CARBON ACTIVAT. modificarea carbon fin poros amorf, care este deosebit de puternic manifestă cărbune tipic generală (și a altor corpuri poroase) fenomene de suprafață, și anume: a) adsorbție. t. e. absorbția sau condens pe suprafața cărbunelui de diferite gaze și substanțe dizolvate și b) o acțiune catalitică. t. e. schimba viteza unor reacții chimice în prezența cărbunelui activat. În industrie, cărbune considerate cărbuni activi obținuți prin metode speciale sau supuse unui tratament suplimentar special (activare) atunci când activitatea lor este redusă într-o măsură care îndeplinește cerințele aplicației tehnice. Este posibil, dacă se dorește, să amplifice activitatea fie parte și îi conferă strict specifice, în funcție de scopul cărbunelui industrial. Activ sunt proprietățile carbonului activat mai clar suprafața mai mare a carbonului pe unitate de greutate (suprafața specifică) acesteia. Capacitatea de adsorbție. comune tuturor organismelor în general, exprimată cel mai clar în cărbune activat datorită dimensiunii foarte mare a suprafeței. Adsorbția are loc la limita dintre faza solidă (cărbune), cu un lichid sau gazos. T. Pentru a. Capacitatea adsorbtionare de carbon activat cu privire la diferite substanțe este diferită, atunci intrarea în șlamurile și amestecurile de carbon activat detectează fenomenul de adsorbție selectivă, absorbind unele substanțe într-o măsură mai mare decât altele. Prin urmare, carbonul activat poate fi utilizat pentru separarea (capcane) de amestec gazos anumitor gaze și vapori, care sunt punct de vedere tehnic produse valoroase sau impurități dăunătoare, și pentru a extrage orice fel de impurități dizolvate din lichide (albire, îndepărtarea rășinii, și așa mai departe. P.). Acesta din urmă se referă Ch. arr. la soluții apoase, dar parțial se extinde și la soluții neapoase și coloidal. carbon activat catalizează acțiunea este întotdeauna pozitiv: accelerează pentru multe reacții chimice ce au loc în gazul sau faza lichidă.
Istoric. Proprietățile de cărbune active și unii reprezentanți ai grupului de carbon activat sunt cunoscute de mult timp. De exemplu, din 1820, în industria zahărului utilizat cărbune pentru decolorare klersa osoasă. In 1785 Lovits savantul român a deschis cărbune proprietatea de a elimina din soluții apoase de multe impurități colorante. Saussure 1814 a fost studiată în adsorbție carbon beaded de gaze și vapori și a deschis posibilitatea de a aloca impurități volatile din amestecuri gazoase. În secolul al 20-lea. Această proprietate a fost folosit plante de cărbune din Germania pentru extracția hidrocarburilor aromatice din gaz de huilă. In 1915, Zelinsky sugerat cărbune ca un absorbant de substanțe toxice din măștile de filtrare a aerului și a dezvoltat o metodă pentru activarea cărbunelui terminat. Curând măști de carbon activate au fost introduse în armatele tuturor națiunilor. După război utilizarea de cărbune activat invaluit aproape toate industria chimică.
Metodele de preparare. Se aplică două metode de bază pentru prepararea unui cărbune activ: 1) activarea cărbunelui finit prin tratament termic și chimic special, și 2) un preparat direct al cărbunelui activat carbonizarea materialelor carbo în anumite condiții. 1) Activarea se aplică Ch. arr. pentru cărbune activat margele din planta de cărbune sau de origine minerală, cel mai des - carbune. Condiția necesară pentru un carbon activat bine, - structura amorfă și porozitate; pentru aceasta este necesar să aibă materia primă a avut o structură poroasă (lemn), o temperatură de carbonizare nu a fost mai mare de 600 ° C (la temperaturi mai mari de carbon poate fi izolat într-o stare cristalină). Activarea cărbune Sarcina - pentru a obține o porozitate ridicată și finisare de suprafață la o anumită structură chimică a carbonului. Acest lucru este realizat prin calcinarea de cărbune la temperatură ridicată (800-1100 ° C) cu procesarea simultană a oricărui gaz chimic care acționează (vapori de apă, CO2. NH3. SO2. Aer). Activarea este adesea precedat de impregnare cu soluții de alcalii de cărbune, săruri și acizi; în acest caz, pentru activarea percolarea în mod normal ar trebui să fie activat lichid de cărbune solvent și calcinarea secundar. Adesea, practicat prin impregnare din carbon nu este, ca lemnul original, înainte de carbonizarea. Materiale aplicabile pentru această impregnare divizat: a) acid - deshidratarea și reducerea temperaturii descompunerii lemnului (H2 SO4, ZnCl2 MgCl2 CaCl2), b) alcaline (NaOH, KOH, carbonați de Na și K) și c) pentru a da scheletul .. depunere cărbune activ [NaCl, Na2 SiO3. SO4 Na2. CaSO4. CaH4 (PO4) 2. SiO2]. Uneori, în final, lemnul este supus unei extracție preliminară solvent pentru a îndepărta rășini, gume și uleiuri. 2) carbonizare directă Capitolul obținut. arr. pudră sau friabile ( "soft"), activat de carbon: a) substanțe vegetale - lemn, turbă, celuloză, lignină și b) produse chimice - pastă de lichior, zahar, c) animalele - oase, sânge, păr, butași de piele, d) mineral - ulei, ulei de șist. Activarea aici are loc simultan cu materialul carbonizarea. Este, de asemenea, asociat cu o structură amorfă și o dezvoltare suprafață mare de carbon emise; la aceasta se adaugă cerința ca carbon devine mai activ în procesul de formare a acesteia. Temperatura carbonizare scăzută și implementarea rapidă a procesului sunt favorabile. Practicată pe scară largă impregnare înaintea sau amestecarea substanțelor minerale brute; materiale de impregnare sunt aceleași cu cele menționate mai sus. Cărbunele activat rezultat este uneori supus activării ulterioare (prin metoda 1).
Compoziția chimică și structura fizică. Carbonul compoziția chimică nu sunt activate de carbon pur, dar conține 80-99%; restul fiind hidrogen. oxigen, azot. substanțe și substanțe de impregnare cenușă introdus în prepararea cărbunelui activat. Porozitatea intervalelor de carbon activat de la 15 la 79% în volum, în unele cazuri, aceasta ajunge la 97,5%. Porii sunt de două feluri: a) mare, vizibile la microscop ocupă 18% în volum, și au (în cărbune activat pe bază de lemn) diametru de la 10 până la 10 -3 -4 cm; b) micropori sau „ultrapory“ invizibile la microscop și care joacă un rol major în procesul de adsorbție; diametrul lor este calculat din datele experimentale în 10 ∙ -7 9,2 -2,8 ∙ 10 -7 cm (Lowry și Hulet); Considerații teoretice fac porii permit existenta chiar mai mici, de ordinul a 10 -8 cm sau chiar mai puțin (G. Ruff). Suprafața activă a 1 g de cărbune activ este de 200-1000 m 2 sau 160-430 m 2 (Lowry și Hulet), 500 m 2 (Eucken), 460-747 m 2 (G. Ruff). Adevărata gravitate specifică (material de carbon) d = 1,45-1,88, în unele cazuri, ajunge la 2,10-2,38. Densitatea aparentă (cărbune porilor) 0,05-2,30, 0,40-1,33 normal. Greutate 1 litru de cărbune activat este 30-1000 g, în mod tipic 170-700 g
Activitate. Conceptul de activitate de carbon activat este de obicei referire la acțiunea lor de adsorbție; acțiunea catalitică nu a fost încă elaborat criteriul de activitate exactă. cărbuni adsorbtie active se determină ca valoarea maximă a unei substanțe absorbite de acestea din soluție sau din amestecul de gaze; este exprimată ca procent de greutate pe unitatea de cărbune activat. În ceea ce privește soluți (.. Fenol, clorură mercurică, colorant organic etc.) activității de cărbune după activare este mărită până la 50: 1 în ceea ce privește gaz - la 5: 1. In studiul de carbon anti-gaz activat conceptul de activitate devine mai complicată. Există disting: 1) activitatea totală - limitarea cantității de gaz absorbită de unitatea de greutate (sau volum) de cărbune activ într-o atmosferă de gaz pur; 2) activitate statică - limitarea cantității de gaz absorbită de o anumită concentrație a atmosferei (la o concentrație de 100% în activitatea statică devine completă); 3) Activitatea dinamică (în funcție de rata de adsorbție) - cantitatea de gaz absorbit fluxul de date al unui amestec gazos de concentrație a patului de cărbune activat la viteza dată, până când „descoperire“ a gazului. Acestea din urmă Cantitatea adesea exprimată în minute și se numește „momentul efectului protector.“ antigaz bune de carbon activat ar trebui să aibă o activitate ridicată și o activitate statică dinamică ridicată pe unitatea de volum. Cu privire la activitatea de cărbune activ din următorii factori: 1) Constantele specifice clasei de carbon activat: a) suprafața specifică (pe unitatea de greutate), b) volumul spațiului capilar pe unitate de greutate (porozitate), c) secțiune transversală capilar (pori), d) valoarea de cereale, d) natura chimică a suprafeței, e) prezența substanțelor străine în carbonul activat 2) Variabile: a) natura substanțelor adsorbite, b) concentrarea din urmă, c) starea de agregare a mediului (gaz sau lichid), d) temperatura, d) presiunea e) umiditate activată cărbune și f) gradul de uzură ea (cantitatea de substanțe absorbite). Activitatea totală a carbonului activat este proporțională cu suprafața specifică. Activitatea per unitate de volum crește proporțional cu densitatea aparentă s. Rata de adsorbție este proporțională cu activitatea totală și invers proporțională cu cub densității aparente a cărbunelui s și rădăcina pătrată a M adsaorbatelor greutate moleculară (aproximativ). Rata de adsorbție pentru diferitele carbon activat pot de la 1 la 400 mm.
Clasificarea și aplicarea. cărbuni activi sunt folosiți în pulberi sub formă de praf sau perlate formă - în cazul în care viteza de difuzie a substanțelor absorbite sunt foarte mici (mod superioare în medii lichide ..); cărbuni granulate - în cazul în care difuzia este suficient de rapid (gaze) și acolo unde este necesar pentru a absorbi cantități mari de substanțe. In acest ultim caz, joacă un rol de condensare capilară a vaporilor de material lichefiat în porii cărbunelui activ. Aplicarea industrială a tuturor carboni activate sunt împărțite în următoarele grupe: cărbuni 1) condensație - de obicei granulată, solid; acestea se obțin prin activarea cărbune, cocs, zahăr char, coji de nucă de cocos, etc. p..; utilizat pentru hidrocarburi trap (benzen) de gaz de cărbune și vapori de solvent volatil (alcool, eter, benzină) din aer; substanța absorbită este recuperată de căldură sau prin tratare cu abur supraîncălzit carbon activat. 2) cărbune anti-gaz - margele, solid; obținut prin cărbune activarea preparate din diferite tipuri de lemn, coji de nuci și gropi de fructe, antracit compactat funingine sau cărbune praf etc. Acestea sunt utilizate pentru curățarea aerului de impurități toxice gazoase - .. în măști militare și industriale, filtre, absorbanți pentru adăposturi gasproof, dispozitive dezodorizat și purificare a aerului, și de spații de lucru. n. de la cărbuni de condensare au o activitate dinamică mai mare. 3) Medical cărbune - pulbere, utilizat pentru anumite boli intestinale. Activitatea este determinată prin absorbanță de albastru de metilen (coloranți organici) din soluție apoasă. 4) cărbune decolorant - pulbere sau fin, moale; obținută din lemn, paie, cărbune brun, turbă, extracte din lemn, lichior de celuloză, vinasă, melasa, sânge, deșeuri animale, petrol, uleiuri de șist, etc.; pot fi preparate din cărbuni (1), (2) și (5), prin tratare cu un acid. Folosit pentru siropuri de zahăr înălbire extracte vegetale și diverse soluții acide, vin luminarea, uleiuri și altele asemenea. D. Activitatea este stabilită în soluții apoase. 5) cărbune, adsorbția metale - pudră moale. S-a obținut prin carbonizarea lemnului sau zahăr în prezența alcaliilor. Folosit pentru recuperarea metalelor prețioase (aur, argint. Platină) din soluții diluate ale sărurilor lor. Metalul astfel, depus pe cărbune activ în stare liberă. 6) catalizeaza carboni de contact sau - pulverulente sau granulate. De obicei identică (4) sau (2). Sunt utilizate drept catalizatori în mai multe procese chimice: în prepararea fosgenului din CO și Cl2. de sulfuril SO2 clorură și Cl2. .. In oxidarea hidrogenului sulfurat în sulf cu oxigenul atmosferic, etc. Dacă reacția se desfășoară într-un mediu gazos, preferă granulată cărbunelui într-un mediu lichid - pulbere.
Teoriile de cărbune activ, există mai multe activități. Prin Chaneyu în fiecare colț există două modificări de carbon - active și inactive. Prin Debye și Scherrer, carbon activ are un grafit amorf, într-o stare de fragmentare cele mai bune. G. Ruff presupune existența atomilor specifici activi „nesaturați“ carbon (care există unul pentru fiecare comune 12 atomi de C), care sunt centrele de greutate ale moleculelor de adsorbat. Activarea, din acest punct de vedere, este de a elimina un film inactiv care acoperă atomii activi. Prin Herbst, activat activitate carbon datorită prezenței în stratul de suprafață a moleculelor de carbon nesaturați având o structură în formă de inel (C3. C4. C5 și C6). Prin Mecklenburg, activitatea de cărbune este o proprietate nu contează, dar structura (porozitate, structura stratului de suprafață și așa mai departe. P.) sa.