Aktivert karbon

Aktivert karbon
Generelle funksjoner
Komposisjon	består hovedsakelig av amorft karbon
Utseende	solid svart
Sikkerhetsinformasjon
Selvantennelsestemperatur (K)	723,15 °C

Aktivt karbon er et materiale som hovedsakelig inneholder amorft karbon og har en svært porøs struktur og høyt spesifikt areal (dvs. høyt overflateareal per volumenhet ).

Takket være det høye spesifikke området, er aktivert karbon i stand til å holde på mange molekyler av andre stoffer inne i det, og er i stand til å romme disse molekylene på det utvidede indre overflatearealet; [1] med andre ord, aktivert karbon er et materiale som har høye adsorberende kapasiteter på grunn av dets interne hierarki .

Aktivt karbon brukes innen aktivert karbonfiltrering , rensing , deodorisering og misfarging av væsker .

Historie

Kullets rensende egenskaper var allerede kjent fra gammelt av. For eksempel, i India , ble kull brukt til å rense vann mens det var i Egypt som et medisinsk absorberende og rensende middel.

I nyere tid i USA ble aktivert karbon fra svart aske brukt i industriområdet som blekemiddel for væsker (f.eks . tekstilindustri ).

Innen drikkevarefeltet dateres de første bruksområdene tilbake til 1800 i England hvor det ble brukt til å fjerne lukt fra behandlet vann.

Produksjon

Produksjonen starter fra råvarer med høyt karboninnhold som tre, kull, torv, kokosnøttskall.

Det er to metoder for å produsere aktivt karbon:

• kjemisk aktivering : den brukes vanligvis til sagflis og torv og er basert på dehydrerende virkningen av noen kjemiske forbindelser, for eksempel fosforsyre eller sinkklorid . Temperaturen den oppstår ved er mellom 400 og 1000 ° C. Etter fjerning av det kjemiske middelet gjennom en ekstraksjon, forblir den porøse strukturen til det aktive karbonet;
• gassaktivering : en gassblanding som inneholder oksygen eller karbondioksid brukes . Ved en temperatur på 800-1000 ° C brytes noen av utgangsmaterialene ned og produserer mange ekstremt små porer og sprekker.

Utbyttet avhenger av aktiveringsgraden: høy aktiveringsgrad er assosiert med lavt utbytte, som kan være mellom 20 og 60 %. Produksjon av aktivt karbon kan gjøres i roterende ovner , flere ovner, vertikale akselovner eller typen fluidisert sjikt . De mest brukte er rotasjonsovnene, egnet for produksjon av partikler i størrelser fra pulver til granulært materiale til sylindriske pellets .

Typer

Aktivt karbon kommer i to former:

• granulært aktivert karbon (eller GAC - Granulært aktivert karbon ): det består av partikler av en størrelse som kan sammenlignes med sand (ca. 0,8 mm) og brukes når et materiale med større porer og en mindre spesifikk overflate er nødvendig;
• pulverisert aktivert karbon (eller PAC - Pulverisert aktivert karbon ): det består av mer små partikler og brukes når aktivert karbon med mindre porer er nødvendig og en større spesifikk overflate er nødvendig.

Egenskaper

Hovedegenskapen til aktivert karbon er den høye spesifikke overflaten (fra 500 til 2500 m 2 / g), på grunn av dens høye porøsitet.
Ett gram aktivert karbon har et areal som tilsvarer det på en fotballbane.

Porene er delt inn i:

• mesoporer: med diametre > 50  nm ;
• mikroporer: med diametre mellom 2 og 50 nm;
• nanoporer: med diameter <2 nm.

Adsorberende kraft

Adsorpsjonskraften til aktivert karbon evalueres på grunnlag av noen spesifikke indekser som benzenindeksen , melasseindeksen (indikerende på evnen til karbon til å adsorbere høymolekylære stoffer), jodindeks ( indikerende på egenskapene til karbon til å adsorbere uorganiske forbindelser med høy molekylvekt), metylenblått -indeks (indikerende på aktiviteten til kull med særlig referanse til dets mikroporøsitet).

Bruker

De viktigste bruksområdene for aktivert karbon er:

• misfarging, for eksempel i næringsmiddelindustrien;
• behandling av forgiftninger som et toksinadsorbent ( ATC-kode : A07 BA01 );
• industriell avløpsvannbehandling ;
• vannrensing , for eksempel i akvedukter ;
• gjenvinning av løsemidler (løsningsmiddelgjenvinningsanlegg, SRU) fra fleksibel emballasje , konvertering, belegg, trykking og andre prosesser. [2]
• støtte for katalysatorer ;
• luftbehandling (for eksempel i hyttefiltre , for å redusere eventuelle luktplager som bæres av uteluften) ;
• eliminering av antibiotika og soppdrepende midler i akvarier , etter behandling i forventet varighet (ofte fra 2 til 4 uker).

Regenerering

Akkumuleringen av forurensninger på overflaten av det aktive karbonet forårsaker gradvis tap av adsorpsjonskraften inntil den kanselleres.
På dette tidspunktet må det brukte aktiverte karbonet erstattes eller regenereres gjennom en regenererings- eller reaktiveringsprosess som får karbonet til å gjenvinne sine adsorberende egenskaper.

Regenerering kan skje ved:

• kjemiske metoder, eller med kjemiske reaktanter som oksiderer de adsorberte organiske stoffene, eller med løsningsmidler som forårsaker deres ekstraksjon;
• dampstrøm [3] eller inert gass (typisk nitrogen ) [4] ved relativt høye temperaturer (150-220 ° C) for desorpsjon av de adsorberte flyktige organiske forbindelsene (VOC) ;
• biologiske regenereringsprosesser;
• termiske prosesser (reaktivering), utført ved å varme materialet i roterende ovner med kontrollert atmosfære (for ikke å oksidere kullet) opp til temperaturer på 800-900 ° C, noe som forårsaker pyrolyse av de adsorberte stoffene.

Den mest effektive metoden er den siste som er nevnt ovenfor, det vil si termisk reaktivering ved høye temperaturer (850-2500 ° C), men det innebærer tap av en del av det behandlede karbonet.

Merknader

1. ^ IUPAC Gold Book , " aktivert karbon"
2. ^ Aktivt karbon | _ Anlegg for gjenvinning av løsemidler (IRS, SRU) | VOC (flyktige organiske forbindelser) utslippskontrollsystemer , i DEC IMPIANTI . Hentet 20. oktober 2019 .
3. ^ Aktivt karbon | _ dampregenerering | anlegg for gjenvinning av løsemidler | SRU , i DEC IMPIANTI . Hentet 20. oktober 2019 .
4. ^ Aktivt karbon | _ varm nitrogen regenerering | anlegg for gjenvinning av løsemidler | SRU , i DEC IMPIANTI . Hentet 20. oktober 2019 .

Relaterte elementer

• Adsorpsjon
• Kull
• Filtrering på aktivt kull
• Drikkevannsanlegg
• Renseanlegg

Andre prosjekter

• Wikiquote inneholder sitater av eller på aktivt karbon
• Wikimedia Commons inneholder bilder eller andre filer på aktivert karbon

Eksterne lenker

• ( EN ) Aktivert karbon , i Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• Hva er aktivert karbon? , på chemvironcarbon.com . Hentet 1. mars 2018 (arkivert fra originalen 1. juli 2014) .