Aktivní uhlí je oblíbený typ produktu, porézní látka, která se získává z různých materiálů obsahujících uhlík organického původu: dřevěné uhlí, uhelný koks, ropný koks, kokosové uhlí atd. Obsahuje obrovské množství pórů, a proto má velmi velký specifický povrch, jednotka hmotnosti a v důsledku toho vysoká adsorpce. Používá se v mnoha oblastech národního hospodářství. Nejčastěji – v lékařství a průmyslu pro čištění, separaci a extrakci různých látek. Tento článek se bude zabývat technologií výroby aktivního uhlí.

ROZDÍL AKTIVNÍHO UHLÍ OD BĚŽNÉHO UHLÍ

Aktivní uhlí je stejně jako dřevěné uhlí produktem pyrolýzy dřeva při vysokých teplotách. Jejich rozdíl spočívá v rozdílu ve struktuře: aktivní uhlí má mnohem více pórů, a proto má velmi velký specifický povrch. Jeden gram aktivního uhlí má tedy v závislosti na technologii výroby plochu od 500 do 1500 m², jinými slovy, plocha tří gramů aktivního uhlí je větší než plocha fotbalového hřiště. ! Díky této vlastnosti je aktivní uhlí schopno absorbovat a zadržovat velké množství různých látek.

Rýže. 1. Aktivní uhlí

V aktivním uhlí se rozlišují makro-, mezo- a mikropóry. V závislosti na velikosti molekul, které je třeba držet na povrchu, se vyrábí uhlík s různými poměry velikostí pórů. Póry v aktivním uhlí jsou klasifikovány podle jejich lineární velikosti do:

  • makropóry > 50 nm;
  • mezopóry 2–50 nm;
  • mikropóry < 2 nm.

Mikro- a mezopóry tvoří největší část povrchu aktivního uhlí. V souladu s tím nejvíce přispívají k jejich adsorpčním vlastnostem. Mikropóry jsou zvláště vhodné pro adsorpci malých molekul, zatímco mezopóry jsou zvláště vhodné pro adsorpci větších organických molekul.

Molekuly odstraněných škodlivin jsou drženy na povrchu aktivního uhlí intermolekulárními van der Waalsovými silami. Aktivní uhlí tak odstraňuje nečistoty z čištěných látek (na rozdíl např. od bělení, kdy se molekuly barevných nečistot neodstraňují, ale chemicky se přeměňují na bezbarvé molekuly).

Účinnost uhlí jako adsorbentu závisí na velikosti jeho dostupného povrchu. Účinnost adsorpce může být také ovlivněna faktory, jako je velikost molekul adsorbátu, velikost pórů a granulí uhlíku, teplota a kyselost zpracovávaného média.

STANDARDIZOVANÉ FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ VLASTNOSTI A CHARAKTERISTIKY AKTIVNÍHO UHLÍ

GOST 6217–74 „Drcené aktivní uhlí“ se vztahuje na aktivní uhlí. Technické podmínky“. Podle normy se aktivní uhlí vyrábí z dřevěného uhlí třídy A úpravou vodní párou při teplotách nad 800 °C a předběžným nebo následným drcením.

ČTĚTE VÍCE
Eho se celulitida bojí?

V závislosti na účelu se aktivní drcené dřevěné uhlí vyrábí ve čtyřech jakostech:

  • BAU-A – v lihovarnické výrobě a pro adsorpci z roztoků a vodných médií;
  • BAU-Ats – pro plnění acetylenových lahví;
  • DAK – pro čištění kondenzátu páry od oleje a jiných nečistot;
  • BAU-MF – pro adsorpci z vodných médií ve filtračních jednotkách.

Podle fyzikálních a chemických ukazatelů musí aktivní drcené dřevěné uhlí splňovat požadavky a normy uvedené v tabulce. 1.

Tabulka 1. Fyzikachemické vlastnosti aktivního drceného dřevěného uhlí

1. Hmotnostní podíl zbytku na paletě drceného aktivního uhlí značky BAU-A, určeného pro průmysl alkoholických nápojů, by neměl být větší než 1,0 %.

2. Po dohodě mezi výrobcem a spotřebitelem je povolen hmotnostní podíl vlhkosti v uhlí do 15 %, přičemž skutečná hmotnost se přepočte na 10 % vlhkosti.

Vysvětlíme si účel použitých indikátorů kvality aktivního uhlí. Adsorpční aktivita pro jód tedy charakterizuje vývoj mikroporézní struktury uhlí. V závislosti na získaných výsledcích je vyvozen závěr o vhodnosti uhlí pro extrakci jódu z vodných roztoků a také o možnosti jeho použití k čištění odpadních vod a přírodních vod od mnoha tříd organických a anorganických nečistot.

Adsorpční vlastnosti vody umožňují posoudit hydrofilitu uhlí a specifický objem pórů v nich. Metoda stanovení tohoto indikátoru je založena na vyplnění pórů aktivního uhlí vodou o velikosti od 0,5 do 104 nm povařením vzorku uhlíku ve vodě. Na konci testů je za určitých podmínek odsátím z povrchu zrn odstraněna přebytečná voda.

Ukazatel síly je regulován pro aktivní uhlí značky BAU-Ats používané pro plnění acetylenových lahví. Zkoušky se provádějí ve speciálním zařízení, jehož celkový pohled je na obr. 3.

Upozorňujeme, že uvedené fyzikálně-chemické ukazatele kvality aktivního uhlí lze upravit změnou technologie jeho výroby: teplota před pyrolýzou, teplota média a aktivace, její čas a další faktory.

TECHNOLOGIE VÝROBY AKTIVNÍHO UHLÍ

  • Technologie výroby aktivního uhlí obecně zahrnuje následující postupné fáze:
  • příprava a drcení surovin (hlavně surové štěpky tvrdého dřeva) na zlomek 3. 5 mm;
  • sušení dřevěných surovin v bubnové sušárně;
  • pyrolýza suchých surovin při teplotě 400. 500 °C ve speciální rotační peci;
  • aktivace pyrolyzovaného uhlí v aktivační peci při teplotě 800. 850 °C v prostředí pára-plyn;
  • chlazení aktivního uhlí;
  • předběžné třídění a prosévání uhlí;
  • v případě potřeby dodatečné zpracování (kyselé mytí, impregnace, broušení, sušení);
  • balení hotových výrobků do průmyslových kontejnerů.
ČTĚTE VÍCE
Jak voní parfém Lanvin?

Chemické složení výsledného aktivního uhlí je: 93–94 % uhlíku, 4,7–5,3 % kyslíku, 0,7–1 % vodíku, 0,3–0,6 % dusíku a také některé další prvky ve stopovém množství, jako je chlor nebo síra.

Rýže. 4. Bubnová aktivační pec „KVARK‑500“ s kapacitou 0,25…2,7 t/den

Jak vidíte, výrobní proces aktivního uhlí je poměrně složitý vícestupňový proces, který vyžaduje neustálé sledování ve všech fázích výroby. Na druhou stranu lze všechny tyto procesy automatizovat a škálovat tak, aby splňovaly požadovanou produktivitu v moderních podmínkách technologického a inženýrského vývoje.

OBLASTI POUŽITÍ

Aktivní uhlí má poměrně širokou škálu aplikací:

  • metalurgický průmysl: v průmyslu těžby zlata, jakož i ve výrobě kovů vzácných zemin, jako je molybden a uran;
  • palivový a energetický průmysl: pro čištění pitné vody a průmyslových odpadních vod od organických, organochlorových sloučenin a jiných kontaminantů;
  • ropný a plynárenský průmysl: eliminovat úniky ropy a ropných produktů;
  • chemický průmysl: aktivní uhlí se používá jako nosič katalyzátoru a v mnoha reakcích samo působí jako katalyzátor;
  • potravinářský a lékařský průmysl;
  • ochrana životního prostředí. Práškové aktivní uhlí se používá k čištění vody jednorázově v městských úpravnách vody, přidávají se během nebo po koagulaci. Granulované uhlí se používá k čištění vody filtrací v zařízeních se souvislou vrstvou sorbentu, jako je mechanický vodní filtr. Vláknitá aktivní uhlí mají největší účinnou plochu a lze je použít ve speciálně navržených vodních filtrech. Jsou široce používány v domácích filtrech na čištění vody.

ZÁVĚR

Aktivní uhlí je velmi perspektivní produkt pro pokročilé zpracování dřeva. Atraktivita jeho výroby spočívá jak ve vysoké prodejní ceně hotového výrobku, která dnes činí 1400. 2000 USD/t, tak v širokém rozsahu jeho použití. Mezi nesporné výhody patří také možnost zpracování dřevního odpadu z dřevozpracujícího průmyslu s obsahem kůry.

Na druhou stranu je třeba vzít v úvahu, že z tuny surového cepu nebude výtěžnost aktivního uhlí větší než 10. 15 %, a také vzít v úvahu složitost a saturaci zařízení ve všech fázích technologického procesu. Což v důsledku vede ke značným nákladům na organizaci takové výroby a nutnosti podrobné kalkulace podnikatelského plánu. V současné době průmysl nevyrábí malé pece pro aktivaci dřevěného uhlí, což ztěžuje středním a malým podnikům v oboru výrobu tohoto produktu.

ČTĚTE VÍCE
Jaké je nebezpečí intrauterinní růstové retardace?

Související články

  • POLYTECHNIK: přichází pro „zelenou“ energii!
  • FZ UKRAINE: vyrábí zboží, které lidé potřebují
  • POLYTECHNIK: budoucnost patří „zelené“ energii!
  • FZ UKRAINE: vyrábíme zařízení, které lidé potřebují
  • Vecoplan VEZ 3200. Nejen nový design, ale také ergonomie
  • VÝROBA AKTIVNÍHO UHLÍ
  • Výroba dřevěné moučky
  • UKRAJINSKÝ TRH DŘEVĚNÝCH PALIVOVÝCH PELET A BRIKETY
  • MOŽNOST MAXIMÁLNÍ BEZPEČNÉ KLIMATU OD VECOPLAN
  • VHZ 1600 – energeticky úsporné drcení dřeva