Активированный уголь

Активированный уголь, иногда называемый активированным углем, — уникальный адсорбент, ценимый за свою чрезвычайно пористую структуру, которая позволяет ему эффективно захватывать и удерживать материалы.

Активированный уголь широко используется в ряде отраслей промышленности для удаления нежелательных компонентов из жидкостей или газов и может применяться в бесчисленном количестве областей, где требуется удаление загрязняющих веществ или нежелательных материалов: от очистки воды и воздуха до рекультивации почв и даже извлечения золота.

Ниже представлен обзор этого невероятно разнообразного материала.

ЧТО ТАКОЕ АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ?
Активированный уголь — это материал на основе углерода, который был обработан для максимального улучшения его адсорбционных свойств, в результате чего получился превосходный адсорбирующий материал.

Активированный уголь может похвастаться впечатляющей структурой пор, благодаря которой у него очень большая площадь поверхности, на которой он может захватывать и удерживать материалы, и может быть получен из ряда богатых углеродом органических материалов, включая:

Скорлупа кокосовых орехов
Древесина
Уголь
Торф
И многое другое…
В зависимости от исходного материала и методов обработки, используемых для производства активированного угля, физические и химические свойства конечного продукта могут существенно различаться.² Это создает матрицу возможностей для вариаций в коммерчески производимых углях, с сотнями доступных разновидностей. Из-за этого коммерчески производимые активированные угли являются узкоспециализированными для достижения наилучших результатов для данного применения.

Несмотря на такое разнообразие, производятся три основных типа активированного угля:

Порошкообразный активированный уголь (PAC)

Порошкообразные активированные угли обычно имеют размер частиц в диапазоне от 5 до 150 Å, с некоторыми доступными размерами, выходящими за пределы. PAC обычно используются в жидкофазных адсорбционных приложениях и обеспечивают снижение затрат на обработку и гибкость в эксплуатации.

Гранулированный активированный уголь (ГАУ)

Гранулированный активированный уголь обычно имеет размер частиц от 0,2 мм до 5 мм и может использоваться как в газовой, так и в жидкой фазе. GACs популярны, поскольку они обеспечивают чистое обращение и, как правило, служат дольше, чем PACs.

Кроме того, они обладают повышенной прочностью (твердостью) и могут быть регенерированы и использованы повторно.

Экструдированный активированный уголь (ЭАУ)

Экструдированные активированные угли представляют собой цилиндрические гранулы размером от 1 мм до 5 мм. Обычно используемые в реакциях в газовой фазе, EAC представляют собой сверхпрочный активированный уголь, получаемый в результате процесса экструзии.

Дополнительные типы

Дополнительные разновидности активированного угля включают:

Активированный уголь в гранулах
Пропитанный углерод
Полимерное покрытие углерода
Салфетки с активированным углем
Активированные углеродные волокна
СВОЙСТВА АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ
При выборе активированного угля для конкретного применения следует учитывать ряд характеристик:

Структура пор

Структура пор активированного угля различается и во многом зависит от исходного материала и способа производства.¹ Структура пор в сочетании с силами притяжения обеспечивает возможность адсорбции.

Твердость/Истираемость

Твердость/абразивность также является ключевым фактором при выборе. Во многих случаях применения требуется, чтобы активированный уголь имел высокую прочность частиц и устойчивость к истиранию (распаду материала на мелкие частицы). Активированный уголь, полученный из скорлупы кокосовых орехов, имеет самую высокую твердость среди активированных углей.4

Адсорбционные свойства

Абсорбционные свойства активированного угля охватывают несколько характеристик, включая адсорбционную способность, скорость адсорбции и общую эффективность активированного угля.4

В зависимости от области применения (жидкость или газ) эти свойства могут определяться рядом факторов, включая йодное число, площадь поверхности и активность четыреххлористого углерода (ЧХУ)4.

Кажущаяся плотность

Хотя кажущаяся плотность не влияет на адсорбцию на единицу веса, она влияет на адсорбцию на единицу объема.4

Влага

В идеале количество физической влаги, содержащейся в активированном угле, должно находиться в пределах 3–6%.4.

Содержание золы

Содержание золы в активированном угле является мерой инертной, аморфной, неорганической и непригодной части материала. Содержание золы в идеале должно быть как можно ниже, поскольку качество активированного угля повышается по мере снижения содержания золы. 4