Активные угли и их промышленное применение

Активные угли и их промышленное применение (стр. 1 из 4)

Активные угли и их промышленное применение

Активные угли и их промышленное применение

Студентка: Фадеева В.Е.

Группа: 613

2005

С развитием промышленного производства активного угля в начале нашего столетия применение этого продукта неуклонно возрастает. В настоящее время активный уголь используется во многих процессах химической технологии. Кроме того, очистка отходящих газов и сточных вод основана главным образом на адсорбции активным углем.

Только активный уголь позволяет удовлетворить постоянно возрастающие требования к чистоте нашей питьевой воды. Успешному развитию современной адсорбционной техники в значительной степени способствует постоянное повышение качества этого продукта, обусловленное усовершенствованием способов его производства.

В ряде процессов промышленное применение активного угля стало возможным только после разработки соответствующих методов реактивации.

1. Историческая справка

Адсорбционную способность древесных углей впервые заметили в конце 18 века. Так, в 1773 г. химик из Штральзунда, Карл Шееле сообщал об адсорбции газов на древесном угле. Через несколько лет, в 1785 г.

, Ловиц установил, что древесный уголь может обесцвечивать определенные жидкости. Это открытие привело к первому промышленному применению древесного угля на английском сахаро-рафинадном заводе в 1794 г. После установления блокады на континенте в 1808 г.

один из французских заводов также использовал древесный уголь для осветления сахарных сиропов.

В 1811 г. во время опытов с приготовлением черного сапожного крема Фитье заметил обесцвечивающую способность костяного угля. Благодаря опубликованию этого открытия костяной уголь нашел впоследствии широкое применение в сахарной промышленности.

Поскольку костяной уголь можно реактивировать прокаливанием, производство на основе древесного угля не получило дальнейшего развития. Тем не менее, в 1850 г. была предпринята попытка приготовить обесцвечивающие угли обработкой древесных опилок карбонатом магния и торфа водяным паром, однако эти продукты не выдерживали конкуренции с костяным углем.

Кровяной уголь сильного осветляющего действия, открытый де Бюсси в 1828 г., также не изменил этого положения.

Только появление двух патентов Осгрейко в 1900—1901гг, открыло путь современной технологии производства активных углей. Предмет изобретения одного патента составляло нагревание растительного материала с хлоридами металлов, а во втором [3] описано активирование древесного угля диоксидом углерода и водяным паром при нагревании до слабо-красного каления.

В 1909 г. на химических заводах в Ратиборе (Силезия) по патенту Острейко была выпущена первая промышленная партия порошкового угля эпонит. В 1911 г. за ним последовали норит и пурит— торфяные угли, активированные водяным паром.

Химическое активирование древесных опилок хлоридом цинка впервые осуществили на Австрийском объединении химической и металлургической продукции в Ауссиге (в 1914 г.) и на фабриках красителей Байера (в 1915 г.) для производства карборафина.

Эти порошковые угли использовались в основном в качестве осветляющих в химической и сахарной промышленности.

Во время первой мировой войны был впервые применен активный уголь из скорлупы кокосового ореха в качестве адсорбента в противогазных масках.

Благодаря этому опыту и разработке в середине 30-х годов технологии производства гранулированных углей типа суперсорбон и бензосорбон активные угли нашли применение в адсорбции газов и паров.

Возможность извлечения бензола из светильного газа и другие рекуперационные процессы сыграли решающую роль в расширении областей применения активных углей. В настоящее время мировое производство активного угля составляет примерно 300 тыс. т/год (1977 г.), из которых примерно треть выпускается в Северной Америке и Европе.

2. Получение активных углей

2.1 Общие сведения

Активные угли получают из разнообразного углеродсодержащего сырья в некарбонизованном виде или в форме углей и коксов.

Основной принцип активирования состоит в том, что углеродсодержащий материал подвергается селективной термической обработке в соответствующих условиях, в результате которой образуются многочисленные поры, щели и трещины и увеличивается площадь поверхности пор на единицу массы. В технике используются химические и парогазовые способы активирования.

При химическом активировании в качестве исходного сырья используются в основном некарбонизованные продукты (например, древесные опилки, торф), смесь которых с неорганическими активирующими агентами подвергается высокотемператуной обработке. К активирующим агентам относятся в первую очередь обезвоживающие вещества: хлорид цинка и фосфорнаякислота.

Исходным сырьем для парогазового активирования служат обычно карбонизованные природные материалы: древесный уголь, торфяной кокс, уголь из скорлупы кокосового ореха, материалы типа каменного угля или кокса из бурого угля. Важнейшим фактором, определяющим способность этих продуктов к активированию, является доля летучих компонентов.

Если она очень мала, то активирование трудноосуществимо или вообще невозможно. Примером этого служит графит. С увеличением содержания летучих можно в первом приближении говорить о пропорциональном повышении реактивности. Однако, если реактивность слишком велика, например, во вспучивающихся и спекающихся каменных углях, то возможно снижение степени активирования.

Реактивность исходного материала в значительной степени связана с присутствием макропор.

Для активирования газами обычно используется кислород (воздух), водяной пар и диоксид углерода. Активирование воздухом имеет избирательный характер, однако существует опасность внешнего обгара гранул. Поэтому предпочтение отдается водяному пару и диоксиду углерода.

Для достаточно высокой с технической точки зрения скорости реакции при использовании этих газов необходимы температуры 800—1000 °С.

Поэтому для ведения процесса необходимо специальное оборудование: шахтные, вращающиеся, многополочные печи, реакторы с движущимися слоями и различные другие аппараты.

Выбор подходящего оборудования зависит от степени дробления исходного материала и от того, в какой форме должны быть получены угли порошкообразные, зерненые или формованное. Универсальными являются вращающиеся печи, поэтому они применяются особенно часто.

При активировании углеродсодержащего материала происходит значительное уменьшение массы твердого вещества. В оптимальных условиях это эквивалентно увеличению пористости. Отсюда в первом приближении можно простым весовым способом оценить увеличение активности угля. Удобным методом в этом случае является определение насыпной плотности.

Важными факторами, позволяющими сделать правильный выбор активных углей для определенных целей, являются гранулометрический состав, площадь внутренней поверхности (объема пор), распределение пор по размерам, природа и содержание примесей.

По внешнему виду различают порошковые угли, которые используются преимущественно для обесцвечивания, и зерненые угли с неправильной формой зерен, а также формованные угли, которые в большинстве случаев состоят из цилиндрических гранул)

Важное значение для активности угля имеют микропоры; диаметры этих пор (до 2 нм) соизмеримы с размерами адсорбирующихся молекул. Микропоры обеспечивают развитие основной части внутренней поверхности активного угля. Кроме них в угле присутствуют переходные (мезо-) поры с диаметрами 2—50 нм и более крупные макропоры.

При получении активных углей свойства их можно регулировать выбором соответствующего сырья, метода активирования, изменением продолжительности и условий активирования; при этом на определенные свойства может влиять целый ряд условий.

Так, число и распределение размеров пор зависят, в частности, от природы сырья, вида и условий процесса активирования.

В процессе химического активирования некарбонизованного исходного материала получают уголь с высокой активностью и относительно широкими микропорами, однако он загрязнен неорганическими добавками, используемыми в процессе изготовления.

Если тот же исходный материал, например древесину, вначале подвергнуть пиролизу, а затем активировать водяным паром, можно получить продукт, содержащий в основном тонкие поры и не имеющий посторонних примесей

2.2 Сырье для получения активных углей

Важнейшим сырьем, используемым в Европе для получения активного угля, являются: древесина (в виде опилок), древесный уголь, торф, торфяной кокс, некоторые каменные и бурые угли, а также полукокс бурых углей.

При получении углей для противогазов и других углей специального назначения, которые должны обладать высокими прочностными свойствами и большим объемом тонких пор, используется скорлупа кокосового ореха. В США широко используются лигнитовые угли, а также нефтехимические продукты.

Кроме того, в литературе приводятся сведения о возможном использовании большого числа других углеродсодержащих природных и синтетических материалов.

Здесь следует назвать скорлупу различных видов орехов, фруктовые косточки, асфальт, карбиды металлов, сажу, углеродсодержащие отходы разного рода — мусор, осадки сточных вод, летучую золу, изношенные резиновые покрышки, отходы производства поливинилхлорида и других синтетических полимеров (например, фенольных смол). В промышленном производстве активного угля эти материалы пока не нашли применения.

Наглядное представление о природных горючих материалах как важнейшем источнике сырья для получения активного угля дает изображение химического состава этих материалов в системе координат, где ордината соответствует отношению 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,3 0:С водород: углерод, а абсцисса — отношению кислород: углерод.

Начало координат соответствует чистому углероду (рис.1).

По направлению к этой точке способность к активированию снижается; в противоположном направлении от начала координат появляется необходимость в коксовании исходного материала или ином способе уменьшения высокого содержания летучих перед активированием (например, у вспучивающихся и спекающихся углей).

Источник: https://mirznanii.com/a/325632/aktivnye-ugli-i-ikh-promyshlennoe-primenenie

Активные угли и их промышленное применение

Активные угли и их промышленное применение

В сравнительно небольших объемах уголь применяется для специальных технологических целей: производства термоантрацита и термографита, углеграфитовых изделий, yгледородных адсорбентов, карбидов кремния и кальция, углещелочных реагентов, горного воска.

Направление использования различных технологических марок, групп и подгрупп приведено в табл. 1.

На уголь приходится около 35% мирового потребления энергоресурсов. В 2007 г. в России около 28% добытых углей использовалось в энергетических целях, 22,8 — для производства кокса, 25,6 — в других отраслях промышленности, 23,8% — для бытовых нужд.

Бурый уголь — не только энергетическое топливо, но и ценное сырье для технологической переработки. Буроугольный кокс используется для замены мсталлургического кокса при получении ферросплавов, фосфора, карбида кальция.

Большое значение имеют полученные на базе бурых углей гранулированные адсорбенты, полукокс. Разработаны процессы гидрогенизации бурых углей, новые методы их газификации и производства химических продуктов.

Бурые угли технологической группы 1Б — сырье для получения горного воска, используемого в бумажной, текстильной, кожевенной, деревообрабатывающей промышленности, дорожном строительстве.

Направление использования углей различных технологических марок, групп и подгрупп

Марки, группы и подгруппы

1.1. Слоевое коксование

Все группы и подгруппы марок: ДГ, Г, ГЖО, ГЖ, Ж, КЖ, К, КО, КСН, КС, ОС, ТС, СС

1.2. Специальные процессы подготовки к коксованию

Все угли, используемые для слоевого коксования, а также марки Т и Д (подгруппа ДВ)

1.3. Производство генераторного газа в газогенераторах стационарного типа:

Марки КС, СС, группы: ЗБ, 1ГЖО, подгруппы — ДГФ, ТСВ, 1ТВ

Группа 2Т, а также антрациты

1.4. Производство синтетического жидкого топлива

Марка ГЖ, группы: 1Б, 2Г, подгруппы — 2БВ, ЗБВ, ДВ, ДГВ, 1ГВ

Марка ДГ, группы: 1Б,1Г,подгруппы — 2БВ, ЗБВ, ДВ

1.6. Производство углеродистого наполнителя (термоантрацита) для электродных изделий и литейного кокса

Группы 2Л, ЗА, подгруппы — 2ТФ и 1АФ

1.7. Производство карбида кальция, электрокорунда

Все антрациты, а также подгруппа 2ТФ

2.1. Пылевидное и слоевое сжигание в стационарных котельных установках

Все бурые угли и атрациты.а также неиспользуемые для коксования каменные угли. Для факельно-слоевого сжигания антрациты не используются

2.2. Сжигание в отражательных печах

Марка ДГ, i руппы — 1Г, 1СС, 2СС

2.3. Сжигание в подвижных теплоустановках и использование для коммунальных и бытовых нужд

Марки Д, ДГ, Г, СС, Т, А, бурые yгли, антрациты и неиспользуемые для коксования каменные угли

3.Производство строительных материалов

Марки Д, ДГ, СС, А, группы 2Б и ЗБ; неиспользуемые для коксования марки ГЖ, К и группы 2Г, 2Ж

Марки Б, ДГ, СС, ТС, Т, Л, подгруппа ДВ и неиспользуемые для коксования марки КС, КСН, группы 27, 1ГЖО

Неиспользуемые для коксования угли

4.1. Углеродные адсорбенты

Подгруппы: ДВ, 1ГВ, 1ГЖОВ, 2ГЖОВ

4.2. Активные угли

Группа ЗСС, подгруппа 2ТФ

4.3. Агломерация руд

Подгруппы: 2ТФ, 1АВ, 1АФ, 2АВ, ЗАВ

Полукоксы бурых углей применяются как наполнители пластмасс, различных композиционных материалов, в качестве сорбентов, ионнообменников, катализаторов. Из углей технологических групп 2Б и ЗБ получают термоуголь.

Более 80% каменноугольного кокса идет для выплавки чугуна. Другие продукты коксования, газ, смола используются в химической промышленности (35%), цветной металлургии (30%), сельском хозяйстве (23%), строительной индустрии, железнодорожном транспорте, дорожном строительстве (12%). Из продуктов коксования получают около 190 наименований химических веществ.

Около 90% изготавливаемого волокна, 60 — пластмасс, 30 — синтетического каучука производится на основе соединений, получаемых при переработке каменного угля.

Коксохимическая промышленность — основной поставщик бензола, толуола, ксилола, высококипящих ароматических, циклических, азот- и серосодержащих соединений, фенолов, непредельных соединений, нафталина, антрацена.

Каменноугольный пек применяется для получения пекового кокса, который используется как составная часть электродов в алюминиевой промышленности, а также в производстве углеродных волокон, технического углерода.

Высокая электропроводность, сравнительная устойчивость к процессам окисления, повышенная устойчивость к воздействию агрессивных сред и истиранию определяют широкий диапазон использования антрацита в различных отраслях.

Он является высокосортным топливом, а также исходным сырьем для получения термоантрацита, термографита, карбонизаторов, карбюризаторов, карбидов кальция и кремния, электродов для металлургической промышленности, углеродных адсорбентов, коллоидно-графитовых препаратов.

Не так давно я рассказывала про простые опыты с активированным углем, которые можно самостоятельно сделать дома, а сегодня хочу рассказать несколько интересных фактов об активированном угле. Учитывая то, что сегодня это средство довольно популярно и у многих на слуху (например, угольное мороженое, всякие способы очистки организма и т.д.), думаю, будет интересно.

Немного истории

Возможно, люди давно заметили сорбционные свойства древесного угля (от латинского sorbens – поглощаю), но первое задокументированное подтверждение этому явлению было сделано только в конце 18 века.

В 1773 году шведский химик Карл Шееле (да, автор лимонада) изучал адсорбцию газов на древесном угле. А в 1785 году русский химик Товий Егорович Ловиц обнаружил, что уголь может обесцвечивать некоторые жидкости.

Это открытие привело к первому промышленному применению древесного угля – его стали использовать на заводе по производству сахара (для очистки сахарного сиропа) в Англии в 1794 году.

Чтать также:  Новый ротманс с 2 кнопками

19-й век прошел в энергичном изучении самых разных углей – от древесного до костяного – их получения, свойств, применения. Основными областями применения было производство сахара и виноделие. И, наконец, в 1900 году были запатентованы два способа получения активированных углей:

  1. нагревание растительных материалов с хлоридами металлов;
  2. активирование с помощью диоксида углерода и водяного пара при нагревании.

Именно второй метод и является в настоящее время основным способом получения активированных углей.

Как получают

Основное сырье – природные материалы: древесный уголь, древесные опилки, торф, уголь из скорлупы грецкого ореха, каменный уголь, кокс, бурый уголь и т.п.

Так, например, около 36% углеродных сорбентов получают из древесины, на втором месте по распространенности – каменный уголь (28%). Из бурых углей производят 14% пористых углеродных материалов или ПУМ (так часто называют активированные угли), из торфа – около 10%.

Когда я собирала материал для статьи, мне было интересно узнать, что приблизительно 10% производится из скорлупы кокосовых орехов. Вот уж никогда бы не подумала о таком сырье. Настолько оно нетипично и непривычно для наших реалий, а вот для кого-то это в порядке вещей

В обычном угле поры закрыты, он не может поглощать в себя другие вещества, нужна его активация. Именно для этого и существуют различные технологии активации, то есть раскрытия пор, увеличения их количества и размеров.

Основной принцип – исходный материал помещают в печи и обрабатывают смесью воздуха, водяного пара и углекислого газа при температуре 800-1000 градусов Цельсия. При этом происходит изменение структуры материала и образование в нем большого количества пор (именно отсюда и произошло название ПУМ – пористые углеродные материалы), которые и определяют свойства и применение активированных углей.

Как правило, площадь активной поверхности 1 грамма такого угля составляет 1-4 квадратных метра.

Строение

Думаю, многие из вас слышали фразу «уголь очищает» или «уголь – это молекулярное сито». А как именно он очищает и что это за сито такое?

Дело в том, что активированные угли – это мельчайшие кристаллы, состоящие из соединенных между собой плоских шестигранников, образованных атомами углерода. Эти шестигранники образуют слои, беспорядочно сдвинутые относительно друг друга.

Таким образом, образуются микропоры, которые и обеспечивают задерживание в угле самых разных молекул других веществ. Именно поэтому такой материал называют, помимо всех уже прозвучавших названий, углеродными молекулярными ситами (кстати, есть еще очень интересные неорганические молекулярные сита, цеолиты).

Также вы, наверное, часто слышали слово «сорбент» — это тоже про уголь, как раз за счет большого количества пор он является отличным сорбентом.

Кстати, активированный уголь – это не только химический элемент углерод, здесь есть и другие элементы, попадающие в него в процессе получения:

  • 93-94% углерода;
  • 0,7-1% водорода;
  • 4,7-5,3% кислорода;
  • 0,3-0,6% азота
  • и некоторые другие в микроколичествах, например, хлор или сера.

Применение

Производство пористых угольных материалов во всем мире составляет около миллиона тонн в год.

Для чего же все это нужно? Зачем человечеству такое количество активированного угля? Что, все дружно отравились? Конечно же нет.

Применение в медицине стоит на последних местах по количеству затрачиваемого угля (дальше я не всегда буду использовать слово «активированный», чтобы не перегружать текст).

Основные области применения:

  • очистка воздуха и газов в промышленности;
  • очистка растворов в промышленности;
  • адсорбция паров бензина, выделяемых машинами;
  • очистка воздуха в помещениях, где находится много людей (например, аэропорты);
  • противогазовая защита людей от вредных веществ (противогазы);
  • производство защитных тканей (они содержат мелкодисперсный активированный уголь и защищают человека от токсичных газов);
  • использование в качестве катализатора в некоторых технологических процессах;
  • обогащение металлов (например, золота);
  • использование в качестве фильтра в некоторых сигаретах;
  • конечно же – применение в медицине (об этом я расскажу отдельно).

Что касается растворов, хочу чуть подробнее сказать, что сюда входит:

  • очистка сахарного сиропа при производстве сахара;
  • очистка пищевых жиров и масел;
  • очистка лекарственных препаратов (например, желатина, кофеина, инсулина, хинина и т.д.);
  • очистка спирта, пива, вина, фруктовых соков;
  • очистка питьевой воды;
  • очистка бытовых и промышленных сточных вод.

Если совсем в общих чертах, то есть вот такие цифры потребления угольных материалов:

Конечно же, для всех этих целей используются разные ПУМ.

Они отличаются между собой многими параметрами, например, размерами пор (что влияет на их сорбционные свойства), способностью смачиваться водой (гидрофильностью), чистотой, то есть количеством примесей, прочностью, составом и т.д. Даже цена материала имеет большое значение при крупномасштабном использовании, например, при очистке газовых выбросов заводов.

И один момент, над которым мало кто задумывается – а что происходит с углями, чьи поры полностью заполнены «загрязнителями»? Идеальный вариант, конечно, реактивирование, то есть регенерация – удаление адсорбированных веществ и повторное использование угля.

Но здесь много минусов – уголь весьма неохотно отдает то, что уже забрал. Необходимо специальное оборудование для регенерации, создание специальных условий (например, повышенная температура), использование дополнительных химических веществ, энергозатраты. Именно поэтому реактивирование далеко не всегда используется.

Чтать также:  Из чего сделать пепельницу

Использование в медицине

О медицинском применении древесного угля известно еще с 1550 года до н.э. из старого египетского папируса. Кроме того, в 400 году до н.э Гиппократ рассказывал о лечении отравлений с помощью угля.

В настоящее время активированный уголь используется как энтеросорбент – так называют препараты, обладающие высокой сорбционной емкостью, при этом не разрушающиеся в ЖКТ и способные связывать различные попавшие в организм вещества. Основные способы связывания:

  • адсорбция,
  • ионный обмен,
  • комплексообразование.

Активированный уголь продается в аптеках в виде таблеток и порошка.

Как раз недавно я искала информацию по углю в справочнике Комаровского «Лекарства» и поразилась, сколько же, оказывается, препаратов есть у обычного активированного угля! Белосорб, карбактин, карболонг, карбомикс, карбосорб и еще много других «карбо» (от латинского названия элемента углерода). Здесь и порошки, и гранулы, и капсулы.

Только вот поиск по интернет-магазинам наших казахстанских аптек показал унылую картину – только классический активированный уголь в таблетках по 0,25 г.

А также его «бужуйсткие» аналоги из Нидерландов и Австрии. Посмеемся вместе над ценами за тот же самый уголь по 0,25 г (в эукарбоне – 0,18 г).

В общем, ситуация аналогична физраствору, про который я когда-то рассказывала.

Ладно, возвращаемся к углю и за неимением порошков говорим о таблетках. Их готовят из активированного медицинского угля с добавлением связующего вещества, которое теряет свои свойства в желудке, например, крахмала, желатина. Иногда для таких препаратов используют медицинское название – карболен.

Основная область применения карболена в медицине – лечение инфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта. Уголь адсорбирует токсины, выделяемые бактериями, а также вредные вещества, образующиеся в результате воспаления ЖКТ.

Также успешно применяется при пищевых интоксикациях, отравлениях алкалоидами и солями тяжелых металлов, при повышенной кислотности желудочного сока.

Преимущество этого сорбента в том, что он соответствует требованиям, предъявляемым к энтеросорбентам:

  • он нетоксичен;
  • хорошо выводится из организма;
  • не повреждает желудочно-кишечный тракт;
  • обладает высокой сорбционной емкостью;
  • имеет удобную форму;
  • его легко дозировать;
  • обладает хорошими органолептическими свойствами.

Наверное, многие слышали о модных сейчас «чистках» организма, в том числе и активированным углем.

Не буду сейчас говорить о медицинском смысле этих процедур, отошлю вас к лекциям (мои любимые эта и эта ) дипломированных и опытных врачей, скажу только как химик, что большинство сорбентов, в том числе и так любимый всеми «чистильщиками» активированный действуют не избирательно. Проще говоря, они сорбируют все подряд.

Вы думаете, уголь у вас в желудке или кишечнике подходит к веществу, смотрит вывеску на нем «Витамин» и говорит: «Нет, я не буду тебя впитывать, а лучше займусь парочкой молекул мышьяка, который тебе, наверное, жена в суп подсыпала»? Нет такого. Сорбируется все подряд – и ненужное, и нужное – витамины, аминокислоты, гормоны, ферменты и т.д.

Конечно, я сейчас говорю очень примитивно и упрощенно. Химик-профессионал может со мной поспорить насчет размеров пор сорбента, размеров молекул и т.д., но это все в большинстве сорбентов, а особенно в том же активированном угле, про очищение которым с таким благоговейным придыханием говорят в интернетах, практически не играет существенной роли. Сорбироваться будет все.

Именно поэтому не рекомендуется длительное применение энтеросорбентов. Это приведет к гиповитаминозу и запорам, так как молекулярные сита активно сорбируют и воду, и витамины, и микроэлементы. И, соответственно, выводят их из организма, лишая его полезных веществ. Гораздо лучше в этом плане ситуация обстоит с кремниевыми сорбентами, о которых я напишу в одной из следующих статьях.

Также из-за отсутствия избирательной сорбции нельзя принимать сорбенты одновременно с лекарствами, а разносить их по времени приема на 2-3 часа.

По этой же причине карболен и прочие подобные вещества назначают принимать натощак за 1-2 часа до еды. За это время препарат вступит в реакцию с содержимым желудка и успеет частично переместиться в кишечник, где продолжит свою полезную работу по избавлению вас от токсинов.

Еще одна интересная область применения в медицине – гемосорбенты. Углеродные гемосорбенты используются для очистки крови больных. Гемосорбция, основана на способности сорбентов удалять из крови различные вредные вещества при определенных заболеваниях (инфекционных, онкологических, аллергических, аутоиммунных и т. д.).

Сейчас это направление считается перспективным методом сорбционной детоксикации организма.

Во многих лабораториях мира идет разработка и синтез новых углеродных композиционных материалов, обладающих уникальными свойствами, например, совместимостью с кровью и другими биологическими жидкостями организма, инертностью к тканям внутренних органов, избирательной сорбцией токсических веществ и т.д.

Вот, пожалуй, и все на сегодня. Хотела еще написать про угольное мороженое, но уже слишком длинная статья получается, так что, напишу чуть позже.

Все никак не соберусь его попробовать — плюс пять и ледяной ветер двадцать пятого мая как-то не очень располагают к наслаждению мороженым. Только если дома, обнявшись с обогревателем и закутавшись в три пледа.

Интересно, у нас в этом году будет лето? Или на смену белой придет зеленая зима? Например, как пять дней назад:

Чтать также:  Вред красного сухого вина для женщин

Хорошо известно, что многие твердые тела способны поглощать различные вещества из окружающей атмосферы. Например, многие пахучие вещества (духи, бензин, табачный дым и пр.) или красители (чернила, краски и пр.

) задерживаются одеждой, волосами, поверхностью кожи, дерева, тканей. Способность твердых тел поглощать газо-, парообразные или растворенные вещества называется сорбцией. Если процесс происходит на поверхности, явление характеризуется термином адсорбция.

В общее понятие сорбция входит и термин адсорбция, т. е. поглощение всем объемом тела. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом (сорбентом), а поглощаемое – адсорбтивом. Вещество в адсорбированном состоянии характеризуется как адсорбат.

Данный процесс можно представить в виде схемы (рис.1):

Рис. 1. Схема процесса адсорбции:

1 – адсорбат; 2 – газовая или жидкая фаза; 3 – адсорбтив; 4 – поверхностная пленка; 5 – адсорбат; 6 – активные центры; 7 – адсорбент.

Обычно при адсорбции поглощаемые вещества не изменяют своей природы, а более или менее прочно удерживаются сорбентом на поверхности с помощью адсорбционных сил и в определенных условиях могут быть удалены с нее в неизменном виде: происходит десорбция.

В обыденной жизни это проявляется как выветривание запахов или вымывание красителей, например в таких случаях, когда окрашенная ткань линяет при стирке. Такая адсорбция называется физической. Если же индивидуальность адсорбента или адсорбтива не сохраняется, процесс квалифицируется как хемосорбция, т. е.

химическая реакция на поверхности раздела фаз.

Причины поглощения, например, газов, паров и растворенных веществ поверхностью твердых тел отдельные авторы поясняют следующей схемой (рис. 2):

Рис. 2. Схематическое изображение силового поля на поверхности адсорбента (пунктирной линией обозначены избыточные силы, которые создаются у поверхности):

1 – силовые линии (поверхностная энергия); 2 – адсорбируемая молекула; 3 – поверхностные атомы с избыточной энергией.

В объеме атомы вещества твердого тела одинаково притягивают друг к друга, их химические связи насыщены. Атомы же, находящиеся на поверхности, связаны с соседними не полностью, а поэтому имеют избыточную энергию и более реакционноспособны. Этот избыток называется поверхностной энергией.

Поскольку по законам термодинамики система всегда стремится к состоянию с меньшей энергией, то поверхностные атомы притягивают (захватывают) молекулы из окружающей среды – происходит адсорбция.

При этом энергия выделяется в виде теплоты адсорбции, и система переходит на низший энергетический уровень.

Обычно атомы поверхности неравноценны. Наиболее реакционноспособные из них называются активные центрами. Здесь адсорбция происходит в первую очередь и выделяется наибольшее количество тепла.

В этих же местах вероятна и хемосорбция. Существование разнородных активных центров служит одной их причин избирательности адсорбции, т. е.

такого явления, когда вещества поглощаются поверхностью лучше других.

Адсорбционные процессы используются в самых различных областях современной техники – для очистки воды и промышленных стоков, газовых выбросов, улавливания ценных веществ, получения особо чистых препаратов, создания высокого вакуума, обеспечения жизнедеятельности в замкнутых объектах, а также в медицине для лечения многих распространенных болезней и др.

Конечно, для всех этих разнообразных областей применения используются различные специально синтезированные сорбенты. Среди таких материалов одно из первых мест принадлежит высокопористым углеродным сорбентам – активным углям. С углеродистыми веществами связаны и первые этапы истории использования сорбентов вообще.

Анализируя все вышесказанное, можно сделать вывод о том, что изучение адсорбционных процессов актуально как в настоящее время, так и в далеком будущем. Это связано с тем, что ученые не перестают синтезировать все новые сорбенты с определенными свойствами и характеристиками, которые будут способствовать улучшению технологических процессов.

«>

Источник: https://piteika.com/zavisimosti/aktivnye-ugli-i-ih-promyshlennoe-primenenie.html

Vse-referaty
Добавить комментарий