Активированный уголь является пористым материалом, который производится из различных углеродосодержащих материалов. Его пористая структура обеспечивает очень большую поверхность на единицу массы, делая его эффективным в адсорбции различных веществ. Узнайте о химических свойствах, модифицировании и применении активированного угля.
Cодержание
Активированный уголь является пористым материалом, который производится из различных углеродосодержащих материалов, таких как древесный уголь, кокс из каменного угля, нефтяной кокс, скорлупа кокосовых орехов и другие. Его пористая структура обеспечивает очень большую поверхность на единицу массы, делая его эффективным в адсорбции различных веществ. Активированный уголь широко используется в медицине для борьбы с отравлениями и в производстве фильтров для воздуха.
Химические свойства и модифицирование
Обычный активированный уголь является реакционноспособным соединением, которое может окисляться кислородом воздуха и кислородной плазмой, водяным паром, углекислым газом и озоном. Окисление в жидкой фазе может проводиться с использованием ряда реагентов, таких как HNO3, H2O2 и KMnO4. Активированный уголь может быть модифицирован азотом, либо из азотсодержащих природных веществ либо из полимеров, или обработкой угля азотсодержащими реагентами. Также уголь способен взаимодействовать с хлором, бромом и фтором.
Свойства активированного угля могут существенно отличаться от неактивированного из-за образования большого количества основных и кислотных групп на поверхности окисленного угля. Химически модифицированный уголь находит применение в качестве катализаторов, носителей для катализаторов, селективных адсорбентов, в получении особо чистых веществ и в качестве электродов литиевых аккумуляторов.
Процесс активации
Сущность активации активированного угля заключается во вскрытии пор, находящихся в углеродном материале в закрытом состоянии. Это может быть достигнуто термохимическими методами или путем обработки угля перегретым паром или углекислым газом или их смесью при определенной температуре, обычно около 800-850 °C. В процессе активации уголь может также насыщаться добавками для улучшения улавливания определенных веществ.
См. также
Применение активированного угля
Активированный уголь нашел широкое применение в различных областях. В медицине он используется для лечения отравлений и является адсорбентом, который способен связывать газы, токсины, алкалоиды, гликозиды, соли тяжелых металлов и другие вещества, что способствует их выведению из организма. В химической, фармацевтической и пищевой промышленности активированный уголь используется для очистки сиропов, удаления красящих веществ и других примесей. Фильтры, содержащие активированный уголь, широко применяются для очистки питьевой воды и воздуха.
История и применение в противогазах
Метод активации угля был разработан Николаем Дмитриевичем Зелинским в 1915 году для использования в противогазах в качестве универсального средства химической защиты. В противогазах активированный уголь использовался для улавливания различных веществ, чтобы предотвратить их попадание в организм. С развитием технологий и применения активированного угля, его использование расширилось и нашло применение в других отраслях.
Сырье и химический состав
Активированный уголь получают из различных углеродсодержащих материалов, таких как древесный уголь, кокс из каменного угля, нефтяной кокс, скорлупа кокосовых орехов и другие. Химический состав активированного угля может включать углерод, водород, кислород, азот, серу и другие вещества. Он имеет высокую прочность и может быть многократно регенерирован.
См. также
Классификация и структура
Активированный уголь имеет огромное количество пор, что обеспечивает ему очень большую поверхность. Он состоит из графитовых кристаллитов, образованных из плоскостей протяженностью 2-3 нм, а также аморфного углерода и гетероатомов. Наличие химически связанного кислорода на поверхности активированного угля значительно влияет на его адсорбционные свойства.
Регенерация
Активированный уголь может быть регенерирован и повторно использован. Процесс регенерации включает удаление адсорбированных веществ путем нагревания и удаления их с поверхности угля. После регенерации активированный уголь может быть снова использован для адсорбции различных веществ.
В итоге, активированный уголь является важным материалом с высокой адсорбционной способностью и широким спектром применения в различных отраслях. Его химические свойства и структура определяют его эффективность и функциональность в различных процессах и приложениях.
Что нам скажет Википедия?
Активированный у́голь — это пористый материал, производимый из древесного угля, кокса из каменного угля или нефти, скорлупы кокосовых орехов и других углеродосодержащих материалов.
Обычный активированный уголь является довольно реакционноспособным соединением, способным к окислению кислородом воздуха и кислородной плазмой, водяным паром, а также углекислым газом и озоном.
Модифицированный азотом уголь получают либо исходя из азотсодержащих природных веществ, либо из полимеров, либо обработкой угля азотсодержащими реагентами. Также уголь способен взаимодействовать с хлором, бромом и фтором.
В последнее время химические свойства угля принято объяснять наличием на его поверхности активной двойной связи.
Химически модифицированный уголь находит применение в качестве катализаторов, носителей для катализаторов, селективных адсорбентов, в получении особо чистых веществ, в качестве электродов литиевых аккумуляторов.
Сущность активации состоит во вскрытии пор, находящихся в углеродном материале в закрытом состоянии. Это делается либо термохимически, либо путём обработки перегретым паром или углекислым газом или их смесью при температуре 800—850 °C. В последнем случае технически сложно получить парогазовый агент, имеющий такую температуру. Широко распространён приём подачи в аппарат для активации одновременно с насыщенным паром ограниченного количества воздуха. Часть угля сгорает, и в реакционном пространстве достигается необходимая температура.
В противогазах, активированный уголь использовался в качестве универсального средства химической защиты. Для улучшения улавливания некоторых веществ уголь может насыщаться добавками. В связи с деградацией производственных отраслей экономики РФ, на 2015 г. потребность в активированном угле (для российских фильтрующих противогазных СИЗОД) на 75 % удовлетворялась за счёт импорта.
Активированный уголь используется для очистки сахарного сиропа от красящих веществ при сахароварении как альтернатива костной муке.
Активированный уголь применяется в медицине, химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Фильтры, содержащие активированный уголь, используются во многих современных моделях устройств для очистки питьевой воды.
