Carbon activat

Acest articol sau secțiune privind toxicologia și medicamentele nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Carbon activat
Caracteristici generale
Compoziţie	compus în principal din carbon amorf
Aspect	negru solid
Informații de siguranță
Temperatura de autoaprindere (K)	723,15 ° C

Carbonul activ este un material care conține în principal carbon amorf și are o structură foarte poroasă și o suprafață specifică ridicată (adică suprafață ridicată pe unitate de volum ).

Datorită zonei specifice ridicate, cărbunele activ este capabil să rețină în interiorul său multe molecule de alte substanțe, fiind capabil să acomodeze aceste molecule pe suprafața sa extinsă internă; ^[1] cu alte cuvinte, cărbunele activ este un material care are capacități mari de adsorbție .

Cărbunele activ este utilizat în filtrarea , purificarea, dezodorizarea și decolorarea fluidelor .

fundal

Proprietățile purificatoare ale cărbunelui erau deja cunoscute din cele mai vechi timpuri. De exemplu, în India , cărbunele a fost folosit pentru purificarea apei în timp ce în Egipt, ca agent de purificare și absorbant medical.

În ultima perioadă în Statele Unite , cărbunele activ din cenușa neagră a fost utilizat în domeniul industrial ca agent de înălbire pentru lichide (de exemplu, industria textilă ).

În domeniul băuturilor, primele aplicații datează din 1800 în Anglia, unde a fost folosită pentru a îndepărta mirosurile din apa tratată.

Producție

Producția începe din materii prime cu un conținut ridicat de carbon, cum ar fi lemn, cărbune, turbă, coji de nucă de cocos.

Există două metode de producere a cărbunelui activ:

• activare chimică : se folosește în general pentru rumeguș și turbă și se bazează pe acțiunea de deshidratare a unor compuși chimici, precum acidul fosforic sau clorura de zinc . Temperatura la care apare este cuprinsă între 400 și 1000 ° C. După îndepărtarea agentului chimic printr-o extracție, rămâne structura poroasă a cărbunelui activ;
• activarea gazelor : se utilizează un amestec gazos care conține oxigen sau dioxid de carbon . La o temperatură de 800-1000 ° C, unele dintre materiile prime se descompun producând numeroși pori și fisuri extrem de mici.

Randamentul depinde de gradul de activare: un grad ridicat de activare este asociat cu un randament scăzut, care poate fi între 20 și 60%. Producția de cărbune activ se poate face în cuptoare rotative , cuptoare multiple, cuptoare cu arbore vertical sau tip pat cu fluid . Cele mai utilizate sunt cuptoarele rotative, potrivite pentru producerea particulelor de dimensiuni variind de la pulbere la material granular până la pelete cilindrice.

Tipuri

Cărbunele activ are două forme:

• carbon activat granular (sau GAC - Carbon activat granular ): este alcătuit din particule de o dimensiune comparabilă cu cea a nisipului (aproximativ 0,8 mm) și este utilizat atunci când este necesar un material cu pori mai mari și o suprafață specifică mai mică;
• pulbere de cărbune activ (sau PAC - pulbere de cărbune activ ): este alcătuit din mai multe particule minuscule și este utilizat atunci când este necesar cărbune activ cu pori mai mici și este necesară o suprafață specifică mai mare.

Proprietate

Principala proprietate a cărbunelui activ este suprafața specifică ridicată (de la 500 la 2500 m ² / g), datorită porozității sale ridicate.
Un gram de cărbune activ are o suprafață echivalentă cu cea a unui teren de fotbal.

Porii sunt împărțiți în:

• macropori: cu diametre> 50 nm ;
• mezopori: cu diametre cuprinse între 2 și 50 nm;
• micropori: cu diametrul <2 nm.

Puterea de adsorbție

Puterea de adsorbție a cărbunelui activ este evaluată pe baza unor indici specifici, cum ar fi indicele de benzen , indicele de melasă (indicativ al capacității carbonului de a adsorbi substanțe cu greutate moleculară mare ), indicele de iod (indicativ al proprietăților carbonului de a adsorbi compuși anorganici cu greutate moleculară mare), indicele albastru de metilen (indicativ al activității cărbunelui cu o referire specială la microporozitatea acestuia).

Utilizări

Principalele utilizări ale cărbunelui activ sunt:

• decolorarea, de exemplu în industria alimentară;
• tratamentul otrăvirilor ca adsorbant al toxinei ( Codul ATC : A07 BA01 );
• tratarea apelor uzate industriale;
• purificarea apei , de exemplu în apeducte ;
• recuperarea solvenților (instalații de recuperare a solventului , SRU) din ambalaje flexibile, transformare, acoperire, imprimare și alte procese. ^[2]
• suport pentru catalizatori ;
• tratarea aerului (de exemplu în filtrele de cabină , pentru a reduce eventualele neplăceri olfactive purtate de aerul exterior);
• eliminarea antibioticelor și fungicidelor în acvarii , după tratament pe durata preconizată (adesea de la 2 la 4 săptămâni).

Regenerare

Acumularea de poluanți pe suprafața cărbunelui activ determină pierderea treptată a puterii de adsorbție până când este anulată.
În acest moment, cărbunele activ consumat trebuie înlocuit sau regenerat printr-un proces de regenerare sau reactivare care face ca carbonul să-și recapete proprietățile de adsorbție.

Regenerarea poate avea loc prin:

• metode chimice sau cu reactanți chimici care oxidează substanțele organice adsorbite sau cu solvenți care determină extragerea lor;
• flux de abur ^[3] sau gaz inert (tipic azot ) ^[4] la temperaturi relativ ridicate (150-220 ° C) pentru desorbția compușilor organici volatili adsorbiți (COV) ;
• procesele de regenerare biologică;
• procese termice (reactivare), efectuate prin încălzirea materialului în cuptoare rotative cu atmosferă controlată (pentru a nu oxida cărbunele) până la temperaturi de 800-900 ° C, determinând piroliza substanțelor adsorbite.

Cea mai eficientă metodă este ultima menționată mai sus, adică reactivarea termică la temperaturi ridicate (850-2500 ° C), însă implică pierderea unei părți din carbonul tratat.

Notă

Elemente conexe

• Adsorbţie
• Cărbune
• Filtrare pe cărbune activ
• Plantă de apă potabilă
• Instalatie de purificare

Alte proiecte

• Wikicitată conține citări sau pe cărbune activ
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe cărbune activ

linkuri externe

• ( EN ) Carbon activat , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• Ce este cărbunele activ? , pe chemvironcarbon.com (arhivat din original la 1 iulie 2014) .

Portalul chimiei

Portalul de materiale