Carbone attivo o carbone in breve (Carbo medicinalis, carbone medicinale) è un carbone a grana fine con un'ampia superficie interna, che viene utilizzato come adsorbente in chimica, medicina, trattamento delle acque e delle acque reflue, ventilazione e condizionamento, tra le altre cose. Si utilizza in forma granulare o pressata in compresse (compatti di carbone).
Proprietà
Il carbone attivo è costituito principalmente da carbone (normalmente> 90%) con una struttura altamente porosa. I pori sono interconnessi come una spugna. La superficie interna è compresa tra 300 e 2000 m²/g di carbone. La superficie interna di 2 grammi di carbone attivo corrisponde approssimativamente all'area di un campo da calcio. La densità del carbone attivo varia da 200 a 600 kg/m³. La distribuzione delle dimensioni dei pori dei micropori (<1nm), mesopori (1-25nm) e macropori (>25nm) determina le proprietà di adsorbimento.
Per un cubo con una lunghezza del bordo di 1 cm, la superficie interna supera la superficie esterna di un fattore superiore a 10.000.
Estrazione
Il carbone attivo è costituito da sostanze vegetali, animali, minerali o petrolchimiche. I materiali di partenza sono z. B. legno, torba, gusci di noci, lignite o carbon fossile o plastica. Di conseguenza, viene anche chiamato biochar. Come carbone animale, il latino carbo animalis , si riferisce al carbone attivo ottenuto da sangue animale (carbone di sangue) o osso (carbone osseo).
Viene generalmente prodotto mediante trattamento con agenti disidratanti (cloruro di zinco, acido fosforico) a 500–900 °C o mediante distillazione a secco. Il carbone attivo grezzo così ottenuto viene quindi attivato per ossidazione a 700-1000 °C con vapore o anidride carbonica, ed in alcuni casi anche con aria.
Per alcuni scopi, il carbone attivo viene trattato (impregnato) con altre sostanze chimiche per migliorare l'effetto di separazione. Il carbone filtrante per i filtri respiratori nelle maschere antigas è ricoperto di sali metallici, che migliorano l'effetto di separazione per molte tossine chimiche.
Aree di applicazione
Il carbone attivo viene utilizzato principalmente come adsorbente per rimuovere il colore, il sapore e l'odore indesiderati da gas, vapori e liquidi. Un grande vantaggio del carbone attivo è la sua capacità di essere riattivato termicamente. Il carbone attivo viene utilizzato principalmente sotto forma di granuli, polvere o pellet. In commercio sono disponibili anche tessuti a carbone attivo.
Ad esempio, il carbone attivo rimuove:
- Cloro, ozono e altre sostanze che alterano il gusto e l'odore, nonché batteri dell'acqua, dolcificanti, glicerina e liquidi chimici
- sostanze coloranti e impurità da flussi liquidi nell'industria chimica o alimentare
- Tossine aerodisperse (filtri su maschere NBC e sistemi di ventilazione in serbatoi e rifugi)
- Esafluoruro di uranio dall'aria nella tecnologia nucleare
- Vapori di benzina dall'aria di scarico dei sistemi di serbatoi
- Idrocarburi clorurati dall'aria di scarico e dai gas di scarico, ad es. B. al lavaggio a secco
- una percentuale di catrame dal fumo di sigaretta nei filtri delle sigarette
- aromi indesiderati di vodka e altri alcolici
- Odore di sudore nelle scarpe (dovuto alle solette contenenti carbone attivo)
- Aromi nella coltivazione della cannabis (neutralizzazione degli odori)
- Sottoprodotti della fermentazione come oli di fusel ed esteri della birra
- Inquinanti nei filtri di acquari e laghetti
Il carbone attivo viene utilizzato nel trattamento delle acque reflue per rimuovere dall'acqua i costituenti adsorbibili e disciolti delle acque reflue. Questa fase del processo viene solitamente utilizzata solo quando metodi più economici come processi biologici, precipitazione e flocculazione non portano al risultato desiderato. Questo metodo può essere utilizzato anche per pulire i flussi parziali nell'industria, con l'obiettivo di recuperare i residui.
Un'altra significativa applicazione del carbone attivo è nei filtri dell'aria abitacolo per l'industria automobilistica. Questa classe di filtri è stata utilizzata nei sistemi di condizionamento d'aria dalla metà degli anni '90. I cosiddetti filtri combinati (questa è una classe specifica di filtri dell'aria per abitacolo) contengono uno strato di carbone attivo, che filtra i gas nocivi dall'aria e protegge così i passeggeri da questi inquinanti. Più di 5000 tonnellate di carbone attivo vengono lavorate ogni anno in tutto il mondo per questa applicazione.
Il trattamento delle acque utilizza anche l'adsorbimento su carbone attivo per purificare l'acqua grezza.
Grazie alla sua elevata capacità di adsorbimento, il carbone attivo può essere utilizzato anche nelle pompe ad assorbimento per creare il vuoto.
Il carbone attivo ha solo una capacità di carico limitata. La rigenerazione di solito avviene riscaldando a diverse centinaia di gradi Celsius. Da un lato una parte del carico evapora (es. solventi organici), ma un'altra parte può anche coke, nel qual caso il carbone attivo deve essere riattivato con vapore come durante la produzione.
Il carbone attivo si trova anche negli impacchi termici.
Applicazione medica
In medicina, il carbone attivo viene utilizzato principalmente per rimuovere le tossine dal tratto gastrointestinale. Nelle malattie diarroiche innocue, ad es. B. Influenza gastrointestinale (gastroenterite), vengono solitamente utilizzati composti di carbone In caso di emergenza da avvelenamento, il carbone attivo viene utilizzato in quantità maggiori per rimuovere le tossine ingerite per via orale che si trovano nel tubo digerente o sono soggette a circolazione enteroepatica dall'organismo. Il dosaggio in questi casi è compreso tra 0,5 e 1 g di carbone per chilogrammo di peso corporeo per un essere umano adulto.
Colorante alimentare
Il carbone attivo è utilizzato nell'industria alimentare come colorante E 153. E 153 trova impiego nei concentrati di succhi di frutta, gelatine, marmellate, prodotti dolciari e nelle coperture a cera nera per formaggi.
Prove individuali
- ↑ Chimica del lessico Römpp
Riferimenti
- Hartmut von Kienle &Erich Baeder:Carbone attivo e sua applicazione industriale , Stoccarda, Ferdinand Enke Verlag, 1980, ISBN 3-432-90881-4
- Roop Chand Bansal, Jean-Baptiste Donnet, Fritz Stoeckli:Carbone attivo . New York, Marcel Dekker, 1988, ISBN 0-8247-7842-1
- John W. Patrick (a cura di):Porosità nei carboni . Londra, Edward Arnold, 1995, ISBN 0-340-544732
- CD Roempp Chemie Lexikon, Stoccarda, Georg Thieme Verlag
- Dott. medico Thomas Schneider, il dott. medico Benno Wolcke, Roman Böhmer:Pocket Atlas Emergency &Rescue Medicine - Compendio per il medico di emergenza . 3a edizione, Springer Medizin Verlag Heidelberg, 2000, 2004, 2006, ISBN 3-540-29565-8
