ЧТО ТАКОЕ АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ
Активированный уголь с точки зрения химии – это одна из форм углерода с несовершенной структурой, практически не содержащая примесей, таких как: водород, азот, галогены, сера и кислород.
Несовершенная форма характеризуется высокой степенью пористости с порами, размер которых колеблется в широком диапазоне с пределами, различающимися более чем в 106 раз – от видимых трещин и щелей до различных брешей и пустот на молекулярном уровне. Именно высокий уровень пористости делает активированный уголь «активированным».
Внешний вид — черные аморфные гранулы или порошок, карбонизированного углеродистого материала различного размера и формы.
По своему химическому составу активированный уголь сходен с графитом, материалом, используемым в обычных карандашах. Активированный уголь, алмаз, графит – все это формы углерода, практически не содержащие примесей.
Межмолекулярное притяжение, существующее в порах угля, приводит к возникновению адсорбционных сил, которые по своей природе сродни силе гравитации с той лишь разницей, что действуют они на молекулярном, а не на астрономическом уровне. Называются они Ван-дер-Ваальсовы силы.
Эти силы вызывают реакцию, подобную реакции осаждения, при которой адсорбирующие вещества могут быть удалены из водных или газовых потоков.
Химические реакции и химические связи также могут возникать между адсорбирующими веществами и поверхностью активированного угля или неорганическими примесями. Эти процессы называются химической адсорбцией или хемосорбцией.
Однако именно процесс физической адсорбции происходит при взаимодействии активированного угля и адсорбирующего вещества.
СТРУКТУРА ПОР АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ
В активированных углях различают три категории пор: микро-, мезо- и макропоры. Микро- и мезопоры составляют наибольшую часть поверхности активированных углей. Соответственно, именно они вносят наибольший вклад в их адсорбционные свойства. Микропоры особенно хорошо подходят для адсорбции молекул небольшого размера, а мезопоры — для адсорбции более крупных органических молекул.
Определяющее влияние на структуру пор активированных углей оказывают исходные материалы для их получения. Активированные угли на основе скорлупы кокосов характеризуются большей долей микропор, а активированные угли на основе каменного угля — большей долей мезопор. Большая доля макропор характерна для активированных углей на основе древесины.
 |
 |
 |
КАРБОНИЗИРОВАННАЯ ДРЕВЕСИНА |
АКТИВИРОВАННЫЙ КАМЕННЫЙ УГОЛЬ |
АКТИВИРОВАННЫЙ КОКОСОВЫЙ УГОЛЬ |
АДСОРБЦИЯ
Молекулы удаляемых загрязнителей удерживаются на поверхности активированного угля межмолекулярными силами Ван-дер-Ваальса. Таким образом, активированные угли удаляют загрязнители из очищаемых веществ (в отличие, например, от обесцвечивания, когда молекулы цветных примесей не удаляются, а химически превращаются в бесцветные молекулы).
Эффективность угля как адсорбента зависит от величины его доступной площади поверхности. На эффективность адсорбции могут также влиять такие факторы, как размер молекул адсорбата, размер пор и гранул угля, температура и pH раствора.
 |
Макропоры (> 500 Å) |
| Мезопоры (20 — 500 Å) |
|
| Микропоры (< 20 Å) |
ХЕМОСОРБЦИЯ
Некоторые вещества слабо адсорбируются на поверхности обычных активированных углей. К числу таких веществ относятся аммиак, диоксид серы, пары ртути, сероводород, формальдегид, хлор, цианистый водород.
Для эффективного удаления таких веществ используются активированные угли, импрегнированные специальными химическими реагентами.
В настоящее время активированный уголь, в основном выпускается в следующих 4 формах.
ФОРМЫ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ
ГРАНУЛИРОВАННЫЙ АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ
ПОРОШКОВЫЙ АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ
ЭКСТРУДИРОВАННЫЙ АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ (ЭКСТРУДЕР)
ТКАНЬ ПРОПИТАННАЯ АКТИВИРОВАННЫМ УГЛЕМ
 |
 |
ГРАНУЛИРОВАННЫЙ АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ |
ФОРМОВАННЫЙ ЭКСТРУДИРОВАННЫЙ АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ |
 |
 |
ПОРОШКОВЫЙ АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ |
АДСОРБЦИОННАЯ УГОЛЬНАЯ ТКАНЬ |
Важно знать: приминение активированного угля.