Ενεργοποιημένοι άνθρακες

Ο ενεργός ή ενεργοποιημένος άνθρακας είναι ένας πορώδης προσροφητής που κατασκευάζεται από οργανικά υλικά που περιέχουν άνθρακα. Η τεχνολογία παραγωγής ενεργού άνθρακα είναι μια μακρά διαδικασία που αποτελείται από διάφορα στάδια. Ο προσροφητής ενεργού άνθρακα είναι μια ουσία με πολύ πορώδη σύνθεση. Παράγεται από μια ποικιλία οργανικών υλικών στα οποία υπάρχει άνθρακας. Συχνά, ο ενεργός άνθρακας παράγεται από κάρβουνο, τύρφη (κωκ τύρφης), οπτάνθρακα, καρύδι, κέλυφος καρύδας, πυρήνες ελιάς, βερίκοκο και πολλά άλλα φυτά.

Ταξινόμηση

Ο ενεργός προσροφητής υποδιαιρείται:

• ανάλογα με τον τύπο του υλικού από το οποίο παράγεται ενεργός άνθρακας: ξύλο, κελύφη καρύδας, άνθρακας και ούτω καθεξής.
• προς προορισμό: διαύγαση αερίων, φορέων άνθρακα καταλυτών με τις ιδιότητες των χημικών ροφητών,
• με τη μέθοδο ενεργοποίησης: ατμομηχανή και θερμοχημική μέθοδος,
• με τη μορφή απελευθέρωσης: κοκκοποιημένος (θρυμματισμένος) ενεργός άνθρακας, σκόνη, χυτευμένος ενεργός άνθρακας, εξωθημένος άνθρακας (κόκκοι υπό μορφή κυλίνδρων) και ύφασμα, το οποίο εμποτίζεται με άνθρακα.

Οι ενεργοποιημένοι άνθρακες ταξινομούνται σε τρεις κατηγορίες πόρων: μικροπόροι (από 0,6 έως 0,7 νανομέτρων), μεσοπόρια (1,5-100-200 νανόμετρα), μακροπόρους (> 100-200 νανόμετρα). Ο πρώτος και ο δεύτερος τύπος πόρων θεωρούνται τα κύρια συστατικά της επιφάνειας των ενεργών ανθράκων. Για το λόγο αυτό, παίζουν σημαντικό ρόλο στις ιδιότητες προσρόφησης του άνθρακα. Οι μικροπόροι αντιμετωπίζουν καλά την προσρόφηση μικρών οργανικών μορίων και των μεσοπορίων - μεγαλύτερα μόρια.

Η συγκεκριμένη επιφάνεια του ενεργοποιημένου άνθρακα εξαρτάται από το μέγεθος των πόρων. Ο προσροφητής, ο οποίος έχει λεπτότερους πόρους, απορροφά καλά, έχοντας ακόμη χαμηλή συγκέντρωση και μικρή μερική πίεση ατμού. Η δραστική ουσία με ευρείς πόρους χαρακτηρίζεται από τριχοειδή συμπύκνωση.

Οι διαστάσεις της ειδικής απορροφητικής επιφάνειας του ενεργοποιημένου άνθρακα και των ευρέων πόρων επιτρέπουν την πολύ αποτελεσματική χρήση του προσροφητικού για αποτελεσματικό καθαρισμό αερίων και υγρών από διάφορους τύπους ακαθαρσιών. Η ποσότητα ακαθαρσιών που καταναλώνει ο άνθρακας μπορεί να κυμαίνεται από τα μικρότερα μόρια έως τα μόρια ελαίων, προϊόντων πετρελαίου, λιπών, οργανικών ενώσεων με χλώριο.

Ο εξοπλισμός για την παραγωγή ενεργού άνθρακα παρουσιάζεται σε ένα ευρύ φάσμα. Για την απόκτηση του προσροφητικού χρησιμοποιούνται ειδικοί κλίβανοι διαφορετικών τύπων και σχεδίων. Τις περισσότερες φορές, το εργοστάσιο ενεργού άνθρακα χρησιμοποιεί άξονα, κατακόρυφους και οριζόντιους περιστροφικούς κλιβάνους, πολυκατοικίες και αντιδραστήρες ρευστοποιημένης κλίνης.

Βήματα διαδικασίας

Η παραγωγή άνθρακα από υλικά οργανικής προέλευσης χωρίζεται σε διάφορα στάδια. Έτσι, η τεχνολογία παραγωγής ενεργού άνθρακα περιλαμβάνει τις ακόλουθες διαδοχικές δραστηριότητες:

1. Άνθρακα. Αυτή η διαδικασία είναι μια πυροδότηση (θερμική επεξεργασία) πρώτων υλών σε αέρια αδρανή συνθήκες χρησιμοποιώντας υψηλή θερμοκρασία. Μετά τον άνθρακα, αποδεικνύεται - ανθρακοποιημένος, αυτός είναι ο άνθρακας, ο οποίος έχει πολύ λίγες ιδιότητες προσρόφησης λόγω της μικρής εσωτερικής περιοχής και των μικρών διαστάσεων. Το ανθρακικό άλας υπόκειται σε σύνθλιψη και ενεργοποίηση, προκειμένου να επιτευχθεί ειδική δομή της ουσίας και σημαντική αύξηση της προσρόφησης.
2. Λίγα λόγια για την προ-σύνθλιψη. Ο ενεργοποιημένος άνθρακας που λαμβάνεται μετά την ενανθράκωση πρέπει να συνθλίβεται. Οι αρχικές της διαστάσεις είναι 30-150 χιλιοστόμετρα και η αποτελεσματική ενεργοποίηση του προσροφητή παρεμποδίζεται λόγω τέτοιων μεγάλων κλασμάτων. Ως εκ τούτου, ανθρακούται καλά συνθλίβονται στο μέγεθος των κλασμάτων των 4-10 χιλιοστά.
3. Η γραμμή παραγωγής ενεργού άνθρακα περιλαμβάνει μια διαδικασία ενεργοποίησης, η οποία πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας δύο βασικές τεχνικές:

• Η χημική ενεργοποίηση για την παραγωγή ενεργού άνθρακα περιλαμβάνει την επεξεργασία ουσιών με άλατα που παράγουν ένα αέριο ενεργοποίησης όταν εκτίθενται σε υψηλή θερμοκρασία. Ο ενεργοποιητής μπορεί να είναι νιτρικά, θειικά, ανθρακικά, θειικά, φωσφορικά ή νιτρικά. Η παραγωγή ενεργού άνθρακα με τη μέθοδο αυτή διεξάγεται σε θερμοκρασία 200-650 ° C.
• Η ενεργοποίηση αερίου ατμού πραγματοποιείται αποκλειστικά υπό αυστηρό έλεγχο, σε θερμοκρασία 800 έως 1000 ° C. Στον ρόλο των οξειδωτικών κατά τη στιγμή της ενεργοποίησης ατμού αερίου του άνθρακα είναι υδρατμοί και διοξείδιο του άνθρακα. Η αλληλεπίδραση ατμού με άνθρακα επιταχύνεται από οξείδια και ανθρακικά αλκαλιμετάλλων. Δεδομένου αυτού του γεγονότος, προστίθενται περιοδικά σε μικρές δόσεις στο αρχικό υλικό. Οι ενώσεις χαλκού χρησιμοποιούνται επίσης ως καταλύτες. Η απόκτηση ενεργού άνθρακα από ανθρακούχα άλατα με χρήση της τεχνικής του ατμού αερίου καθιστά δυνατή την απόκτηση ενός ισχυρού προσροφητικού μέσου επιφάνειας που δεν υπερβαίνει τα 1500 m2 ανά γραμμάριο άνθρακα. Είναι αλήθεια ότι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ολόκληρη η περιοχή για απορρόφηση, επειδή τα μεγάλα μόρια της προσροφημένης ουσίας δεν θα πέσουν σε μικρούς πόρους.

Χρήση ενεργού άνθρακα

Η εφαρμογή στην παραγωγή ενεργού άνθρακα κερδίζει δυναμική κάθε μέρα. Η ικανότητα απορρόφησης του άνθρακα σας επιτρέπει να καθαρίζετε γρήγορα και αποτελεσματικά τα λύματα και τα απαέρια. Επιπλέον, είναι ο κύριος προσροφητής των ραδιενεργών αερίων και των υδάτων στους πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής.

Επίσης, ο ενεργός άνθρακας έχει βρει εφαρμογή σε τομείς όπως:

• Προσρόφηση επεξεργασίας και πόσιμου νερού.
• Χρήση στη χημική βιομηχανία.
• Ανάκτηση (επιστροφή μέρους των πρώτων υλών ή ενέργειας για δευτερογενή χρήση κατά την ίδια τεχνολογική διαδικασία) διαλυτών.
• Η χρήση ενεργού άνθρακα για ιατρικούς σκοπούς. Καθαρισμός του αίματος και του σώματος ως σύνολο από βακτήρια, τοξικές ουσίες.
• Για την εξόρυξη χρυσού.
• Ως καλλυντικό προϊόν για την απολέπιση του δέρματος στο πρόσωπο.
• Πρόσθετο τροφίμων με δηλητηρίαση.
• Για την απώλεια βάρους και τη διατροφή (δεν συνιστάται από ειδικούς).

Αν πρέπει να αγοράσετε ενεργό άνθρακα για να φιλτράρετε την παραγωγή της Ρωσίας, μπορείτε να επικοινωνήσετε με τα εξειδικευμένα καταστήματα για αυτό ή να κάνετε μια αγορά μέσω του Διαδικτύου.

Ενεργός άνθρακας

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας ή ο καρβοενεργός είναι ένας τύπος επεξεργασμένου άνθρακα που σκουριάζει με μικροσκοπικούς πόρους που αυξάνουν τη συνολική επιφάνεια ικανή να απορροφά ή χημικές αντιδράσεις. Ενεργοποιείται μερικές φορές αντικαθίσταται με τη λέξη ενεργή.

Λόγω της υψηλής μικροπορώδους, μόνο ένα γραμμάριο ενεργού άνθρακα έχει μια ενεργή επιφάνεια που υπερβαίνει τα 500 m 2, η οποία καθιερώνεται χρησιμοποιώντας ισόθερμες προσρόφησης διοξειδίου του άνθρακα σε θερμοκρασία δωματίου ή 0 ° C. Ένα επίπεδο δραστηριότητας επαρκούς για αποτελεσματική χρήση μπορεί να επιτευχθεί μόνο από μια μεγάλη περιοχή η επιφάνεια, ωστόσο, περαιτέρω χημική επεξεργασία ενισχύει επίσης τις ιδιότητες προσρόφησης.

Ο ενεργός άνθρακας παράγεται συνήθως από κάρβουνο.

Βίντεο σχετικά με τον ενεργό άνθρακα για απώλεια βάρους

Χρήση ενεργού άνθρακα

Ο ενεργός άνθρακας χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό αερίου, χρυσού, νερού, αποκαφεϊνικού, εκχυλισμάτων μετάλλων, σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού, φαρμάκων, φίλτρα αέρα, μάσκες και αναπνευστήρες κλπ.

Στη βιομηχανία χρησιμοποιείται κυρίως ενεργός άνθρακας στον τομέα της μεταλλικής επικάλυψης. Χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία ηλεκτρολυτικής. Για παράδειγμα, όταν καθαρίζετε το διάλυμα για λαμπερό νικέλιο από οργανικές ακαθαρσίες. Πολλά οργανικά χημικά προστίθεται στα διαλύματα γαλβανισμό να βελτιώσουν την αποθήκευση τους, καθώς και για την ενίσχυση της ιδιότητες όπως τη φωτεινότητα, την ομαλότητα, την ευελιξία, και άλλοι. Σε σχέση με το πέρασμα του συνεχούς ρεύματος και ηλεκτρολυτική αντιδράσεις ανοδική οξείδωση και καθοδική αναγωγή, οργανικά πρόσθετα δημιουργεί ανεπιθύμητο προϊόν καταστροφή σε διάλυμα. Ο υπερβολικός σχηματισμός τους μπορεί να επηρεάσει δυσμενώς την ποιότητα της επίστρωσης και τις φυσικές ιδιότητες του επεξεργασμένου μετάλλου. Η χρήση ενεργού άνθρακα απομακρύνει αυτές τις ακαθαρσίες και αποκαθιστά τις ιδιότητες γαλβανισμού των διαλυμάτων στο επιθυμητό επίπεδο.

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας, σε αναλογία 50% με το cellite, χρησιμοποιείται ως στατική φάση, στον χρωματογραφικό διαχωρισμό των υδρογονανθράκων (μονο-, δι-, τρισακχαρίτες) και με διάλυμα αιθανόλης (5-50%) ως κινητή φάση σε αναλυτικά / προπαρασκευαστικά πρωτόκολλα.

Προστασία του περιβάλλοντος

Ο ενεργός άνθρακας είναι σε θέση να απομακρύνει τη ρύπανση από το νερό και τον αέρα, τόσο σε αγρούς όσο και σε βιομηχανικές συνθήκες:

• την εξάλειψη των επιπτώσεων των τυχαίων διαρροών ·
• ανάκτηση υπογείων υδάτων ·
• διήθηση πόσιμου νερού ·
• καθαρισμός αέρα.
• εξουδετέρωση πτητικών οργανικών ενώσεων από βαφή, στεγνό καθάρισμα, εργασίες μεταφοράς καυσίμων κλπ.

Το 2007, το Πανεπιστήμιο της Δυτικής Φλάνδρας (στο Βέλγιο) ξεκίνησε έρευνα για την επεξεργασία νερού για φεστιβάλ. Μια μεγάλη εγκατάσταση ενεργού άνθρακα χτίστηκε στο χώρο του Μουσικού Φεστιβάλ Dranouter, το 2008, προκειμένου να χρησιμοποιηθεί αυτή η τεχνολογία για τον καθαρισμό του νερού σε αυτό το φεστιβάλ για τα επόμενα 20 χρόνια.

Επίσης, ο ενεργός άνθρακας χρησιμοποιείται συχνά για τη μέτρηση των συγκεντρώσεων ραδονίου στον αέρα.

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας χρησιμοποιείται για τη θεραπεία δηλητηρίασης και υπερβολικής δόσης με κατάποση από το στόμα. Πιστεύεται ότι εξουδετερώνει το δηλητήριο και εμποδίζει την απορρόφησή του από το γαστρεντερικό σωλήνα. Σε περιπτώσεις υποψίας δηλητηρίασης, οι γιατροί δίνουν ενεργό άνθρακα επί τόπου ή στο δωμάτιο έκτακτης ανάγκης. Η δόση είναι συνήθως 1 γραμμάριο ανά χιλιόγραμμο σωματικού βάρους (δηλαδή, οι έφηβοι ή οι ενήλικες λαμβάνουν 50-100g), συνήθως λαμβάνεται μόνο μία φορά, αλλά ανάλογα με τη δηλητηρίαση, μπορεί να ληφθεί περισσότερες από μία φορές. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο ενεργός άνθρακας χρησιμοποιείται στην εντατική φροντίδα, φιλτράροντας το αίμα από τις βλαβερές ουσίες από την ηρεμοποίηση. Ο ενεργοποιημένος άνθρακας έχει καταστεί προτιμητέος στην αντιμετώπιση πολλών δηλητηριάσεων και άλλων απολυμάνσεων. Τεχνικές όπως η λήψη εμετικών ή η αναρρόφηση του περιεχομένου του στομάχου σπάνια χρησιμοποιούνται τώρα.

Αν και ο ενεργός άνθρακας είναι χρήσιμος στην αντιμετώπιση οξείας δηλητηρίασης, δεν είναι τόσο αποτελεσματικός στην μακροπρόθεσμη συσσώρευση τοξινών, για παράδειγμα, μετά τη χρήση τοξικών ζιζανιοκτόνων.

• Προσρόφηση των τοξινών από τον άνθρακα, για να αποφευχθεί η απορρόφησή τους από το γαστρεντερικό σωλήνα. Αυτή η προσρόφηση είναι αναστρέψιμη · κατά συνέπεια, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, μπορεί να προστεθεί πρόσληψη καθαρτικών (για παράδειγμα, σορβιτόλης).
• Αυτό θα διακόψει την εντεροηπατική και εντεροεστιακή κυκλοφορία φαρμάκων / τοξινών και του μεταβολίτη τους.

Η ακατάλληλη χρήση (π.χ. στους πνεύμονες) μπορεί να προκαλέσει πνευμονική αναρρόφηση, η οποία μπορεί μερικές φορές να είναι θανατηφόρα αν δεν αντιμετωπιστεί. Η χρήση ενεργού άνθρακα αντενδείκνυται σε περίπτωση δηλητηρίασης με οξέα, αλκάλια ή προϊόντα πετρελαίου.

Για πρώτη βοήθεια υπάρχει ενεργός άνθρακας με τη μορφή δισκίων και καψουλών.

Η αποδοχή του ενεργού άνθρακα στην κατανάλωση αλκοόλ μειώνει την απορρόφηση της αιθανόλης στο αίμα.

Από 5 έως 15 mg άνθρακα ανά χιλιόγραμμο του σώματος, που λαμβάνεται ταυτόχρονα με 170 ml καθαρής αιθανόλης (

350 ml βότκα ή 3 λίτρα ελαφρά μπύρα) μέσα σε μια ώρα μειώνουν την περιεκτικότητα σε αλκοόλ στο αίμα. Ωστόσο, έχουν ήδη διεξαχθεί πειράματα που αποδεικνύουν ότι αυτό δεν συμβαίνει και η συγκέντρωση αλκοόλης στο αίμα, αντίθετα, αυξήθηκε από τη χρήση ενεργού άνθρακα.

Τα μπισκότα που περιέχουν άνθρακα πωλήθηκαν στην Αγγλία στις αρχές του 19ου αιώνα, αρχικά ως φάρμακο για τα προβλήματα φούσκωμα και το στομάχι.

Τα δισκία ή οι κάψουλες ενεργού άνθρακα χρησιμοποιούνται σε πολλές χώρες και διανέμονται σε φαρμακεία χωρίς συνταγή, ως φάρμακο για διάρροια, στομαχικές διαταραχές και διαταραχές. Χρησιμοποιείται επίσης για την πρόληψη της διάρροιας σε ασθενείς με καρκίνο που λαμβάνουν ιρινοτεκάνη. Η χρήση άνθρακα μπορεί να επηρεάσει την απορρόφηση ορισμένων φαρμάκων, πράγμα που οδηγεί σε αναξιόπιστα αποτελέσματα ιατρικών εξετάσεων (για παράδειγμα, κρυμμένο αίμα). Οι ζωοτροφές που περιέχουν ενεργό άνθρακα πωλούνται επίσης.

Έχουν διεξαχθεί μελέτες για διάφορους τύπους ενεργού άνθρακα, που καθορίζουν την ικανότητά τους να αποθηκεύουν φυσικό αέριο και αέριο υδρογόνο. Πορώδες υλικό, λειτουργεί σαν σφουγγάρι για διάφορα είδη αερίου. Το αέριο προσελκύεται από την επιφάνεια του άνθρακα, υπό τη δράση της δύναμης van der Waals. Ορισμένοι τύποι άνθρακα μπορούν να χωρέσουν έως και 5-10kJ ανά mole. Στη συνέχεια, το αέριο μπορεί να απορροφηθεί, με θέρμανση του άνθρακα και φωτιά για ενέργεια ή, στην περίπτωση του υδρογόνου, να ανακτηθεί για χρήση σε κυψέλη καυσίμου υδρογόνου.

Η χρήση ενεργού άνθρακα είναι μια καλή μέθοδος αποθήκευσης, επειδή το αέριο μπορεί να συλλεχθεί σε χαμηλή πίεση και να πάρει λιγότερο όγκο και μάζα σε σύγκριση με τους μεγάλους κυλίνδρους υπό πίεση. Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ έχει προσδιορίσει συγκεκριμένους στόχους που πρέπει να επιτευχθούν στον τομέα της έρευνας και ανάπτυξης νανο-πορώδους, ανθρακούχων υλικών. Προς το παρόν, δεν μπορούν να επιτευχθούν όλοι αυτοί οι στόχοι, αλλά εξακολουθούν να λειτουργούν ορισμένοι θεσμοί σε αυτόν τον τομέα.

Τα φίλτρα ενεργού άνθρακα χρησιμοποιούνται συνήθως για τον καθαρισμό του αέρα και των αερίων από ατμούς πετρελαίου, οσμές ή άλλους υδρογονάνθρακες. Πιο συχνά, τα φίλτρα σχεδιάζονται σύμφωνα με την αρχή του καθαρισμού 1- και 2 σταδίων, στον οποίο ο ενεργός άνθρακας βρίσκεται στο μέσο του φίλτρου. Ο ενεργός άνθρακας χρησιμοποιείται επίσης στα συστήματα πρωταρχικής υποστήριξης ζωής των κοστουμιών. Φίλτρα με ενεργό άνθρακα χρησιμοποιούνται για τη συλλογή ραδιενεργών αερίων, από σημείο βρασμού ύδατος σε αντιδραστήρες, με συμπυκνωτές νερού. Ο αέρας που εξαντλείται από τους συμπυκνωτές περιέχει ίχνη ραδιενεργών αερίων. Μεγάλες μπάλες ενεργού άνθρακα προσροφούν αυτά τα αέρια και τα διατηρούν μέχρι να αποσυντεθούν σε μη ραδιενεργά στερεά μέρη. Έτσι, ο διηθημένος αέρας διέρχεται από το φίλτρο και τα στερεά σωματίδια παραμένουν μέσα σε αυτό.

Ενεργός άνθρακας, που χρησιμοποιείται συνήθως στην οργανική χημεία, για τον καθαρισμό διαλυμάτων πρόσληψης που περιέχουν ανεπιθύμητες ακαθαρσίες.

Καθαρισμός αποσταγμένων αλκοολούχων ποτών

Ο ενεργός άνθρακας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διήθηση της βότκας ή του ουίσκι από οργανικές ακαθαρσίες που επηρεάζουν το χρώμα, τη γεύση και την οσμή. Περνώντας την οργανικά μη επεξεργασμένη βότκα μέσω ενός φίλτρου ενεργού άνθρακα, σε μια ορισμένη πίεση, θα δώσει βότκα με ταυτόσημη αλκοολική σύνθεση και βιολογικά καθαρισμένη, η οποία επηρεάζει θετικά τη μυρωδιά και τη γεύση.

Αφαίρεση υδραργύρου

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας, συνήθως εμποτισμένος με ιώδιο ή θείο, χρησιμοποιείται ευρέως για τον καθαρισμό των εκπομπών υδραργύρου από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα, κρεματόρια και πηγές φυσικού αερίου. Η τιμή για αυτόν τον ειδικό άνθρακα είναι περισσότερο από 4 US $ ανά κιλό. Επίσης, δεν μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί.

Αξιοποίηση του προσροφημένου υδραργύρου

Η διάθεση άνθρακα γεμισμένου με υδράργυρο αποτελεί πρόβλημα. Εάν ο ενεργός άνθρακας περιέχει λιγότερα από 260 υδράργυρο, τότε η Ομοσπονδιακή Υπηρεσία επιτρέπει να το θάψει, υπό την προϋπόθεση ότι είναι συσκευασμένο (για παράδειγμα, ρίχνει άνθρακα σε τσιμέντο). Ωστόσο, αν το επίπεδο είναι μεγαλύτερο από 260, τότε ο άνθρακας ταξινομείται ως υψηλός σε υδράργυρο και απαγορεύεται να το θάψει. Τέτοιο υλικό, που αποθηκεύεται τώρα σε βαθιά, εγκαταλελειμμένα ορυχεία, 1000t ετησίως.

Το πρόβλημα της διάθεσης ενεργού άνθρακα που περιέχει υδράργυρο δεν αφορά μόνο τις Ηνωμένες Πολιτείες. Στις Κάτω Χώρες, αυτός ο υδράργυρος έχει αποκατασταθεί πλήρως και ο ενεργός άνθρακας έχει καεί πλήρως.

Παραγωγή ενεργού άνθρακα

Ο ενεργός άνθρακας παράγεται από υλικά πλούσια σε άνθρακα. Αυτά περιλαμβάνουν: καρύδια, τύρφη, ξύλο, ίνες καρύδας, λιγνίτη, λιθάνθρακα και υπολείμματα διύλισης πετρελαίου. Μπορεί να ληφθεί με έναν από τους ακόλουθους τρόπους:

1. Φυσική επανενεργοποίηση: η πρώτη ύλη μετατρέπεται σε ενεργό άνθρακα χρησιμοποιώντας αέρια. Αυτή η διαδικασία συνήθως χρησιμοποιεί έναν ή συνδυασμό διαφόρων διαδικασιών:
   • Άνθρακας: το υλικό που περιέχει άνθρακα πυρολύεται σε θερμοκρασία 600-900 o C και η απουσία οξυγόνου (συνήθως σε αδρανή ατμόσφαιρα, με αέρια όπως αργόν ή άζωτο)
   • Ενεργοποίηση / Οξείδωση: η πηγή ή ανθρακούχων υλικό τοποθετείται σε μια οξειδωτική ατμόσφαιρα (άνθρακας, οξυγόνο ή ατμού) σε θερμοκρασίες άνω των 250 ℃ (συνήθως η θερμοκρασία είναι εις την περιοχήν 600-1200 ° C).
2. Χημική ενεργοποίηση: προηγείται ο άνθρακας και εμποτίζει τα αρχικά υλικά με ορισμένα χημικά. Τέτοιες ουσίες είναι συνήθως οξέα, αλκάλια ή άλατα (φωσφορικό οξύ, υδροξείδια καλίου και νατρίου, χλωριούχο ασβέστιο και χλωριούχος ψευδάργυρος 25%). Στη συνέχεια, το προκύπτον υλικό ανθρακοποιείται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες (450-900 o C). Πιστεύεται ότι οι διεργασίες ενανθράκωσης / ενεργοποίησης, είναι καλύτερα να πραγματοποιούνται ταυτόχρονα με τη χημική ενεργοποίηση. Η χημική ενεργοποίηση είναι προτιμότερη από την φυσική ενεργοποίηση, λόγω της χαμηλότερης θερμοκρασίας και του λιγότερου χρόνου που απαιτείται για την ενεργοποίηση των πρώτων υλών.

Ταξινόμηση

Ο ενεργός άνθρακας είναι ένα σύνθετο προϊόν, είναι δύσκολο να ταξινομηθεί με βάση τη συμπεριφορά του, τη φύση της επιφάνειας και τη μέθοδο παραγωγής. Ωστόσο, ορισμένες γενικές ταξινομήσεις που γίνονται για κοινό σκοπό βασίζονται στα φυσικά χαρακτηριστικά του προϊόντος.

Πούδρα ενεργού άνθρακα

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας παράγεται παραδοσιακά με τη μορφή σκόνης ή μικρών κοκκίων, με μέση διάμετρο 0,15-0,25 mm. Σε αυτή τη μορφή, αντιπροσωπεύουν μία μεγάλη επιφάνεια σε αναλογία όγκου με ένα μικρό πάχος της στιβάδας διάχυσης. Ο ενεργοποιημένος άνθρακας σε σκόνη αποτελείται από τεμαχισμένα ή αλεσμένα σωματίδια άνθρακα, από τα οποία το 95-100% περνά μέσα από ένα ειδικό κόσκινο. Ο κοκκοποιημένος ενεργοποιημένος άνθρακας θεωρείται εκείνος που παραμένει στο κόσκινο με ανοίγματα διαμέτρου 0,297 mm, ενώ μικρότερα σωματίδια θεωρούνται σκόνη. Ωστόσο, σύμφωνα με την ταξινόμηση της ASTM (American Society for Testing Materials), τα μεγέθη κόκκων αντιστοιχούν σε κόσκινο με ανοίγματα 0.177 mm. Ο κονιοποιημένος ενεργός άνθρακας συνήθως δεν χρησιμοποιείται σε ειδικά κλειστά συστήματα, λόγω μεγάλων απωλειών πίεσης. Κατά κανόνα, αυτός ο άνθρακας προστίθεται απευθείας σε άλλες επεξεργασμένες μονάδες όταν εργάζεται μαζί τους, για παράδειγμα, στην περίπτωση πρόσληψης ακατέργαστου νερού, καθώς και σε καθαριστικά και σηπτικές δεξαμενές.

Ο κοκκώδης ενεργοποιημένος άνθρακας έχει σχετικά μεγάλο μέγεθος σωματιδίων σε σύγκριση με τον κονιοποιημένο ενεργό άνθρακα, επομένως έχει μικρότερη εξωτερική επιφάνεια σε σχέση με τον συνολικό όγκο. Κατά συνέπεια, η διάχυση της απορροφηθείσας ουσίας είναι ένας σημαντικός παράγοντας κατά τη χρήση της. Αυτός ο τύπος άνθρακα προτιμάται για την απορρόφηση ατμών και αερίων, λόγω του υψηλού ρυθμού διάχυσης τους.

Οι κοκκώδεις άνθρακες χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό του νερού, την απόσμηση του αέρα και τη χωριστή συνιστώσα στα συστήματα ροής. Ο κοκκώδης ενεργοποιημένος άνθρακας μπορεί να έχει τη μορφή κόκκων ή εξώθησης, διαφόρων μεγεθών και χρήσεων. Για τα υγρά χρησιμοποιείται άνθρακας με μέγεθος 8 × 20. 20 × 40; 8 × 30, και για το φιλτράρισμα ατμού 4 × 6. 4 × 8 ή 4 × 10.

Άνθρακας 20 × 40 θα είναι εκείνα τα σωματίδια που διέρχονται από κόσκινο με ανοίγματα 0,82 mm, αλλά θα παραμείνουν στο κόσκινο με ανοίγματα 0,42 mm. Για το φιλτράρισμα υγρών, χρησιμοποιείται συχνότερα κοκκώδης ενεργός άνθρακας 12 × 40 και 8 × 30, λόγω της καλής ισορροπίας μεγέθους, επιφάνειας και απώλειας πίεσης κατά τη χρήση.

Εξωθημένος ενεργός άνθρακας

Ο εξωθημένος ενεργός άνθρακας αποτελείται από ενεργοποιημένο άνθρακα σε σκόνη και συνδετικό παράγοντα, οι οποίοι αναμιγνύονται και εξωθούνται στις κυλινδρικές δέσμες ενεργού άνθρακα με διάμετρο 0,8-130 mm. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε αέρια περιβάλλοντα, λόγω των επιδράσεων χαμηλής πίεσης, χαμηλής περιεκτικότητας σε σκόνη και υψηλής μηχανικής αντοχής. Ωστόσο, είναι επίσης κατάλληλες για διαδικασίες καθαρισμού νερού.

Ο ενεργός άνθρακας με σφαιρίδια παράγεται από υπολείμματα από διύλιση πετρελαίου · έχει διάμετρο περίπου 0,35-0,80 mm. Όπως το κοκκώδες, δεν μειώνει σημαντικά το επίπεδο πίεσης, έχει υψηλή αντοχή και χαμηλή περιεκτικότητα σε σκόνη, ενώ έχει μικρότερο μέγεθος. Το σφαιρικό σχήμα του άνθρακα κάνει τη χρήση του προτιμώμενη σε ρέοντα μέσα, για παράδειγμα, όταν φιλτράρει ένα ρεύμα νερού.

Εμποτισμένο ενεργό άνθρακα

Πορώδης άνθρακας που περιέχει πολλούς τύπους ανόργανων πληρωτικών όπως ιώδιο, ασήμι, κατιόντα ΑΙ, Μη, Ζη, Fe, Li, Ca, παρασκευάζεται για ειδικό καθαρισμό αέρα, ειδικά σε μουσεία και στοές. Λόγω των αντιβακτηριδιακών ιδιοτήτων του, ο ενεργός άνθρακας, κορεσμένος με άργυρο, χρησιμοποιείται ως προσροφητικό μέσο καθαρισμού οικιακών λυμάτων. Το πόσιμο νερό μπορεί να ληφθεί από το συνηθισμένο νερό, με επεξεργασία του με ένα μίγμα ενεργού άνθρακα και Al (OH)₃, ενεργώντας ως πηκτικό. Ο εμποτισμένος άνθρακας χρησιμοποιείται επίσης για την προσρόφηση του Η₂S και θειόλες. H Ποσοστό απορρόφησης₂S φτάνει το 50% του βάρους του χρησιμοποιούμενου άνθρακα.

Άνθρακας με επίστρωση πολυμερών

Στη διαδικασία παραγωγής, ο πορώδης άνθρακας επικαλύπτεται με βιοπολυμερές για να του δώσει μια λεία και διαπερατή επικάλυψη που δεν εμποδίζει τους πόρους. Αυτός ο άνθρακας χρησιμοποιείται όταν διεξάγεται αιμοπερίοδος. Hemoperfusion είναι μια μέθοδος θεραπείας στην οποία οι μεγάλοι όγκοι του αίματος του ασθενούς περνούν μέσα από ένα προσροφητικό για την απομάκρυνση τοξικών ουσιών από το αίμα.

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας είναι επίσης διαθέσιμος σε ειδικές μορφές όπως υφάσματα και νήματα. Για παράδειγμα, το ύφασμα άνθρακα χρησιμοποιείται σε εξοπλισμό ατομικής προστασίας για το στρατιωτικό προσωπικό.

Ιδιότητες του ενεργού άνθρακα

Ένα γραμμάριο ενεργού άνθρακα μπορεί να είναι περισσότερο από 500m 2 (είναι ήδη εφικτό να φτάσετε σε μια περιοχή 1500m 2). Σε ειδικές περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται αερόγλολα άνθρακα, τα οποία είναι ακριβότερα και έχουν ακόμη μεγαλύτερη εξωτερική επιφάνεια.

Χάρη στην πορώδη δομή του, ο ενεργός άνθρακας έχει μεγάλη, εξωτερική επιφάνεια. Οι μικροπόροι δημιουργούν εξαιρετικές συνθήκες απορρόφησης, καθώς η ουσία αλληλεπιδρά άμεσα με ολόκληρη την επιφάνεια του άνθρακα. Δοκιμή της συμπεριφοράς της προσρόφησης, που συνήθως εκτελείται με άζωτο σε θερμοκρασία 77K (-196,15 o C) σε περιβάλλον υψηλού κενού, αλλά σε καθημερινές συνθήκες, ο ενεργός άνθρακας έχει ισοδύναμη απόδοση, όταν απορροφάται από το περιβάλλον ή, για παράδειγμα, νερό από ατμό στα 100 ° C και πίεση 0,0001 ατμόσφαιρας.

Ο James Dewar, ένας επιστήμονας που πήρε το όνομά του από ένα δοχείο Dewar (thermos), πέρασε πολύ χρόνο μελετώντας ενεργό άνθρακα και δημοσίευσε ένα άρθρο σχετικά με την απορροφητική του ικανότητα για αέρια. Βρήκε σε αυτό το έργο ότι η ψύξη του άνθρακα με υγρό άζωτο του επιτρέπει να απορροφήσει περισσότερες σημαντικές ποσότητες διαφορετικών αερίων και ότι είναι δυνατό να τις εκχυλίσει απλά με θέρμανση αυτού του άνθρακα και επίσης ότι ο άνθρακας που παράγεται από καρύδα έχει τις καλύτερες ποιότητες. Για παράδειγμα, χρησιμοποίησε οξυγόνο. Σε αυτό το πείραμα, ο ενεργός άνθρακας προσροφά το αέριο από τον αέρα, στην τυπική του συγκέντρωση (21%), κάτω από πρότυπες συνθήκες, και εάν ο ενεργός άνθρακας προ-ψυχθεί, τότε όταν απελευθερωθεί, ο άνθρακας αύξησε τη συγκέντρωση οξυγόνου στο 80%.

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας φυσικά συγκρατεί τα σωματίδια λόγω της δύναμης van der Waals ή της διασκορπιστικής δύναμης.

Ο όχι τόσο ενεργός άνθρακας συγκρατεί ορισμένα χημικά, όπως αλκοόλη, γλυκόλη, ισχυρά οξέα και αλκάλια, μέταλλα και τα περισσότερα ανόργανα, όπως το λίθιο, το σόδα, ο σίδηρος, το αρσενικό, το μόλυβδο, το βορικό οξύ ή το φθόριο.

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας απορροφά ικανοποιητικά καλά το ιώδιο και στην πραγματικότητα ο αριθμός ιωδίου σε mg / g χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της συνολικής επιφάνειας.

Το μονοξείδιο του άνθρακα απορροφάται ελάχιστα από τον ενεργό άνθρακα. Ειδικά αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη από εκείνους που συμμετέχουν στην κατασκευή αναπνευστήρων, συσκευών εξάτμισης καπνού ή άλλων συστημάτων καθαρισμού του αέρα, εφόσον αυτό το αέριο είναι τοξικό και οι άνθρωποι δεν μπορούν να το αισθανθούν.

Ένας κατάλογος αερίων που παράγονται από παραγωγικές ή γεωργικές εργασίες και απορροφάται από ενεργό άνθρακα μπορεί να βρεθεί στο Διαδίκτυο.

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υπόστρωμα για χρήση με διάφορες χημικές ουσίες για να βελτιώσει την απορρόφησή τους. Για παράδειγμα, ανόργανες (ή προβληματικές οργανικές) ενώσεις, όπως υδρόθειο (Η₂S), φορμαλδεΰδη (HCOH), αμμωνία (ΝΗ₃), ραδιοϊσοτόπων ιωδίου-131 (131 Ι) και υδραργύρου (Hg). Αυτή η ιδιότητα είναι γνωστή ως chemisorption.

Κατά προτίμηση, ο άνθρακας προσροφά μικρά μόρια. Ο αριθμός του ιωδίου είναι ο πιο θεμελιώδης δείκτης που χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό της αποτελεσματικότητας του ενεργού άνθρακα. Είναι ένας δείκτης του επιπέδου δραστηριότητας (όσο υψηλότερος είναι ο δείκτης, τόσο μεγαλύτερη είναι η δραστικότητα), συνήθως εκφράζεται σε mg / g (η τιμή είναι συνήθως στην περιοχή 500-1200 mg / g). Επίσης, χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του όγκου των μικροπόρων ενεργοποιημένου άνθρακα (από 0 έως 20 Α ή μέχρι 2 nm) απορροφώντας το ιώδιο από το διάλυμα. Τέτοιες τιμές θα είναι ισοδύναμες με τέτοιες παραμέτρους της περιοχής κάλυψης άνθρακα ως 900 - 1100 m 2 / g. Οι εν λόγω δείκτες χρησιμοποιούνται όταν χρησιμοποιούνται στο υδάτινο περιβάλλον.

Ο αριθμός ιωδίου προσδιορίζεται με βάση ένα χιλιοστόγραμμα ιωδίου που απορροφάται από ένα γραμμάριο άνθρακα, με την προϋπόθεση ότι η συγκέντρωση του διαλύματος φθάνει το 2%. Έτσι, η τιμή ιωδίου είναι η ποσότητα ιωδίου που απορροφάται από τους πόρους ή το χαρακτηριστικό του διαθέσιμου όγκου για απορρόφηση από τους πόρους του ενεργού άνθρακα. Κατά κανόνα, ο άνθρακας που χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό του νερού έχει αριθμό ιωδίου στην περιοχή των 600-1100. Συχνά, αυτή η παράμετρος χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του βαθμού εξάντλησης του χρησιμοποιούμενου άνθρακα. Ωστόσο, στην περίπτωση αυτή, ο δείκτης αυτός θα πρέπει να αντιμετωπίζεται με προσοχή, επειδή η χημική αλληλεπίδραση με το προσροφητικό μπορεί να επηρεάσει την απορρόφηση του ιωδίου και να δώσει λανθασμένα αποτελέσματα. Συνεπώς, για τον υπολογισμό του βαθμού υποβάθμισης του άνθρακα, συνιστάται η χρήση του αριθμού ιωδίου μόνο εάν το προσροφημένο δεν έχει υποστεί χημική επίθεση και υπάρχουν επίσης επαληθευμένα στοιχεία για την αλληλεξάρτηση του αριθμού ιωδίου και του βαθμού φθοράς όταν χρησιμοποιείται σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον.

Κάποιος άνθρακας είναι πιο κατάλληλος για την προσρόφηση μεγάλων μορίων. Ο αριθμός της μελάσσας είναι ένας δείκτης του όγκου των μεσοπορίων ενεργού άνθρακα (άνω των 20 ή 2 nm), που καθορίστηκε με την προσρόφηση της μελλάσης (παχύ σιρόπι) από το διάλυμα. Η μεγάλη τιμή αυτού του δείκτη υποδηλώνει υψηλό βαθμό προσρόφησης μεγάλων μορίων (ο δείκτης είναι εντός των 95-600). Ο δείκτης λεύκανσης της μελάσσας αντιστοιχεί στη μελάσα. Η αποτελεσματικότητα απορρόφησης της μελάσσας εκφράζεται ως ποσοστό (από 40% έως 185%) και αντιστοιχεί στον αριθμό μελάσσας (425 = 85%, 600 = 185%). Ο ευρωπαϊκός αριθμός μελάσσας (525-110) είναι αντιστρόφως ανάλογος με τον Αμερικανό.

Οι μελάσες είναι ένα μέτρο του βαθμού αποχρωματισμού ενός τυποποιημένου διαλύματος μελάσσας που παρασκευάζεται για τον έλεγχο του ενεργού άνθρακα. Λόγω του μεγάλου μεγέθους των σωματιδίων χρωματισμού, ο αριθμός της μελάσας αντανακλά τον πιθανό όγκο που είναι διαθέσιμος για την προσρόφηση μεγαλύτερων ενώσεων. Επειδή κατά τον καθαρισμό του νερού ο συνολικός όγκος πόρων μπορεί να μην είναι διαθέσιμος για προσρόφηση σε κάθε συγκεκριμένη εφαρμογή, καθώς και ορισμένα από τα προσροφητικά μπορούν να πέσουν σε μικρότερους πόρους, αυτός ο δείκτης δεν παρέχει ακριβή δεδομένα σχετικά με τις δυνατότητες ενός συγκεκριμένου ενεργοποιημένου άνθρακα. Συνήθως, αυτός ο δείκτης είναι χρήσιμος στην εκτίμηση του επιπέδου προσρόφησης παρτίδων ενεργού άνθρακα. Από τους δύο άνθρακες, με την ίδια ποσότητα προσρόφησης, κάποιος που έχει μεγαλύτερο αριθμό μελάσσας θα έχει συνήθως μεγάλα μεγέθη πόρων και λόγω αυτού, το προσροφητικό θα πέσει καλύτερα στον προσροφητικό χώρο.

Οι τανίνες είναι ένας συνδυασμός μεγάλων και μεσαίων μορίων. Ο άνθρακας που συνδυάζει μικροπορούς και μεσοπορίες προσροφά τις τανίνες. Η ικανότητα του άνθρακα να απορροφά ταννίνες μετριέται σε ppm (συνήθως στην περιοχή 200-2362).

Μπλε χρωστική με μεθυλένιο

Ορισμένοι τύποι άνθρακα έχουν μεσοπόρια (20Α-50Α / 2-5nm), τα οποία προσροφούν μεσαίου μεγέθους μόρια, όπως μπλε χρωστική μεθυλενίου. Η απορρόφηση του μπλε μεθυλενίου μετριέται σε g / 100g (συνήθως στην περιοχή από 11-28g / 100g)

Ορισμένοι τύποι ενεργού άνθρακα εκτιμώνται βάσει του χρόνου που απαιτείται για την αποχλωρίωση, η οποία μετρά την αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης του χλωρίου. Ο χρόνος που απαιτείται για τη μείωση της ποσότητας χλωρίου στη ροή νερού από 5 ‰ σε 3,5 υπολογίζεται. Λιγότερος χρόνος σημαίνει καλύτερη απόδοση.

Η μεγαλύτερη πυκνότητα παρέχει μεγαλύτερη ποσότητα απορρόφησης και συνήθως σημαίνει ενεργό άνθρακα καλύτερης ποιότητας.

Αυτό είναι ένας δείκτης της αντοχής του ενεργοποιημένου άνθρακα για φθορά. Είναι σημαντικό να διατηρείται μια κατάσταση λειτουργίας και η ικανότητα να αντέχει τη δύναμη τριβής που εμφανίζεται όταν εκτίθεται σε πίεση νερού, κλπ. Ανάλογα με το επίπεδο δραστηριότητας και τα υλικά από τα οποία παράγεται ενεργός άνθρακας, διαφέρει σημαντικά σε ισχύ.

Η σκόνη μειώνει τη συνολική δραστηριότητα του άνθρακα και μειώνει επίσης την απόδοση καθαρισμού. Οξείδια μετάλλων (Fe₂Ο₃) μπορεί να εκχυλιστεί από τον ενεργό άνθρακα, οδηγώντας σε αποχρωματισμό. Η διαλυτή σε νερό / όξινη σκόνη έχει τη μεγαλύτερη επίδραση σε σύγκριση με άλλους τύπους σκόνης. Η διαλυτή σκόνη μπορεί να είναι σημαντική για ενυδρεία, όπως το οξείδιο του σιδήρου προωθεί την ανάπτυξη των φυκών. Άνθρακας με χαμηλή περιεκτικότητα σε διαλυτή σκόνη πρέπει να χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό του νερού για θαλάσσια, ψάρια και κοράλλια γλυκού νερού για να αποφευχθεί η δηλητηρίαση από βαρέα μέταλλα και η υπερβολική ανάπτυξη των φυκών.

Τετραχλωριούχος άνθρακας

Η μέτρηση της διαπερατότητας του ενεργού άνθρακα παράγεται με προσρόφηση ατμού κορεσμένου με τετραχλωράνθρακα.

Κατανομή μεγέθους σωματιδίων

Όσο μικρότερα είναι τα σωματίδια ενεργού άνθρακα, τόσο καλύτερη είναι η πρόσβαση στην επιφάνεια και τόσο ταχύτερη είναι η κινητική της προσρόφησης. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι όταν χρησιμοποιούνται σε περιβάλλον ατμών, τα μικρότερα σωματίδια θα μειώσουν περισσότερο την πίεση στο σύστημα και αυτό θα οδηγήσει σε αύξηση του κόστους ενέργειας. Μια προσεκτική προσέγγιση στο μέγεθος των σωματιδίων που χρησιμοποιούνται μπορεί να είναι πολύ επωφελής.

Παραδείγματα προσρόφησης ενεργού άνθρακα

Η πιο κοινή μορφή χημικής προσρόφησης στη βιομηχανία. Χρησιμοποιείται όταν ένας στερεός καταλύτης αλληλεπιδρά με ένα αέριο υλικό, αντιδραστήρια. Η προσρόφηση του αντιδραστηρίου στην επιφάνεια του καταλύτη σχηματίζει έναν χημικό δεσμό, αλλάζοντας την πυκνότητα ηλεκτρονίων γύρω από το μόριο του αντιδραστηρίου και επιτρέπει αντιδράσεις που είναι αδύνατες υπό κανονικές συνθήκες.

Ο κύκλος προσρόφησης ψύξης διεξάγεται με προσρόφηση του αερίου ψύξης με ένα προσροφητικό σε χαμηλή πίεση και μετέπειτα εκρόφηση όταν θερμαίνεται. Ο προσροφητής παίζει το ρόλο ενός "χημικού συμπιεστή" ελεγχόμενου από τη θερμότητα, και από αυτήν την άποψη, είναι η "αντλία" του συστήματος. Αποτελείται από έναν ηλιακό συλλέκτη, έναν συμπυκνωτή ή εναλλάκτη θερμότητας και έναν εξατμιστή τοποθετημένο σε θάλαμο ψύξης. Το εσωτερικό του συλλέκτη είναι επενδεδυμένο με απορροφητικό επίχρισμα ενεργού άνθρακα εμποτισμένο με μεθανόλη. Ο χώρος του ψυγείου σφραγίζεται και γεμίζεται με νερό. Ο ενεργοποιημένος άνθρακας είναι ικανός να απορροφά πολλούς ατμούς μεθανόλης σε συνηθισμένη θερμοκρασία και να τις απορροφά σε υψηλότερη θερμοκρασία (περίπου στους 100 ° C). Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν πάνω στον συλλέκτη, θερμαίνοντάς τον, και η μεθανόλη που περιέχεται στον ενεργό άνθρακα απορροφάται. Κατά τη διαδικασία της εκρόφησης, η υγρή μεθανόλη, που απορροφάται από τον άνθρακα, θερμαίνεται και μετατρέπεται σε ατμό. Ο ατμός μεθανόλης συμπυκνώνεται και συσσωρεύεται στον εξατμιστή.

Τη νύχτα, η θερμοκρασία του συλλέκτη πέφτει σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και ο ενεργοποιημένος άνθρακας επαναπροσροφά τη μεθανόλη μέσω του εξατμιστή. Η υγρή μεθανόλη στον εξατμιστήρα εξατμίζεται και απορροφά θερμότητα από το νερό που συλλέγεται στο τηγάνι. Δεδομένου ότι η προσρόφηση είναι η διαδικασία απομόνωσης της θερμότητας, το βράδυ ο συλλέκτης ψύχεται αποτελεσματικά. Έτσι, το σύστημα προσρόφησης ψύξης παράγει κρύο όχι συνεχώς.

Το ηλίθιο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε αυτή τη διαδικασία. Σε αυτή την περίπτωση, η εκτόξευση της "αντλίας απορρόφησης" θα είναι σε θερμοκρασία 4 K (-269,15 ° C) και θα λειτουργεί σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Ένα παράδειγμα συστήματος με τέτοια ικανότητα ψύξης μπορεί να είναι οι ψυκτικοί θάλαμοι της σειράς Oxford Instruments AST που λειτουργούν σε ένα μίγμα κρυογενών ουσιών. Οι ατμοί 3 αντλούνται από την επιφάνεια ενός μίγματος υγρού 4 He και του 3 Isotop. Σε χαμηλές θερμοκρασίες (συνήθως 3 απορροφάται στην επιφάνεια του ενεργού άνθρακα, ο κύκλος λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία 20-40 Κ και επιστρέφει το 3 στο συμπυκνωμένο μέσο του υγρού μίγματος, ενώ η ψύξη πραγματοποιείται τη στιγμή της μετάβασης από το υγρό σε ατμό. υπάρχουν αρκετές "αντλίες", εξασφαλίζεται συνεχής ροή αερίου και επομένως σταθερή ψύξη.Κατά την αποκατάσταση μιας αντλίας απορρόφησης, η άλλη θα λειτουργήσει.Ένα τέτοιο σύστημα, που αποτελείται μόνο από λίγα στοιχεία, στηρίζει μια χαμηλή θερμοκρασία των 10 mK (0.01 Κ).

Επανενεργοποίηση και ανάκτηση

Η επανενεργοποίηση ή η αποκατάσταση του ενεργού άνθρακα είναι η αποκατάσταση της ικανότητας προσρόφησης του χρησιμοποιημένου άνθρακα με την εκρόφηση απορροφημένων ουσιών από την επιφάνεια του.

Στη βιομηχανία, η πιο κοινή τεχνική θερμικής επανενεργοποίησης. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει 3 στάδια:

• Το προσροφητικό υλικό ξηραίνεται σε θερμοκρασία περίπου 105 ° C.
• Απορροφούνται και διαχωρίζονται σε υψηλή θερμοκρασία (500-900 ° C), κάτω από συνθήκες αδρανούς ατμοσφαίρας.
• Τα οργανικά κατάλοιπα αερίζονται με οξειδωτικό αέριο (ατμός ή διοξείδιο του άνθρακα) σε υψηλή θερμοκρασία (800 ° C).

Η θερμική μείωση βασίζεται στην εξώθερμη φύση της προσρόφησης, λόγω της οποίας εκτελείται η εκρόφηση, η μερική αποσύνθεση και ο πολυμερισμός της προσροφημένης οργανικής ύλης. Το τελικό στάδιο αποσκοπεί στην απομάκρυνση των οργανικών καταλοίπων που σχηματίζονται στους πόρους μετά το προηγούμενο στάδιο και στον καθαρισμό της πορώδους δομής του άνθρακα, αποκαθιστώντας τις αρχικές ιδιότητες της επιφάνειάς του. Μετά από αυτό, ο πύργος προσρόφησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, πέφτει περίπου το 5-15% του βάρους του άνθρακα, μειώνοντας έτσι την ικανότητα προσρόφησης. Η θερμική επαναδραστηριοποίηση είναι μια ενεργειακά εντατική διαδικασία, λόγω της ανάγκης χρήσης υψηλής θερμοκρασίας, απαιτούν τόσο μεγάλο ενεργειακό και οικονομικό κόστος. Τα φυτά που βασίζονται στη θερμική ανάκτηση του ενεργού άνθρακα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλα ώστε να είναι οικονομικά εφικτό να οργανωθεί αυτή η διαδικασία στο εργοστάσιό τους. Συνεπώς, δεν είναι αρκετές μεγάλες μονάδες, είναι απαραίτητο να ληφθούν οι στήλες τους αναλωμένου ενεργού άνθρακα σε εξειδικευμένα κέντρα για την επανενεργοποίηση, αυξάνοντας έτσι τις ήδη σημαντικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.

Ο ενεργοποιημένος άνθρακας που χρησιμοποιείται σε καταναλωτικά προϊόντα, όπως φριτέζες, φίλτρα νερού ή αέρα, μπορεί επίσης να επανενεργοποιηθεί χρησιμοποιώντας διαθέσιμες συσκευές θέρμανσης (για παράδειγμα, φούρνο, φρυγανιέρα ή καυστήρα αερίου). Ο άνθρακας απομακρύνεται από το χαρτί ή το πλαστικό δοχείο, το οποίο μπορεί να λιώσει ή να καεί και να το θερμαίνει μέχρις ότου οι ακαθαρσίες εξατμιστούν και / ή καούν.

Άλλοι τρόποι επανενεργοποίησης

Οι βλάβες στο περιβάλλον και το υψηλό ενεργειακό κόστος που προκύπτει από τη διαδικασία θερμικής μείωσης του ενεργού άνθρακα χρησιμεύουν ως κίνητρο για την ανάπτυξη εναλλακτικών μεθόδων επανενεργοποίησης που θα τους μείωσαν. Αν και μερικές μέθοδοι αποκατάστασης παραμένουν αντικείμενα ακαδημαϊκής έρευνας, υπάρχουν εναλλακτικές λύσεις για τη θερμική επανενεργοποίηση που χρησιμοποιούνται ήδη στη βιομηχανία. Επί του παρόντος, αυτά περιλαμβάνουν τους ακόλουθους τύπους επανενεργοποίησης:

• χημική ουσία ·
• μικροβιακή?
• ηλεκτροχημική?
• υπερηχογράφημα.
• υγρή οξείδωση.