Węgiel aktywowany lub w skrócie węgiel (Carbo medicinalis, węgiel leczniczy) to drobnoziarnisty węgiel drzewny o dużej powierzchni wewnętrznej, który jest używany między innymi jako adsorbent w chemii, medycynie, uzdatnianiu wody i ścieków, wentylacji i klimatyzacji. Stosuje się go w formie granulowanej lub sprasowany w formie tabletek (wypraski z węgla drzewnego).
Właściwości
Węgiel aktywny składa się głównie z węgla (zwykle> 90%) o wysoce porowatej strukturze. Pory są połączone jak gąbka. Powierzchnia wewnętrzna wynosi od 300 do 2000 m²/g węgla. Wewnętrzna powierzchnia 2 gramów węgla aktywnego odpowiada w przybliżeniu powierzchni boiska do piłki nożnej. Gęstość węgla aktywnego waha się od 200 do 600 kg/m³. Rozkład wielkości porów mikroporów (<1nm), mezoporów (1-25nm) i makroporów (>25nm) określa właściwości adsorpcyjne.
W przypadku sześcianu o długości krawędzi 1 cm, wewnętrzna powierzchnia przekracza powierzchnię zewnętrzną o współczynnik ponad 10 000.
Ekstrakcja
Węgiel aktywny wytwarzany jest z substancji roślinnych, zwierzęcych, mineralnych lub petrochemicznych. Materiały wyjściowe to z. B. drewno, torf, łupiny orzechów, węgiel brunatny lub kamienny lub tworzywa sztuczne. W związku z tym jest również określany jako biowęgiel. Jako węgiel zwierzęcy, łacińskie carbo animalis , odnosi się do węgla aktywowanego wytworzonego z krwi zwierzęcej (zwęglenia krwi) lub kości (zwęglenia kostnego).
Zwykle jest wytwarzany przez poddanie działaniu środków odwadniających (chlorek cynku, kwas fosforowy) w temperaturze 500–900 °C lub przez destylację na sucho. Otrzymany w ten sposób surowy węgiel aktywny jest następnie aktywowany przez utlenianie w temperaturze 700-1000 °C parą wodną lub dwutlenkiem węgla, a w niektórych przypadkach również powietrzem.
W niektórych celach węgiel aktywny jest poddawany obróbce (impregnacji) innymi chemikaliami, aby poprawić efekt separacji. Węgiel filtracyjny do filtrów oddechowych w maskach gazowych pokryty jest solami metali, co poprawia efekt separacji wielu toksyn chemicznych.
Obszary zastosowania
Węgiel aktywny jest używany przede wszystkim jako adsorbent do usuwania niepożądanego koloru, smaku i zapachu z gazów, oparów i cieczy. Główną zaletą węgla aktywnego jest jego zdolność do termicznej reaktywacji. Węgiel aktywny stosuje się głównie w postaci granulek, proszku lub peletów. Na rynku dostępne są również tkaniny z węglem aktywnym.
Na przykład węgiel aktywowany usuwa:
- Chlor, ozon i inne substancje pogarszające smak i zapach, a także bakterie z wody, słodzików, gliceryny i płynów chemicznych
- substancje barwiące i zanieczyszczenia ze strumieni cieczy w przemyśle chemicznym lub spożywczym
- Toksyny w powietrzu (filtry na maskach NBC i systemach wentylacyjnych w zbiornikach i schronach)
- Heksafluorek uranu z powietrza w technologii jądrowej
- Opary benzyny z powietrza wylotowego z systemów zbiorników
- Węglowodory chlorowane z powietrza wylotowego i spalin, m.in. B. w pralni chemicznej
- proporcja smoły z dymu papierosowego w filtrach papierosowych
- niechciane aromaty z wódki i innych alkoholi
- Zapach potu w butach (ze względu na wkładki zawierające węgiel aktywny)
- Aromaty w uprawie konopi (neutralizacja zapachu)
- Produkty uboczne fermentacji, takie jak oleje fuzlowe i estry z piwa
- Zanieczyszczenia w filtrach akwariowych i stawowych
Węgiel aktywny jest stosowany w oczyszczaniu ścieków w celu usunięcia adsorbowalnych, rozpuszczonych składników ścieków z wody. Ten etap procesu jest zwykle stosowany tylko wtedy, gdy tańsze metody, takie jak procesy biologiczne, wytrącanie i flokulacja, nie prowadzą do pożądanego rezultatu. Ta metoda może być również stosowana do czyszczenia częściowych przepływów w przemyśle w celu odzyskania pozostałości.
Innym ważnym zastosowaniem węgla aktywnego są filtry kabinowe powietrza dla przemysłu motoryzacyjnego. Ta klasa filtrów jest stosowana w systemach klimatyzacyjnych od połowy lat 90-tych. Tak zwane filtry kombinowane (jest to specyficzna klasa filtra kabinowego) zawierają warstwę węgla aktywnego, który odfiltrowuje z powietrza szkodliwe gazy i tym samym chroni pasażerów przed tymi zanieczyszczeniami. Do tego zastosowania na całym świecie rocznie przetwarza się ponad 5000 ton węgla aktywnego.
Uzdatnianie wody wykorzystuje również adsorpcję na węglu aktywnym do oczyszczania wody surowej.
Dzięki wysokiej zdolności adsorpcji węgiel aktywny może być również stosowany w pompach sorpcyjnych do tworzenia podciśnienia.
Węgiel aktywny ma tylko ograniczoną ładowność. Regeneracja zwykle odbywa się poprzez podgrzanie do kilkuset stopni Celsjusza. Z jednej strony część ładunku odparowuje (np. rozpuszczalniki organiczne), ale inna część może również koksować, w takim przypadku węgiel aktywny musi być reaktywowany parą, tak jak podczas produkcji.
Węgiel aktywowany znajduje się również w wkładach grzewczych.
Aplikacja medyczna
W medycynie węgiel aktywowany służy głównie do usuwania toksyn z przewodu pokarmowego. W nieszkodliwych chorobach biegunkowych, m.in. B. Grypa żołądkowo-jelitowa (gastroenteritis), zwykle stosuje się kompety węglowe.W nagłych przypadkach zatrucia węgiel aktywowany stosuje się w większych ilościach w celu usunięcia z organizmu toksyn przyjmowanych doustnie, które znajdują się w przewodzie pokarmowym lub są objęte krążeniem jelitowo-wątrobowym. Dawka w takich przypadkach wynosi od 0,5 do 1 g węgla drzewnego na kilogram masy ciała dla dorosłego człowieka.
Barwienie żywności
Węgiel aktywny jest stosowany w przemyśle spożywczym jako barwnik E 153. E 153 jest stosowany w koncentratach soków owocowych, galaretkach, dżemach, wyrobach cukierniczych oraz w czarnych woskowych powłokach do serów.
Indywidualne dowody
- ↑ Römpp Leksykon Chemia
Referencje
- Hartmut von Kienle i Erich Baeder:Węgiel aktywny i jego zastosowanie przemysłowe , Stuttgart, Ferdinand Enke Verlag, 1980, ISBN 3-432-90881-4
- Roop Chand Bansal, Jean-Baptiste Donnet, Fritz Stoeckli:Aktywny węgiel . Nowy Jork, Marcel Dekker, 1988, ISBN 0-8247-7842-1
- John W. Patrick (red.):Porowatość w węglu . Londyn, Edward Arnold, 1995, ISBN 0-340-544732
- CD Roempp Chemie Lexikon, Stuttgart, Georg Thieme Verlag
- Dr. medyczny Thomas Schneider, dr. medyczny Benno Wolcke, Roman Böhmer:Pocket Atlas Medycyna ratunkowa i ratownicza – kompendium dla lekarza medycyny ratunkowej . Wydanie trzecie, Springer Medizin Verlag Heidelberg, 2000, 2004, 2006, ISBN 3-540-29565-8
