Aktívne uhlie - biológia

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Antibiotiká z baktérií

Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu

Molekulárny kompas na zarovnanie buniek

Čo robí listy na jeseň starnúcimi

Demokracia perličiek

Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine

| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat

Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Aktívne uhlie

Aktívne uhlie, krátky Drevené uhlie, tiež liečivé uhlie zvaný, je pórovitý, jemnozrnný uhlík s veľkým vnútorným povrchom, ktorý sa používa ako adsorbent v chémii, medicíne, čistení vody a odpadových vôd, ako aj vo ventilačnej a klimatizačnej technológii. Používa sa granulovaný alebo lisovaný vo forme tabliet (uhlíkové tablety).

charakteristiky

Aktívne uhlie pozostáva hlavne z uhlíka (väčšinou> 90%) s vysoko pórovitou štruktúrou. Póry sú navzájom spojené ako špongia (s otvorenými pórmi). Vnútorný povrch je medzi 300 a 2 000 m²/g uhlíka, takže vnútorný povrch štyroch gramov aktívneho uhlia zhruba zodpovedá ploche futbalového ihriska. Hustota aktívneho uhlia je v rozmedzí od 0,2 do 0,6 g/cm3.

Veľkosť pórov a distribúcia veľkosti pórov sú rozdelené do troch rádových stupňov: mikropóry (50 nm). [1]

Makropóry sú hlavnými prístupovými cestami plynov alebo kvapalín do vnútra uhlia a pre adsorpciu nemajú prakticky žiadny podstatný význam. Väčšina adsorpcie sa vyskytuje na uhlíkovom materiáli na povrchu mikropórov. Táto oblasť je efektívnym povrchom a určuje adsorpčné vlastnosti uhlíka. Nasledujúce údaje ukazujú veľkosť vnútorného povrchu v pomere k objemu aktívneho uhlia. V prípade kocky s dĺžkou hrany 1 cm presahuje vnútorný povrch vonkajší povrch o faktor viac ako 10 000.

V zásade s ním rastie adsorbovateľnosť zlúčeniny

zvýšenie molekulovej hmotnosti
zvyšujúci sa počet funkčných skupín, ako sú dvojité väzby alebo halogénové ligandy
zvyšujúca sa polarizovateľnosť molekuly. [2]

Extrakcia

Aktívne uhlie sa vyrába z rastlinných, živočíšnych, minerálnych alebo petrochemických látok. Použité východiskové materiály sú z. B. drevo, rašelina, škrupiny orechov, hnedé alebo bitúmenové uhlie alebo plasty. V súlade s tým sa tiež označuje ako biouhlík. Ako živočíšne uhlie, lat. carbo animalis, sa nazýva aktívne uhlie, ktoré sa vyrába zo zvieracej krvi (krvné uhlie) alebo z kostí (kostné uhlie). S Cukorné uhlie je aktívne uhlie, ktoré sa vyrába z glukózy alebo iného cukru ako východiskový produkt. [3]

Na výrobu a aktiváciu je možné použiť dva procesy, a to: [4]

aktivácia plynu a
chemická aktivácia

V Aktivácia plynu už zuhoľnatený materiál sa spracuje v prúde oxidačného plynu, ako je vodná para, oxid uhličitý, vzduch alebo zmesi týchto plynov. Pretože k tomu dochádza pri teplotách 800–1000 ° C, časť uhlíka sa splynuje pomocou procesu vodného plynu. Toto vytvára porézne a vysoko aktívne aktívne uhlie.

Pri výrobe s chemická aktivácia zmes nespálenej suroviny sa spracuje chemickými látkami. Spravidla sa to robí použitím dehydratačných činidiel (napr. Chlorid zinočnatý, kyselina fosforečná) pri 500 - 900 ° C alebo suchou destiláciou. Takto získané surové aktívne uhlie sa potom oxidačne aktivuje pri 700 - 1 000 ° C vodnou parou alebo oxidom uhličitým, niekedy aj vzduchom. [5] Počas tejto aktivácie sa časť uhlíka premieňa na oxid uhoľnatý, ktorý vytvára ďalšie póry a zväčšuje povrch uhlíka [6] .

Na niektoré účely sa aktívne uhlie upravuje (impregnuje) inými chemikáliami, aby sa zlepšil účinok separácie. Uhlíkový filter pre dýchacie filtre v plynových maskách je potiahnutý kovovými soľami, čo zlepšuje separačný účinok mnohých chemických toxínov. Aktívne uhlie so strieborným povlakom je zvlášť vhodné na filtráciu pitnej vody. Znečistenie týchto filtrov počas prevádzky je do veľkej miery potlačené striebrom.

Oblasti použitia

Čistenie kvapalín a plynov

Aktívne uhlie sa primárne používa ako adsorbent na odstránenie nežiaducich farieb, chutí a pachových látok z plynov, pár a tekutín. Veľkou výhodou aktivovaných uhlíkov je, že sa dajú tepelne reaktivovať. Biologická reaktivácia je možná aj pomocou aktívneho uhlia používaného na čistenie odpadových vôd. [7]

Aktívne uhlie sa používa hlavne vo forme granúl, vo forme prášku alebo v peletizovanej forme. Na trhu sú dostupné aj tkaniny z aktívneho uhlia.

Napríklad aktívne uhlie odstráni:

Chlór, ozón a ďalšie látky, ktoré zhoršujú chuť a vôňu, ako aj baktérie z vody, sladidiel, glycerínu a chemických tekutín
Farbiace látky a kontaminanty z kvapalných prúdov v chemickom alebo potravinárskom priemysle
Toxíny zo vzduchu (filtre v plynových maskách, ventilačné systémy pre nádrže a prístrešky, odpadový vzduch vo výrobných systémoch)
Hexafluorid uránu zo vzduchu v jadrovej technológii (výroba paliva)
Benzínové pary z odpadového vzduchu zo systémov nádrže
Chlórované uhľovodíky z odpadového vzduchu a výfukových plynov z. B. pri chemickom čistení
Decht z cigaretového dymu vo cigaretových filtroch
nežiaduce príchute z vodky a iných liehovín
nežiaduce farby z bieleho rumu a iných liehovín
Pach potu v topánkach (kvôli vložkám obsahujúcim aktívne uhlie)
Vedľajšie produkty kvasenia, ako sú fuselové oleje a estery z piva
Znečisťujúce látky v akvarijných a jazierkových filtroch
nepríjemný zápach z odpadového vzduchu z ventilačných systémov miestnosti
Jemný prach, peľ a pachy v prívodnom vzduchu vozidiel (pozri vzduchový filter v kabíne)

Pri čistení odpadových vôd sa aktívne uhlie používa na adsorpciu adsorbovateľných rozpustených zložiek odpadovej vody z vody. Tento krok procesu sa zvyčajne používa iba vtedy, keď lacnejšie metódy, ako sú biologické procesy, zrážanie a flokulácia, nedosahujú cieľ. Túto metódu je možné použiť aj na čistenie čiastočných tokov v priemysle s cieľom spätného získavania zvyškov. Odpadová voda z textilných farbiarní obsahuje farbivá, ktoré sa často dajú odstrániť iba adsorpciou s aktívnym uhlím. To sa dá dosiahnuť ekonomicky pomocou biologicky regenerovaného aktívneho uhlia. [7]

Ďalšou dôležitou aplikáciou aktívneho uhlia sú vzduchové filtre kabíny pre automobilový priemysel. Táto trieda filtrov sa v klimatizačných systémoch používa od polovice 90. rokov. Takzvané kombinované filtre (jedná sa o špecifickú triedu vzduchových filtrov v kabíne) obsahujú vrstvu aktívneho uhlia, ktorá filtruje škodlivé plyny zo vzduchu a chráni tak cestujúcich pred týmito škodlivinami. Pre túto aplikáciu sa každý rok na celom svete spracuje viac ako 5 000 ton aktívneho uhlia.

Vo vedeniach odpadového vzduchu jadrových elektrární sa filtre s aktívnym uhlím používajú ako oneskorovacie vedenia pre krátkodobé rádioaktívne vzácne plyny. Vďaka dočasnej adsorpcii prechádzajú vzácne plyny filtračnými sekciami oveľa pomalšie ako zvyškom odpadového vzduchu. Rádioaktívny rozpad významne znižuje množstvo rádioaktívnych vzácnych plynov vo odpadovom vzduchu.

Úprava vody tiež využíva na čistenie surovej vody adsorpciu na aktívnom uhlí.

Vďaka vysokej adsorpčnej schopnosti sa aktívne uhlie môže na výrobu vákua použiť aj v sorpčných pumpách.

Aktívne uhlie má iba obmedzenú nosnosť. Regenerácia zvyčajne prebieha zahriatím na niekoľko stoviek stupňov Celzia. Na jednej strane sa časť náplne (napr. Organické rozpúšťadlá) odparí, ale iná časť môže tiež koksovať, v takom prípade sa musí aktívne uhlie znovu aktivovať parou, ako vo výrobnom procese.

Lekárske použitie

V medicíne sa aktívne uhlie používa hlavne na odstránenie toxínov z gastrointestinálneho traktu. Pri neškodných hnačkových ochoreniach, napr. B. gastrointestinálna chrípka (gastroenteritída), zvyčajne sa používajú tablety s dreveným uhlím. V prípade otravy sa aktívne uhlie používa vo veľkom množstve na odstránenie perorálne požitých jedov, ktoré sú v zažívacom trakte alebo sú predmetom enterohepatálneho cyklu z organizmu. Dávka v takom prípade je u dospelého človeka 0,5 až 1 g dreveného uhlia na kilogram telesnej hmotnosti.

Potravinárske farbivo

Aktívne uhlie sa používa v potravinárskom priemysle ako farbivo E 153. E 153 sa používa ako koncentrát ovocných štiav, želé, džemy, cukrovinky a ako čierny voskový obal na syry.