Активированный уголь из чего производят

Активированный уголь из чего производят

Активированный уголь
carbo activatus
Действующее вещество
CAS 16291-96-6
Активированный уголь
Классификация
АТХ A07BA01
Лекарственные формы
таблетки, гранулы, капсулы
Другие названия
Уголь активированный, Карбопект, Сорбекс, Ультра-адсорб
Медиафайлы на Викискладе

Активированный уголь — пористое вещество, которое получают из различных углеродосодержащих материалов органического происхождения: древесного угля (марки активированного угля БАУ-А, ОУ-А, ДАК [1] и др.), каменноугольного кокса (марки активированного угля АГ-3, АГ-5, АР и др.), нефтяного кокса, скорлупы кокосовых орехов и других материалов. Содержит огромное количество пор и поэтому имеет очень большую удельную поверхность на единицу массы, вследствие чего обладает высокой адсорбционной способностью. В зависимости от технологии изготовления, 1 грамм активированного угля может иметь поверхность от 500 до 2200 м² [2] . Впервые синтезирован Николаем Дмитриевичем Зелинским (1915 г.), использован им в противогазах как универсальное средство химической защиты [3] , а позже — в качестве гетерогенного катализатора. Применяют в медицине и промышленности для очистки, разделения и извлечения различных веществ.

Содержание

Химические свойства, модифицирование [ править | править код ]

Обычный активированный уголь является довольно реакционноспособным соединением, способным к окислению кислородом воздуха и кислородной плазмой [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] , водяным паром [12] [13] [14] , а также углекислым газом [8] и озоном [15] [16] [17] . Окисление в жидкой фазе проводят целым рядом реагентов (HNO3, H2O2, KMnO4) [18] [19] [20] . За счёт образования большого количества основных и кислотных групп на поверхности окисленного угля его адсорбционные и другие свойства могут существенно отличаться от неокисленного [21] . Модифицированный азотом уголь получают либо исходя из азотсодержащих природных веществ, либо из полимеров [22] [23] , либо обработкой угля азотсодержащими реагентами [24] [25] [26] . Также уголь способен взаимодействовать с хлором [27] [28] бромом [29] и фтором [30] . Важное значение имеет серосодержащий уголь, который синтезируют разными путями [31] [32] В последнее время химические свойства угля принято объяснять наличием на его поверхности активной двойной связи [17] [33] [34] . Химически модифицированный уголь находит применение в качестве катализаторов, носителей для катализаторов, селективных адсорбентов, в получении особо чистых веществ, в качестве электродов литиевых аккумуляторов.

Механизмы действия [ править | править код ]

Есть два основных механизма, которыми активизированный углерод удаляет загрязнители из воды: адсорбция и каталитическое окисление. Явление адсорбции газов углем почти одновременно описали в 80-х годах XVIII века шведский химик Карл Вильгельм Шееле и итальянский учёный Феличе Фонтана. В России в 1785 году академик Товий Егорович Ловиц открыл и подробно исследовал явление адсорбции углем в жидкой среде, предложив применить его для очистки органических веществ. [35] Органические соединения удаляются адсорбцией, а окислители, такие, как хлор и хлорамин, удаляются каталитическим окислением.

Производство [ править | править код ]

В качестве сырья в производстве активированного угля используются материалы органического происхождения: древесина, каменный уголь, битумный уголь, скорлупа кокосовых орехов и др. Указанное сырьё сначала обугливают, затем подвергают активации.

Сущность активации состоит во вскрытии пор, находящихся в углеродном материале в закрытом состоянии. Это делается либо термохимически (предварительно материал пропитывают раствором хлорида цинка, карбоната калия или некоторыми другими соединениями, и нагревают без доступа воздуха), 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. Выход активированного угля в этом варианте процесса заметно снижается. Значение удельной поверхности пор у лучших марок активированных углей может достигать 1800 — 2200 м² на 1 г угля. [2] Различают макро-, мезо- и микропоры. В зависимости от размеров молекул, которые нужно удержать на поверхности угля, уголь должен изготавливаться с разными соотношениями размеров пор.

Применение [ править | править код ]

В противогазах [ править | править код ]

Классический пример использования активированного угля связан с использованием его в средствах индивидуальной защиты органов дыхания. Противогаз, разработанный Н. Д. Зелинским, спас множество жизней солдат в Первой мировой войне после применения кайзеровской Германией боевых отравляющих веществ. К 1916 году он был принят на вооружение почти во всех европейских армиях.

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 [36]

При производстве сахара [ править | править код ]

Первоначально для очистки сахарного сиропа от красящих веществ при сахароварении использовалась костная мука. Однако этот сахар не следовало употреблять в пост, как имеющий животное происхождение. Сахарозаводчики начали выпускать «постный сахар», который либо не очищался и имел вид цветных помадок, либо чистился через древесный уголь.

Читайте также:  Что можно кушать при дизентерии взрослым

Для производства органического удобрения терра прета [ править | править код ]

Терра прета — компостирование органических отходов жизнедеятельности человека и животных методом силосования с использованием низкотемпературного активированного древесного угля. Полученный силокомпост доводится до кондиции компостными дождевыми червями либо поверхностно вносится в почву с последующим мучированием.

Другие области применения [ править | править код ]

Активированный уголь применяется в медицине, химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Фильтры, содержащие активированный уголь, используются во многих современных моделях устройств для очистки питьевой воды.

Характеристики активированного угля [ править | править код ]

Размер пор [ править | править код ]

Определяющее влияние на структуру пор активированных углей оказывают исходные материалы для их получения. Активированные угли на основе скорлупы кокосов характеризуются большей долей микропор (пор диаметром до 2 нм ), на основе каменного угля — большей долей мезопор (2— 50 нм ). Большая доля макропор (более 50 нм ) характерна для активированных углей на основе древесины.

Микропоры особенно хорошо подходят для адсорбции молекул небольшого размера, а мезопоры — для адсорбции более крупных органических молекул.

Иодное число (иодный индекс) [ править | править код ]

Иодное число — основной параметр, характеризующий площадь поверхности пор и, как следствие, сорбционную ёмкость угля. Определяется массой иода, которую может сорбировать единица массы угля (мг/г). Метод основан на сорбции углем мономолекулярного слоя иода. Более высокое число указывает на более высокую степень активации, типовое значение показателя — 500 — 1200 мг/г . Численное значение иодного числа примерно соответствует удельной площади поверхности пор, измеренной в м²/г.

Твёрдость [ править | править код ]

Это мера сопротивления активированного угля истиранию. Это важный параметр активированного угля, необходимый для поддержания его физической целостности и противостояния фрикционным силам, процессу обратной промывки и т. д. Есть значительные различия в твердости активированного угля, в зависимости от сырья и уровня активности.

Гранулометрический состав [ править | править код ]

Чем меньше размер частицы активированного угля, тем лучше доступ к поверхности и быстрее происходит адсорбция. В системах фазы пара это нужно учитывать при снижении давления, которое затронет затраты энергии. Внимательное рассмотрение гранулометрического состава может обеспечить существенную операционную выгоду.

Фармакология [ править | править код ]

Оказывает энтеросорбирующее, дезинтоксикационное и противодиарейное действие.

Относится к группе поливалентных физико-химических антидотов, обладает большой поверхностной активностью, абсорбирует яды и токсины из желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) до их всасывания, алкалоиды, гликозиды, барбитураты и др. снотворные, лекарственные средства для общей анестезии, соли тяжёлых металлов, токсины бактериального, растительного, животного происхождения, производные фенола, синильной кислоты, сульфаниламиды, газы. Активен как сорбент при гемоперфузии. Слабо адсорбирует кислоты и щёлочи, а также соли железа, цианиды, малатион, метанол, этиленгликоль. Не раздражает слизистые оболочки. При лечении интоксикаций необходимо создать избыток угля в желудке (до его промывания) и в кишечнике (после промывания желудка). Уменьшение концентрации угля в среде способствует десорбции связанного вещества и его всасыванию (для предупреждения резорбции освободившегося вещества рекомендуется повторное промывание желудка и назначение угля). Наличие пищевых масс в ЖКТ требует введения в высоких дозах, так как содержимое ЖКТ сорбируется углем и его активность снижается. Если отравление вызвано веществами, участвующими в энтерогепатической циркуляции (сердечные гликозиды, индометацин, морфин и др. опиаты), необходимо применять уголь в течение нескольких дней. Особенно эффективен в качестве сорбента при гемоперфузии в случаях острых отравлений барбитуратами, глютатимидом, теофиллином. Снижает эффективность одновременно принимаемых лекарственных средств, уменьшает эффективность лекарственных средств, действующих на слизистую оболочку ЖКТ (в том числе ипекакуаны и термопсиса).

Назначается при следующих показаниях: дезинтоксикация при повышенной кислотности желудочного сока при экзо- и эндогенных интоксикациях: диспепсия, метеоризм, процессы гниения, брожения, гиперсекреция слизи, HCl, желудочного сока, диарея; отравление алкалоидами, гликозидами, солями тяжёлых металлов, пищевая интоксикация; пищевая токсикоинфекция, дизентерия, сальмонеллёз, ожоговая болезнь в стадии токсемии и септикотоксемии; почечная недостаточность, хронический гепатит, острый вирусный гепатит, цирроз печени, атопический дерматит, бронхиальная астма, гастрит, хронический холецистит, энтероколит, холецистопанкреатит; отравления химическими соединениями и лекарственными средствами (в том числе фосфорорганическими и хлорорганическими соединениями, психоактивными лекарственными средствами), аллергические заболевания, нарушения обмена веществ, алкогольный абстинентный синдром; интоксикация у онкологических больных на фоне лучевой и химиотерапии; подготовка к рентгенологическим и эндоскопическим исследованиям (для уменьшения содержания газов в кишечнике).

Противопоказан при язвенных поражениях желудочно-кишечного тракта (в том числе язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки, неспецифическом язвенном колите), кровотечениях из ЖКТ, одновременном назначении антитоксических лекарственных средств, эффект которых развивается после всасывания (метионин и др.).

Читайте также:  Папилломы у входа во влагалище фото

В качестве побочных эффектов называются диспепсия, запоры или диарея; при длительном применении — гиповитаминоз, снижение всасывания из ЖКТ питательных веществ (жиров, белков), гормонов. При гемоперфузии через активированный уголь — тромбоэмболия, геморрагии, гипогликемия, гипокальциемия, гипотермия, снижение артериального давления.

Этот абсорбент нередко используется для очищения организма при пищевых кишечных инфекциях и аналогичных симптомах. Из чего делают активированный уголь? При его изготовлении применяют следующие компоненты: древесные/каменные угли и торф, которые нагревают в специализированных емкостях (до 100 С). После чего их подвергаются дальнейшей обработке — придание формы и расфасовка. Теперь каждый человек будет знать, активированный уголь из чего делают.

Из чего делали его раньше?

Сначала жгли березу, фруктовые деревья. Получившиеся угли обрабатывали паром при высоком температурном режиме. Но поскольку раньше не было специальной лаборатории, весь процесс осуществлялся в хорошо прогретой парилке. Так, из печи доставали не большую часть березовых углей и оставляли в бане до начала активационного процесса. Такой уголь имел достаточно маленький вес, но зато за счет высокой пористости увеличиваются абсорбирующие, поглощающие качества. Уголь в те времена использовался как многофункциональное средство. Им очищали питьевую воду, некачественную алкогольную продукцию, лечили скот и птицу. В принципе, последнее вряд ли чем отличается от современного его использования.

Для чего нужен активированный уголь:

  1. Для очищения ЖКТ. Его разрешено пить при отравлении разными токсическими средствами. Он больше, чем на 50% сокращает впитывание вредных элементов в кишечный тракт.
  2. В домашних условиях применяется как универсальный антидот. Он нейтрализует вредоносное воздействие спиртного, жирной пищи и т. д. Кстати, специалисты советуют пить активированный уголь при похмельном синдроме, а не во время застолья, чтобы избежать обратного действия — усиление опьянения. Также его активно используют как эффективный метод для снижения веса. Для этого нужно трижды в сутки выпивать по 1 таблетке — утром, в обед и вечером. Предварительно проконсультироваться с диетологом.
  3. Помогает при борьбе с газообразованием. Поэтому при возникновении метеоризма и связанные с ним колики необходимо принимать уголь.
  4. Останавливает понос.
  5. Назначают при хронических болезнях. Не позволяет всасываться в кровь компонентам, способные активизировать аллергические реакции. Но прежде нужно посоветоваться с лечащим врачом, возможно, что ему будет, что к этому добавить.

ВНИМАНИЕ! Активированный уголь запрещено принимать продолжительными курсами. Он выводит из организма полезные элементы, которые поступают вместе с едой. Прежде всего, это микроэлементы и витамины. Также при совместном с ним применении нейтрализуется действие лекарства. Поэтому будьте очень внимательны при лечении им.

Как работает активированный уголь?

Он выводит все вредоносные вещества, скопившиеся в организме путем адсорбции и абсорбции. Важно знать, что вместе с вредными элементами он также поглощает углеводы, белки и жиры, в которых ежедневно нуждается человеческий организм. Помимо этого, он может, как магнит притягивать к входящему в его состав положительно заряженному активному кислороду отрицательные частицы загрязнителя. Этот процесс называется каталитическим сокращением. Это говорится к тому, что при лечении им нужно делать небольшую паузу, которая будет заполняться витаминами посредством употребления свежих фруктов, овощей и мяса, согласно указаниям специалиста.

Данный лекарственный препарат обладает следующими полезными действиями:

  1. Во-первых, это дезинтоксикационные, адсорбирующие и антидиарейные свойства.
  2. Во-вторых, выводит элементы, которые могут способствовать развитию аллергической реакции.
  3. И, наконец, в третьих, не оказывает раздражающего эффекта на слизистые.

Приобрести его можно в виде таблеток, капсул, гранул, порошка и пасты для приготовления суспензии для приема внутрь.

Показания к применению:

  • при нарушенном обмене веществ;
  • отравление солями тяжелых металлов, различными лекарственными препаратами, хим. веществами. Также его применяют и при отравлении не качественными (просроченными) продуктами;
  • гепатит, протекающий в острой или хронической форме;
  • абстинентный синдром. Как правило, используется при алкоголизме.

При повышенном газообразовании, интоксикации, вызванной радиотерапией, также используется этот абсорбент.

Противопоказан прием при кровотечениях из ЖКТ, колите, язве желудка. Не рекомендуется принимать активированный уголь вместе с тем с противоядными медикаментами, он может его адсорбировать.

Осторожно — побочные эффекты

Как правило, это может быть гипотермия, диспепсия, понижение кровяного давления, запор. При единовременном применении слабительных и активированного угля не исключено появление жидкого стула.

Активированный уголь известен всем. Большинство знают о нем как о небольших черных таблетках, употребляемых при пищевых отравлениях – по принципу «дешево и сердито». Однако задумывался ли кто-нибудь, из чего делают активированный уголь, и как это происходит? Ведь этот процесс куда более сложный, чем может показаться на первый взгляд.

Что являет собой активированный уголь

Грубо говоря, активированный уголь – это углерод практически без примесей, имеющий вид очень легкого и очень пористого вещества. На самом деле, очень пористого – поверхность 1 грамма готового вещества в зависимости от способа изготовления может иметь поверхность от 500 до 1800 м² — только представьте, таблетка, которую вы принимаете, отравившись, имеет поверхность площадью более километра квадратного!

Читайте также:  Анализ мужа на вич при беременности жены

Изготовляют уголь из множества различных видов сырья, как минеральных, так и органических. Для разных марок и назначений это может быть древесный уголь, каменный уголь, нефтяной кокс, торф, скорлупа грецких и кокосовых орехов, плодовые косточки и многое другое. Медицинский активированный уголь производят именно из кокосового угля.

Сферы применения активированного угля в современной жизни

Сфера применения активированного угля весьма широка. О его свойствах знали еще в древности – на Руси его изготовляли в домашних условиях, чаще всего – из березовых поленьев; для этого даже не нужно было ничего делать – просто угли, оставшиеся после растопки бани, вносили в парилку для активации. По качествам этот прообраз не шел ни в какое сравнение с современными марками угля, однако уже тогда его использовали для лечения желудочных расстройств как у людей, так и у домашнего скота, фильтровали с его помощью воду и домашние алкогольные напитки, и многое другое.

В промышленных масштабах его впервые начали использовать военные. Активированный уголь стал ключевым элементом противогаза, разработанного Н.Д. Зелинским в годы Первой мировой войны – когда немецкие войска начали выпускать на поле боя хлор. Уголь в те годы благодаря своим абсорбирующим свойствам спас множество жизней.

В современном мире его применяют во множестве сфер:

  • В пищевой промышленности (например, для очистки сахара)
  • В химической промышленности в качестве катализатора реакций
  • В медицине
  • В фармацевтике
  • В очистительных сооружениях для очистки воздуха и воды от промышленных отходов
  • В бытовых фильтрах для питьевой воды

а также в многих других сферах.

Все дело в его свойствах – активированный уголь прекрасный абсорбент, очень легкий, очень эффективный, и главное – очень дешевый. Изготовлять его можно практически везде, технология производства хоть и непростая, но не требует длительного времени и чересчур сложных процессов – со всем справляются всего два аппарата. Сайт elgreloo.com предлагает вам ознакомиться с технологией изготовления активированного угля.

Промышленная технология производства активированного угля

Весь процесс производства активированного угля состоит из двух этапов:

Производство начинается с того, что сырье, будь то каменный уголь, торф или скорлупки, измельчают до частиц размером всего в несколько сантиметров. После этого его загружают в специальные печи для карбонизации. Существует несколько конструкций печей, применяемых для этой цели. Самые распространенные из них:

  • Шахтные
  • Вертикальные роторные
  • Горизонтальные роторные
  • Многополочные

Не смотря на различия конструкции, принцип действия у них один – сырье подвергается термической обработке без доступа кислорода. Температуры в печах предельно высокие – от 600 до 950 градусов по цельсию. В итоге углеродосодержащие сырье превращается в угольки наподобие тех, что остаются от дров после потухшего костра – они обладают первичной прочностью угля, однако у них очень небольшие поры, и абсорбируют вещества они достаточно плохо.

Для того, чтобы активированный уголь стал таковым, карбонизированное сырье проходит через еще один этап производства – непосредственно активацию. В итоге оно получает специфичную внутреннюю структуру, которая и отвечает за прекрасные адсорбционные свойства готового продукта.

Существует два способа активации. В первом варианте карбонизат пропитывают хлоридом цинка или карбонатом калия, а после нагревают до температуры около 600 градусов по Цельсию – опять же таки, без доступа кислорода. Активированный уголь вообще очень не любит открытый воздух – он стремительно окисляется и впитывает в себя сторонние вещества из воздуха, теряя свои свойства.

Второй, самый распространенный способ – наследие древнерусского способа активации, о котором упоминалось ранее. Карбонизированное сырье обрабатывают без доступа воздуха перегретым паром или же его смесью с углекислым газом. Для такой обработки нужна температура до 900 градусов по Цельсию, которой добиться уже сложнее – а потому был создан аппарат, использующий свойства самого угля для его активации. В аппаратах этой конструкции в зону активации пропускается строго дозированное количество воздуха, благодаря чему часть угля самовозгорается – и создает необходимую для активации температуру. Этот способ, впрочем, применяется нечасто, так как существенно снижает выход готового продукта.

Далее все достаточно просто – готовый активированный уголь охлаждают, сортируют, при необходимости подвергают дополнительной обработке, измельчают и упаковывают в том виде, в котором мы его знаем.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector