilles. Des tissus de charbon actif sont également disponibles sur le marché.
Par exemple, le charbon actif supprime :
- Chlore, ozone et autres substances altérant le goût et l'odeur, ainsi que les bactéries présentes dans l'eau, les édulcorants, la glycérine et les liquides chimiques
- substances colorantes et impuretés provenant de flux liquides dans l'industrie chimique ou alimentaire
- Toxines en suspension dans l'air (filtres sur les masques NBC et systèmes de ventilation dans les réservoirs et les abris)
- Hexafluorure d'uranium de l'air dans la technologie nucléaire
- Vapeurs d'essence provenant de l'air d'échappement des systèmes de réservoir
- Hydrocarbures chlorés provenant de l'air d'échappement et des gaz d'échappement, par ex. B. au nettoyage à sec
- une proportion de goudron provenant de la fumée de cigarette dans les filtres de cigarette
- arômes indésirables de la vodka et d'autres spiritueux
- Odeur de sueur dans les chaussures (due aux semelles intérieures contenant du charbon actif)
- Arômes dans la culture du cannabis (neutralisation des odeurs)
- Sous-produits de fermentation tels que les huiles de fusel et les esters de bière
- Polluants dans les filtres d'aquarium et de bassin
Le charbon actif est utilisé dans le traitement des eaux usées pour éliminer les constituants adsorbables et dissous des eaux usées de l'eau. Cette étape du processus n'est généralement utilisée que lorsque des méthodes moins coûteuses telles que les processus biologiques, la précipitation et la floculation ne conduisent pas au résultat souhaité. Cette méthode peut également être utilisée pour nettoyer des flux partiels dans l'industrie, dans le but de valoriser les résidus.
Une autre application importante du charbon actif concerne les filtres à air d'habitacle pour l'industrie automobile. Cette classe de filtre est utilisée dans les systèmes de climatisation depuis le milieu des années 1990. Les filtres dits combinés (il s'agit d'une classe spécifique de filtre à air d'habitacle) contiennent une couche de charbon actif qui filtre les gaz nocifs de l'air et protège ainsi les passagers de ces polluants. Plus de 5000 tonnes de charbon actif sont traitées chaque année dans le monde pour cette application.
Le traitement de l'eau utilise également l'adsorption sur charbon actif pour purifier l'eau brute.
Grâce à sa grande capacité d'adsorption, le charbon actif peut également être utilisé dans les pompes à sorption pour créer des vides.
Le charbon actif n'a qu'une capacité de charge limitée. La régénération s'effectue généralement par chauffage à plusieurs centaines de degrés Celsius. D'une part, une partie de la charge s'évapore (par exemple les solvants organiques), mais une autre partie peut aussi cokéfier, auquel cas le charbon actif doit être réactivé à la vapeur comme lors de la production.
Le charbon actif se trouve également dans les compresses chauffantes.
Application médicale
En médecine, le charbon actif est principalement utilisé pour éliminer les toxines du tractus gastro-intestinal. Dans les maladies diarrhéiques inoffensives, par ex. B. Grippe gastro-intestinale (gastro-entérite), les comprettes au charbon sont généralement utilisées.En cas d'intoxication, le charbon actif est utilisé en plus grande quantité pour éliminer les toxines ingérées par voie orale qui se trouvent dans le tube digestif ou qui sont soumises à la circulation entérohépatique de l'organisme. La posologie dans de tels cas est de 0,5 à 1 g de charbon de bois par kilogramme de poids corporel pour un humain adulte.
Colorant alimentaire
Le charbon actif est utilisé dans l'industrie alimentaire comme colorant E 153. E 153 est utilisé dans les concentrés de jus de fruits, les gelées, les confitures, les confiseries et dans les enrobages de cire noire pour le fromage.
Preuves individuelles
- ↑ Römpp Lexique Chimie
Références
- Hartmut von Kienle &Erich Baeder :Le charbon actif et son application industrielle , Stuttgart, Ferdinand Enke Verlag, 1980, ISBN 3-432-90881-4
- Roop Chand Bansal, Jean-Baptiste Donnet, Fritz Stoeckli :Charbon actif . New York, Marcel Dekker, 1988, ISBN 0-8247-7842-1
- John W. Patrick (éd.) :Porosity in Carbons . Londres, Edward Arnold, 1995, ISBN 0-340-544732
- CD Roempp Chemie Lexikon, Stuttgart, Georg Thieme Verlag
- Dr. médical Thomas Schneider, Dr. médical Benno Wolcke, Roman Böhmer :Pocket Atlas Emergency &Rescue Medicine - Compendium for the urgent doctor . 3e édition, Springer Medizin Verlag Heidelberg, 2000, 2004, 2006, ISBN 3-540-29565-8
