Charbon actif: composition, propriétés et méthodes d'application

Le charbon actif a reçu son nom lors de la production à grande échelle industrielle. Cela a été facilité par les propriétés absorbantes de la substance pour absorber les molécules et composés étrangers. On utilise du coke ou du charbon de bois (par exemple, le charbon de bouleau est utilisé pour fabriquer la marque BAU-A), ainsi que du coke de pétrole ou de charbon.

Composition et types de charbon actif

Le charbon actif est un médicament universel largement utilisé dans l'industrie pharmaceutique, chimique et pharmaceutique. Les filtres avec son contenu sont utilisés dans de nombreux appareils de purification de l'eau, car même le chlore est éliminé. Il s'agit d'une substance poreuse extraite de matériaux d'origine organique contenant du carbone.

À l'ère de la technologie moderne, les matières premières sont séparées de la flamme ou des méthodes de chauffage spéciales sont utilisées. Pour réaliser l'activation nécessaire, le charbon a été placé dans un pot en argile fermé. Un traitement thermique a eu lieu, consistant en l'absence de contact direct avec le feu.

La composition ne comprend pas le charbon de bois sous forme pure. Selon les nouvelles méthodes, un matériel adapté est utilisé:

• Coquille de noix de coco.
• Os de fruits.
• Charbon de bois
• Gel de silicone.
• Éléments organiques.

Les matières premières ont une grande surface spécifique par unité de masse et ont donc une capacité d'adsorption élevée. Les experts savent comment rendre le charbon actif utile et de grande qualité. Grâce à un traitement spécial, on obtient un pourcentage élevé de microfissures. Atteindre un contenu supérieur à 100 livres par gramme.

Les matières premières modifiées sont obtenues à partir de substances contenant de l'azote, des polymères en traitant le charbon avec des réactifs. La substance est en contact avec du chlore, du brome et du fluor. La composition décrit la formule chimique du charbon actif.

Sous forme finie, il ressemble à un granule de 1 mm. Après le processus, il reste des poussières fines qui ont une capacité d'absorption. L'étape suivante consiste à briqueter et à presser, ce qui améliore les propriétés d'utilisation. La substance en poudre est utilisée pour filtrer et purifier l'eau. Forme populaire de charbon dans l'industrie pharmaceutique sous forme de comprimés. Beaucoup ne savent pas ce qui fait les tablettes de charbon actif.

Les matières premières traitées à haute température deviennent du charbon poreux avec une multitude de lacunes microscopiques, qui remplissent les vides avec n'importe quel matériau. Un pouvoir absorbant élevé détermine sa signification. Les petits granules sont pressés dans une forme ronde.

Le principe des pilules

Les principales propriétés du charbon ne se trouvent pas seulement dans la collecte de substances toxiques, mais aussi dans l'absorption des oligo-éléments bénéfiques du corps. Une forme à libération connue est utilisée dans les cas d'intoxication alimentaire, d'empoisonnement, de diarrhée.

Le composant médicinal contient des substances:

• charbon actif;
• l'amidon;
• "Sel noir".

La présence de ce dernier est une source supplémentaire de micronutriments. Toutes les formes de comprimés ne sont pas fabriquées avec la même composition et doivent donc être clarifiées avec un pharmacien. Ingrédient actif - charbon actif. Sa fonction est déterminée par la capacité à combiner l'énergie brute, sans en changer la nature chimique.

En raison de sa structure, le charbon perd de son poids et 1 gramme de substance contient au moins 1 000 microfissures. Il brasage les propriétés actives des alcaloïdes, des toxines, des barbituriques. Il a un faible effet sur les acides, les composés alcalins, les sels de fer, les cyanures et le méthanol.

Contre-indications et effets secondaires

Une utilisation prolongée (plus de 14 jours) peut perturber l'absorption des protéines, des graisses, des nutriments, du calcium, des hormones et d'autres vitamines. Les comprimés ne conviennent pas à tout le monde. Ceci s’applique à ceux qui souffrent de maladies chroniques. Dans l'annotation, vous pouvez voir une note avec prudence pour les enfants. Âge recommandé - à partir de trois ans.

Il existe des contre-indications à la réception du charbon:

• Un ulcère à l'estomac.
• Saignements gastro-intestinaux.
• La nomination simultanée de composants anti-toxiques.

Il y a des effets secondaires: dyspepsie, selles anormales, hypovitaminose, réduction de l'absorption des nutriments, thromboembolie, hémorragie, hypotension.

Avant l'utilisation, vous devriez consulter votre médecin, surtout s'il y a des maladies.

Instructions d'utilisation

Dans chaque maison, il existe un standard de charbon actif. Dès l'enfance, les parents présentant un empoisonnement ou un malaise à l'estomac offraient une pilule noire. Les produits universels et naturels agissent différemment.

Utilisation multilatérale

Le charbon est utilisé dans les industries médicale, chimique, pharmaceutique et alimentaire. Le sorbant élimine parfaitement les composés organiques et les odeurs dans l'aquarium. Il est utilisé pour la purification de l'alcool, de la vodka, dans la production de sucre, dans d'autres industries alimentaires. Il est important de savoir comment doser le médicament pour obtenir un résultat positif.

Pour la purification du moonshine charbon convenable, obtenu par pyrolyse du bois (vendu dans les tablettes de pharmacie). Il existe une caractéristique négative: les impuretés étrangères sous forme d'amidon, qui peuvent ainsi perturber et modifier le goût de la boisson, donnant ainsi de l'amertume.

L'entérosorbant naturel, tout en étant consommé avec de l'alcool, empêchera les composés de l'alcool d'être absorbés dans le sang. 10 minutes avant le festin est recommandé de prendre la dose en fonction du poids du corps. Dans la matinée, des comprimés saouls aideront à soulager la gueule de bois et à neutraliser les substances nocives.

Les filtres à base de charbon sont utilisés dans de nombreux dispositifs de purification de l'eau potable. Un exemple classique d'utilisation des propriétés du charbon est associé à son utilisation pour la protection respiratoire individuelle.

L'ingrédient actif a un effet enterosorbant, détoxifiant, anti-diarrhéique. Il appartient au groupe des antidotes, adsorbe les poisons et les toxines de l'estomac et des intestins avant leur absorption. Actif comme absorbant pour hémoperfusion. Montre un faible effet sur les acides, les bases et le sel. N'irrite pas les muqueuses en agissant doucement.

• L'intoxication.
• Dyspepsie.
• Les processus de fermentation et de pourriture dans les intestins.
• Brûlures d'estomac.
• Diarrhée, gastrite, flatulence, intoxication alimentaire, dysenterie, salmonellose.
• Insuffisance rénale.
• Différents types d'hépatite, cirrhose.
• Dermatite atopique, allergies.
• Asthme bronchique.

Le médicament est non toxique. Les masses alimentaires dans l'estomac nécessitent la réception de charbon actif à fortes doses. Dans certains cas, les comprimés sont bues pendant plusieurs jours. Réduit l'efficacité des médicaments agissant sur la membrane muqueuse du tube digestif. En cas d’intoxication avant le lavage, l’estomac est trop rempli et après les intestins.

Posologie pour adultes et enfants

Les comprimés contiennent 250 mg de charbon et d’amidon de pomme de terre. Le médicament est pris une heure avant ou après les repas. Vous pouvez utiliser une autre méthode en diluant le comprimé dans 100 ml d’eau. La posologie pour un adulte va de 1 à 2 grammes 3 à 4 fois par jour. Apport quotidien maximum de 8 g.

Si la quantité de charbon ne suffisait pas, l’effet d’adsorption et de purification sera plus faible. Il peut être appliqué sur les zones du corps touchées sous la forme d'applications locales. Cela aidera à accélérer la guérison des plaies. La quantité d'aliments non digérés dans l'estomac retarde le processus de nettoyage. Il est nécessaire d'augmenter la dose du médicament. En moyenne, 10 kg de poids nécessiteront 1 comprimé.

Dans la phase aiguë, le traitement est effectué jusqu'à 5 jours. Pour les allergies et les maladies, le cours dure deux semaines. Renouvellement du mandat sur une période similaire uniquement avec l'autorisation du médecin. Lorsque la flatulence et la dyspepsie dosage 1−2 grammes 3-4 fois par jour. La durée du traitement est d'une semaine. Pendant la décomposition et la fermentation, la dose pour un adulte est de 30 g par jour (trois fois 10 g par dose).

Les femmes enceintes et les mères allaitantes peuvent prendre du charbon activé. Pour perdre du poids dans les 10 jours, utilisez 1 comprimé par 10 kg de poids trois fois par jour avant les repas.

Chez les enfants de moins d'un an, la dysbactériose, accompagnée de distension abdominale, de constipation, de diarrhée et de coliques, est un problème fréquent. Après la naissance, le tractus gastro-intestinal du bébé est stérile. Au contact du monde extérieur, diverses bactéries sont colonisées, y compris des bactéries pathogènes. La consommation régulière de brouillard de charbon peut entraîner un manque de substances nécessaires qui affecteront le développement de l'enfant. Par conséquent, les pédiatres prescrivent des médicaments modernes spéciaux qui ont un effet épargnant.

Il est nécessaire de donner un absorbant dans les situations d'urgence, lorsque le volume de l'estomac augmente, que l'enfant devient agité et qu'il est impossible de donner d'autres médicaments. Parfois, lors de l’allaitement, il est recommandé de prendre du charbon de bois maman pour réduire les coliques.

Tous les enfants ne peuvent pas mâcher ou avaler une pilule, de sorte que le charbon est broyé et dilué avec de l'eau. Au lieu de la norme, vous pouvez utiliser du charbon blanc. Les enfants de moins de 7 ans avec des dépôts de fermentation et de pourriture devraient recevoir 5 grammes trois fois par jour. Ceux qui sont plus âgés - 7 grammes. Le cours d'admission est jusqu'à deux semaines. L'industrie pharmaceutique moderne a simplifié la vie des parents et créé du charbon actif liquide.

En cas d'empoisonnement aigu, l'estomac est lavé avec une suspension aqueuse à 20% et 30 g de sorbant sont prescrits à l'intérieur. Les trois jours suivants, donnez à l'enfant 1 g par kilogramme de poids corporel par jour. Si une personne prend une pilule écrasée, l'effet se produira dans 20 minutes. En général, jusqu'à une heure. Le charbon arrosé avec un verre d'eau.

Les réactions allergiques sont traitées dans un complexe. Une étape importante de la récupération est le nettoyage du corps. Le médicament réduit les scories, restaure le sang. La meilleure option serait la moitié de la dose quotidienne prise à jeun et la deuxième partie, avant le coucher. Pour la prévention des allergies, prenez 2 à 4 fois par an. Durée 1,5 mois.

Le sorbant nettoie les intestins et aide à vaincre la constipation. Il suffit de prendre 2−4 comprimés. Pour le nettoyage complexe du corps, le charbon est utilisé chaque jour deux fois. Une pilule est nécessaire pour 10 kg de poids. Le cours dure un mois. Il est important de suivre un régime: boire de l'eau et éliminer les graisses. Les repas devraient être légers. Les comprimés noirs sont capables d'éliminer la plaque de l'émail des dents. L'abrasif naturel dissout les dépôts sombres.

Le traitement de l'acné causée par une indigestion est efficacement effectué avec du charbon activé. Les comprimés sont pris par voie orale à une posologie standard en fonction du poids corporel. Et aussi avoir un effet bénéfique sur la peau du masque. Bon marché et abordable signifie rajeunir le visage, réduire la graisse et éliminer les points noirs.

Comparaison avec des analogues

Sur le marché des pharmacies, il existe des groupes de produits du même type d’action de sorption. D'autres médicaments ont des avantages sur le charbon. Par exemple, le Smekta est un sorbant à large spectre. Les nourrissons sont autorisés à l'utiliser et, dans les instructions pour le charbon, il est écrit que les comprimés sont prescrits à partir de trois ans. "Smekta" n'enlève pas les nutriments du corps. Polysorb, Enterosgel et d'autres ont un effet similaire.

Charbon activé - comprimés disponibles dans chaque trousse de premiers soins. C'est un médicament unique sans ordonnance pour toutes les occasions. En plus de l'action nettoyante et détoxifiante, c'est un bon agent de blanchiment pour les dents. Les adeptes de la cosmétique naturelle créent sur la base de mascara. Le médicament adsorbe non seulement les substances nocives et toxiques du corps, mais emporte également avec lui des oligo-éléments bénéfiques, des vitamines. Avec une utilisation incontrôlée, vous pouvez nuire au corps.

Charbon actif

CARBONE ACTIVÉ, la modification du carbone amorphe finement poreux, qui est un phénomène de surface particulièrement prononcé typique du charbon (et autres corps poreux), en particulier: a) adsorption, c'est-à-dire absorption ou condensation de divers gaz et substances dissoutes à la surface du charbon, a) action catalytique, c'est-à-dire modification du taux de certaines réactions chimiques en présence de charbon actif. Dans l'industrie, le charbon actif est considéré comme du charbon obtenu par des méthodes spéciales ou soumis à un traitement supplémentaire spécial (activation), lorsque son activité est réduite à un degré satisfaisant les exigences de l'application technique. Dans le même temps, il est possible, à volonté, de renforcer l’un ou l’autre des côtés de l’activité et de lui conférer un caractère spécifique et étroit, en fonction de la vocation industrielle du charbon. Les propriétés actives du charbon actif sont d'autant plus marquées que la surface de charbon par unité de poids (surface spécifique) est grande. La capacité d'adsorption, caractéristique de tous les corps en général, est plus prononcée dans le charbon actif en raison de la taille énorme de la surface. L'adsorption se produit à l'interface entre la phase solide (charbon) et le liquide ou le gaz. Etant donné que la capacité d'adsorption du charbon actif par rapport à diverses substances est différente, lorsqu'il est introduit dans des solutions liquides et des mélanges de gaz, le charbon actif présente le phénomène d'adsorption sélective, absorbant certaines substances plus fortement que d'autres. Par conséquent, le charbon actif peut servir à séparer (capturer) le mélange gazeux de certains gaz et vapeurs, qui sont des produits de valeur technique ou des impuretés nocives, ainsi que pour extraire tout type d’impuretés dissoutes dans les liquides (décoloration, élimination du goudron, etc.). Ce dernier se réfère ch. arr. aux solutions aqueuses, mais s’applique également en partie aux solutions non aqueuses et colloïdales. L'effet catalyseur du charbon actif est toujours positif: il accélère le déroulement de nombreuses réactions chimiques se déroulant en phase gazeuse ou liquide.

Histoire Les propriétés actives du charbon et des membres individuels du groupe du charbon actif sont connues depuis très longtemps. Par exemple, dès 1820, l’industrie du sucre utilisait des carbonisés d’os pour blanchir les taches. En 1785, le scientifique russe Lovits découvrit la propriété du charbon de bois d’éliminer de nombreuses impuretés colorantes des solutions aqueuses. En 1814, Saussure étudia l'adsorption de la vapeur et des gaz par le charbon granulaire et ouvrit la possibilité d'émettre des impuretés volatiles à partir de mélanges gazeux. Au début du 20ème siècle Les usines allemandes ont utilisé cette propriété du charbon pour extraire des hydrocarbures aromatiques du gaz lumineux. En 1915, Zelinsky proposa le charbon actif à base de bois comme absorbeur de substances toxiques contenues dans l'air des masques filtrants et développa une méthode d'activation du charbon fini. Bientôt des masques à gaz à charbon actif ont été introduits dans les armées de tous les pays. Après la guerre, l'utilisation du charbon actif couvrait presque toutes les branches de l'industrie chimique.

Façons d'obtenir. Deux méthodes principales d'obtention du charbon actif sont utilisées: 1) l'activation du charbon fini par un traitement thermique et chimique spécial et 2) la production directe de charbon actif en carbonisant des substances contenant du carbone dans certaines conditions. 1) L'activation est appliquée ch. arr. pour recevoir des charbons absorbants granulés provenant de charbons d’origine végétale ou minérale, le plus souvent - du charbon de bois. La condition nécessaire pour que le charbon soit bien activé est sa structure amorphe et sa porosité; pour cela, il est nécessaire que la matière première ait déjà une structure poreuse (bois) et que la température de carbonisation ne dépasse pas 600 ° C (à des températures plus élevées, le carbone peut être libéré à l'état cristallin). L’activation du charbon a pour objectif d’obtenir une porosité et une propreté de surface maximales, avec une certaine structure chimique du carbone. Ceci est réalisé en calcinant du charbon à haute température (800-1100 ° C) avec traitement simultané avec tout gaz chimiquement actif (vapeur d’eau, CO₂, NH₃, SO₂, air). Souvent, l’activation est précédée de l’imprégnation du charbon avec des solutions d’alcalis, de sels et d’acides; dans ce cas, l'activation est généralement suivie d'une lixiviation du charbon actif avec un solvant liquide et d'une calcination secondaire. Il n'est pas rare de laisser tremper non pas le charbon, mais le bois d'origine avant la carbonisation.

Les matériaux d’imprégnation utilisés à cette fin sont divisés: a) en acides - déshydratant et abaissant la température de décomposition du bois (H₂SO4, ZnCl₂, MgCl₂, Cacl₂), b) alcalines (NaOH, KOH, carbonates de Na et K) et c) donnant le squelette pour le dépôt de charbon actif [NaCl, Na₂Sio₃, Na₂SO₄, CaSO₄, Cah₄(PO₄)₂, Sio₂]. Parfois, enfin, le bois est pré-extrait avec des solvants pour éliminer les résines, les gommes et les huiles. 2) La carbonisation directe obtenue Ch. arr. charbons activés en poudre ou friables («mous») provenant de: a) matières végétales - bois, tourbe, cellulose, lignine, b) produits chimiques - lessive de cellulose, sucre, c) animaux - os, sang, poils, lambeaux de peau, d) huile minérale, huiles de schiste. L'activation a lieu simultanément à la carbonisation du matériau. Il est également associé à la structure amorphe et au grand développement de la surface du carbone émis. A cela s'ajoute l'exigence que le carbone devienne actif au cours de sa formation. La basse température de carbonisation et le processus rapide favorisent cette situation. Le prétraitement ou le mélange de matières premières avec des minéraux est largement pratiqué; les matériaux d'imprégnation sont les mêmes que ci-dessus. Le charbon actif résultant est parfois soumis à une activation supplémentaire (par la méthode 1).

Composition chimique et structure physique. Par composition chimique, les charbons actifs ne représentent pas du carbone pur, mais ils en contiennent de 80 à 99%; le reste est constitué d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, de cendres et de substances d'imprégnation introduites lors de la préparation du charbon actif. La porosité du charbon actif varie de 15 à 79% en volume, atteignant dans certains cas 97,5%. Les pores sont de deux types: a) grands, visibles au microscope, occupent jusqu'à 18% du volume et ont (en charbons activés au bois) un diamètre de 10 -3 à 10 -4 cm; b) les micropores ou «ultrapores», invisibles au microscope et jouant un rôle majeur dans les processus d'adsorption; leur diamètre à partir des données d'expérience est calculé dans 9.2 10 -7-2,8 10 -7 cm (Lowry et Hulet); des considérations théoriques permettent d'admettre l'existence de pores encore plus petits, de l'ordre de 10 -8 cm et encore moins (O. Ruff). La surface active pour 1 g de charbon actif est de 200–1 000 m 2 ou 160–430 m 2 (Lowry et Hulet), 500 m 2 (Eucken), 460–747 m 2 (O. Ruff). Le poids spécifique réel (matière du charbon) est d = 1,45-1,88, dans certains cas, il atteint 2,10-2,38. La densité apparente (du charbon à pores) est de 0,05 à 2,30, habituellement de 0,40 à 1,33. Le poids d'un litre de charbon actif est compris entre 30 et 1000 g, généralement entre 170 et 700 g.

Activité Le concept d'activité du charbon actif est généralement appelé leur effet d'adsorption; car l’action catalytique n’a pas encore développé de critère d’activité exact. L’activité des charbons d’adsorption est définie comme la quantité limite d’une substance absorbée par eux à partir d’une solution ou d’un mélange de gaz; il est exprimé en pourcentage par unité de poids de charbon actif. En ce qui concerne les solutés (phénol, chlorure de mercure, peintures organiques, etc.), l'activité du charbon après activation augmente à 50: 1, pour les gaz, à 5: 1. Dans l’étude des charbons anti-activés, le concept d’activité devient plus complexe. On distingue: 1) l’activité totale - la quantité maximale d’un gaz donné absorbée par l’unité de poids (ou de volume) de charbon actif dans l’atmosphère d’un gaz pur; 2) activité statique - quantité maximale de gaz absorbée par l'atmosphère à une concentration donnée (à une concentration de 100%, l'activité statique est remplie); 3) activité dynamique (en fonction du taux d'adsorption) - la quantité de gaz absorbée par une couche donnée de charbon actif provenant d'un jet d'un mélange gazeux d'une concentration donnée, à une vitesse donnée, jusqu'au moment de la "percée" du gaz. Cette dernière valeur est souvent exprimée en minutes et est appelée "temps d'action protectrice". Un bon charbon actif anti-gaz doit avoir une activité dynamique élevée et une activité statique élevée par unité de volume. Les facteurs suivants affectent l'activité du charbon actif: 1) Constante, inhérente à ce type de charbon actif: a) surface spécifique (par unité de poids), b) volume capillaire par unité de poids (porosité), c) section de capillaires (pores), d) granulométrie, d) nature chimique de la surface, e) la présence de substances étrangères dans le charbon actif 2) Variables: a) la nature des substances adsorbées, b) la concentration de celle-ci, c) l'état d'agrégation du milieu (gaz ou liquide), d) la température, e) la pression e) activé par l'humidité charbon et g) le degré de détérioration de celui-ci (la quantité de substances précédemment absorbées). L'activité totale du charbon actif est proportionnelle à la surface spécifique. L'activité par unité de volume augmente proportionnellement à la densité apparente s. Le taux d'adsorption est proportionnel à l'activité totale et inversement proportionnel au cube de la densité apparente s du charbon et à la racine carrée du poids moléculaire M de la substance adsorbée (environ). Le taux d'adsorption pour différents charbons actifs peut varier de 1 à 400.

Classification et application. Les charbons actifs sont utilisés sous forme de poudre ou de granulés: les poudres - dans lesquelles le taux de diffusion de la substance absorbée est très faible (principalement dans les milieux liquides); charbons granulés - où le taux de diffusion est suffisant (gaz) et où il est nécessaire d'absorber de grandes quantités de substances. Dans ce dernier cas, la condensation par capillarité des vapeurs liquéfiées de la substance dans les pores du charbon actif joue un rôle important. Selon les applications industrielles, tous les charbons activés sont répartis dans les groupes suivants: 1) Charbons de condensation - généralement granulaires, durs; ils sont obtenus en activant du charbon, du coke, du sucre carbonisé, des coquilles de noix de coco, etc. ils servent à piéger les hydrocarbures (benzène) des gaz lumineux et les vapeurs de solvants volatils (alcool, éther, essence) de l'air; La substance absorbée est régénérée à partir du charbon actif par chauffage ou traitement à la vapeur surchauffée. 2) Charbons anti-gaz - granulés, durs; sont obtenus en activant du charbon fabriqué à partir de différentes essences de bois, des noisettes et des fruits, de l'anthracite, de la suie pressée ou de la poussière de charbon, etc. pour la désodorisation et la purification de l'air des salles de travail, etc. Il se distingue des charbons de condensation par son activité dynamique plus élevée. 3) Charbons médicaux - en poudre, utilisés pour certaines maladies intestinales. L'activité est déterminée par l'absorption de bleu de méthylène (peinture organique) à partir d'une solution aqueuse. 4) charbon blanchissant - en poudre ou à grain fin, tendre; sont obtenus à partir de bois, de paille, de lignite, de tourbe, d’extraits de bois, de liqueurs de cellulose, de barde, de mélasse, de sang, de déchets d’animaux, d’huiles, d’huiles d’ardoise, etc.; peuvent être obtenus à partir du charbon (1), (2) et (5) par traitement avec des acides. Utilisé pour blanchir les sirops de sucre, les extraits de plantes, les acides et toutes sortes de solutions, pour clarifier les vins, les huiles, etc. L'activité est établie dans les solutions aqueuses. 5) Charbons, métaux adsorbants - en poudre, mous. Obtenu en carbonisant le bois ou le sucre en présence d'un alcali. Utilisé pour extraire les métaux nobles (or, argent, platine) des solutions diluées de leurs sels. Le métal est déposé sur des charbons actifs à l'état libre. 6) Charbons catalytiques ou de contact - en poudre ou en grains. Généralement identique à (4) ou (2). Utilisé comme catalyseur dans certains processus chimiques: dans la production de phosgène à partir de CO et de Cl₂, Sulfuryl Chloride de SO₂ et Сl₂, lorsque le sulfure d'hydrogène est oxydé en soufre par l'oxygène de l'air, etc. Si la réaction est effectuée dans un milieu gazeux, les charbons granulaires sont préférés et mis en poudre dans un milieu liquide.

Il existe plusieurs théories sur l'activité du charbon actif. Selon Chaney, dans chaque coin, il y a deux modifications de carbone - actif et inactif. Selon Debye et Scherer, le charbon actif est du graphite amorphe, qui est à l’état de la plus fine fragmentation. O. Ruff suppose l'existence d'atomes de carbone spéciaux "insaturés" (il y en a un pour 12 atomes de carbone ordinaires), qui sont les centres d'attraction des molécules de la substance adsorbée. L'activation, de ce point de vue, consiste à éliminer le film inactif recouvrant les atomes actifs. Selon Herbst, l’activité du charbon actif est due à la présence dans la couche superficielle de molécules de carbone insaturées ayant une structure cyclique (C₃, Avec₄, Avec₅ et C₆). Selon Mecklenburg, l'activité du charbon n'est pas une propriété d'une substance, mais sa structure (porosité, structure de la couche de surface, etc.).

Source: Martens. Encyclopédie technique. Volume 1 - 1927

Matières premières et composition chimique du charbon actif

Le charbon actif est une substance (adsorbant) à forte structure poreuse. La composition chimique du charbon actif consiste en carbone, oxygène, hydrogène et autres substances.

Le charbon actif est une substance (adsorbant) à forte structure poreuse. Obtenez-le à partir de matériaux d'origine organique. Ces matériaux sont: le coke de pétrole, le charbon de bois, les olives, les noix de Grenoble, les noyaux d'abricot, etc. En termes de qualité de nettoyage, le charbon actif (charbon actif) est considéré comme le meilleur, car il a la plus longue durée de vie. Carbolen (charbon actif), fabriqué à partir de coquille de noix de coco, est très résistant et facile à récupérer.

Si vous considérez le charbon actif comme un produit chimique, il s’agit d’une forme de carbone (un parmi plusieurs) de structure imparfaite qui ne contient presque pas d’impuretés. La composition du charbon actif est très semblable à celle du graphite. La composition chimique du charbon actif comprend le carbone, l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, le soufre et d'autres substances. Outre le diamant et le graphite, le charbon actif fait également partie des formes de carbone pratiquement exempt d'impuretés.

Selon les caractéristiques structurelles, le charbon actif appartient aux variétés de carbone microcristallin. Un réseau de graphite typique est cassé dans l'angle activé - les couches sont décalées de manière aléatoire et ont des directions différentes. Les charbons actifs contiennent des hétéroatomes et du carbone amorphe. Cette composition détermine la structure poreuse du charbon actif et ses propriétés d'adsorption.

Charbon actif

Matières premières et composition chimique

La structure

La production

Classification

Caractéristiques principales

Domaines d'application

Régénération

Histoire de

Charbon actif Carbonut

La documentation

Matières premières et composition chimique

Le charbon actif (ou actif) (de lat. Carbo activatus) est un adsorbant - une substance à la structure poreuse très développée, obtenue à partir de divers matériaux carbonés d’origine organique, tels que le charbon, le coke de charbon, le coke de pétrole, la coque de noix de coco, la noix, graines d'abricot, d'olive et d'autres cultures fruitières. La meilleure qualité de nettoyage et de durée de vie est considérée comme le charbon actif (carbol), fabriqué à partir de coque de noix de coco, et grâce à sa résistance élevée, il peut être régénéré de manière répétée.

Sur le plan chimique, le charbon actif est une forme de charbon à la structure imparfaite, ne contenant presque pas d'impuretés. Le charbon actif contient 87 à 97% en poids de carbone et peut également contenir de l'hydrogène, de l'oxygène, de l'azote, du soufre et d'autres substances. Dans sa composition chimique, le charbon actif est similaire au graphite, le matériau utilisé, y compris dans les crayons ordinaires. Le charbon actif, le diamant, le graphite sont des formes de carbone différentes, pratiquement exemptes d’impuretés. Selon leurs caractéristiques structurelles, les charbons actifs appartiennent au groupe des variétés de carbone microcristallin - il s'agit de cristallites de graphite constituées de plans d'une longueur de 2 à 3 nm, eux-mêmes formés par des anneaux hexagonaux. Cependant, l'orientation typique pour le graphite des différents plans du réseau les uns par rapport aux autres dans les carbones actifs est interrompue - les couches sont décalées de manière aléatoire et ne coïncident pas dans la direction perpendiculaire à leur plan. En plus des cristallites de graphite, les charbons actifs contiennent de un à deux tiers de carbone amorphe et des hétéroatomes sont également présents. Une masse hétérogène constituée de cristallites de graphite et de carbone amorphe détermine la structure poreuse particulière des charbons actifs, ainsi que leurs propriétés d'adsorption et physico-mécaniques. La présence d'oxygène lié chimiquement dans la structure des carbones actifs, qui forment des composés chimiques de surface de nature basique ou acide, affecte considérablement leurs propriétés d'adsorption. La teneur en cendres du charbon actif peut être de 1 à 15%, parfois de 0,1 à 0,2% de la honte.

La structure

Le charbon actif a une énorme quantité de pores et a donc une très grande surface, ce qui lui confère une forte adsorption (1 g de charbon actif, selon la technologie de fabrication, a une surface de 500 à 1500 m 2). C'est le haut niveau de porosité qui rend le charbon actif "activé". L'augmentation de la porosité du charbon actif se produit au cours d'un traitement spécial - activation, ce qui augmente considérablement la surface d'adsorption.

Dans les charbons actifs, on distingue les macropores, méso- et micropores. Selon la taille des molécules qui doivent être conservées à la surface du charbon, le charbon doit être fabriqué avec différents rapports de tailles de pores. Les pores de l'angle actif sont classés en fonction de leurs dimensions linéaires - X (demi-largeur - pour un modèle de pores semblable à une fente, rayon - pour une forme cylindrique ou sphérique):

Pour l'adsorption dans les micropores (volume spécifique de 0,2-0,6 cm 3 / g et 800-1000 m 2 / g), de taille proportionnelle aux molécules adsorbées, le mécanisme de remplissage volumique est principalement caractéristique. De même, l’adsorption se produit également dans les supermicropores (volume spécifique 0,15-0,2 cm 3 / g) - régions intermédiaires entre les micropores et les mésopores. Dans cette zone, les propriétés des micropores dégénèrent progressivement, les propriétés des mésopores apparaissent. Le mécanisme d'adsorption dans les mésopores consiste en la formation séquentielle de couches d'adsorption (adsorption polymoléculaire), complétée par le remplissage des pores par le mécanisme de condensation capillaire. Dans les charbons actifs conventionnels, le volume spécifique des mésopores est compris entre 0,02 et 0,10 cm 3 / g et la surface spécifique entre 20 et 70 m 2 / g; toutefois, pour certains charbons actifs (par exemple, l'allégement), ces indicateurs peuvent atteindre 0,7 cm 3 / g et 200-450 m 2 / g, respectivement. Les macropores (volume spécifique et surface, respectivement, 0,2-0,8 cm 3 / g et 0,5-2,0 m 2 / g) servent de canaux de transport conduisant les molécules de substances absorbées vers l'espace d'adsorption des granules de charbon actif. Les micro- et mésopores constituent la plus grande partie de la surface des charbons actifs, respectivement, ils contribuent le plus à leurs propriétés d'adsorption. Les micropores sont particulièrement bien adaptés à l'adsorption de petites molécules et les mésopores à l'adsorption de molécules organiques plus grosses. L'influence déterminante sur la structure des pores des charbons actifs est exercée par les matières premières à partir desquelles ils sont obtenus. Les charbons actifs à base de coquille de noix de coco se caractérisent par une plus grande proportion de micropores et les charbons actifs à base de houille - par une plus grande proportion de mésopores. Une grande proportion de macropores est caractéristique des charbons actifs à base de bois. En règle générale, il existe tous les types de pores dans l'angle actif et la courbe de distribution différentielle de leur volume en taille est de 2 à 3 maxima. En fonction du degré de développement des supermicropores, on distingue des charbons actifs à distribution étroite (ces pores sont pratiquement absents) et larges (substantiellement développés).

Dans les pores du charbon actif, il existe une attraction intermoléculaire, qui conduit à l’émergence de forces d’adsorption (forces de Van der Waltz), qui, de par leur nature, sont similaires à la force de gravité, à la seule différence qu’elles agissent au niveau moléculaire et non astronomique. Ces forces provoquent une réaction, semblable à une réaction de précipitation, dans laquelle les substances adsorbées peuvent être éliminées des flux d'eau ou de gaz. Les molécules des polluants éliminés sont retenues à la surface du charbon actif par des forces intermoléculaires de Van der Waals. Ainsi, les charbons actifs éliminent les contaminants des substances purifiées (par exemple, en cas de décoloration, lorsque les molécules d’impuretés colorées ne sont pas éliminées mais sont transformées chimiquement en molécules incolores). Des réactions chimiques peuvent également se produire entre les substances adsorbées et la surface du charbon actif. Ces processus sont appelés adsorption chimique ou chimisorption, mais le processus d'adsorption physique se produit essentiellement lors de l'interaction du charbon actif et de la substance adsorbée. La chimisorption est largement utilisée dans l'industrie pour l'épuration des gaz, le dégazage, la séparation des métaux, ainsi que dans la recherche scientifique. L'adsorption physique est réversible, c'est-à-dire que les substances adsorbées peuvent être séparées de la surface et retrouvées dans leur état d'origine dans certaines conditions. Au cours de la chimisorption, la substance adsorbée est liée à la surface par des liaisons chimiques, ce qui modifie ses propriétés chimiques. La chimisorption n'est pas réversible.

Certaines substances sont faiblement adsorbées à la surface des charbons actifs conventionnels. Ces substances comprennent l'ammoniac, le dioxyde de soufre, les vapeurs de mercure, le sulfure d'hydrogène, le formaldéhyde, le chlore et le cyanure d'hydrogène. Pour éliminer efficacement ces substances, des charbons actifs imprégnés de produits chimiques spéciaux sont utilisés. Les charbons actifs imprégnés sont utilisés dans des domaines spécialisés de la purification de l'air et de l'eau, dans les respirateurs, à des fins militaires, dans l'industrie nucléaire, etc.

La production

Pour la production de charbon actif en utilisant des fours de différents types et conceptions. Les plus largement utilisés: fours rotatifs multi-étagères, à cuve, rotatifs horizontaux et verticaux, ainsi que réacteurs à lit fluidisé. Les propriétés principales des charbons actifs et, surtout, de la structure poreuse sont déterminées par le type de matière première initiale contenant du carbone et le procédé de traitement. Tout d'abord, les matières premières contenant du carbone sont broyées à une taille de particules de 3 à 5 cm, puis soumises à une carbonisation (pyrolyse) - rôtissage à haute température dans une atmosphère inerte sans accès d'air pour éliminer les substances volatiles. Au stade de la carbonisation, le futur charbon actif se forme - la porosité primaire et la résistance.

Cependant, le carbone carbonisé obtenu (carbonizate) a de mauvaises propriétés d'adsorption, car ses pores sont de petite taille et sa surface interne est très petite. Par conséquent, le carbonisate est soumis à une activation pour obtenir une structure de pores spécifique et améliorer les propriétés d'adsorption. Le processus d’activation consiste essentiellement à ouvrir les pores du matériau carboné à l’état fermé. Ceci est réalisé soit thermochimiquement: le matériau est pré-imprégné d'une solution de chlorure de zinc ZnCl₂, carbonate de potassium K₂Avec₃ ou certains autres composés et chauffés à 400-600 ° C sans accès d'air ou, le plus souvent, par traitement à la vapeur surchauffée ou au dioxyde de carbone CO₂ ou leur mélange à une température de 700 à 900 ° C dans des conditions strictement contrôlées. L'activation à la vapeur est l'oxydation de produits carbonisés en gaz conformément à la réaction - C + H₂À propos de -> CO + H₂; ou avec un excès de vapeur d'eau - C + 2H₂À propos de -> CO₂+2H₂. Il est largement admis que l'alimentation de l'appareil pour l'activation simultanée à la vapeur saturée d'une quantité limitée d'air. Une partie du charbon brûle et la température requise est atteinte dans l'espace de réaction. La production de charbon actif dans cette variante du procédé est nettement réduite. En outre, le charbon actif est obtenu par décomposition thermique de polymères synthétiques (par exemple, le chlorure de polyvinylidène).

L'activation avec de la vapeur d'eau permet de produire des charbons d'une surface interne allant jusqu'à 1500 m 2 par gramme de charbon. Grâce à cette grande surface, les charbons actifs sont d'excellents adsorbants. Cependant, toute cette zone ne peut pas être disponible pour l'adsorption, étant donné que les grosses molécules de substances adsorbées ne peuvent pas pénétrer dans les pores de petite taille. Au cours du processus d’activation, la porosité et la surface spécifique nécessaires se développent, ce qui entraîne une diminution importante de la masse de la substance solide, que l’on appelle carbonisée.

À la suite de l'activation thermochimique, il se forme un charbon actif grossièrement poreux, utilisé pour le blanchiment. À la suite de l'activation à la vapeur, du charbon actif finement poreux est utilisé pour le nettoyage.

Ensuite, le charbon actif est refroidi et soumis à un tri préalable et à un tamisage où les boues sont éliminées, puis, en fonction de la nécessité d'obtenir les paramètres spécifiés, le charbon actif est soumis à un traitement supplémentaire: lavage à l'acide, imprégnation (imprégnation par divers produits chimiques), broyage et séchage. Après cela, le charbon actif est emballé dans un emballage industriel: sacs ou big-bags.

Classification

Le charbon actif est classé en fonction du type de matière première à partir duquel il est fabriqué (charbon, bois, noix de coco, etc.), par la méthode d'activation (thermochimique et à la vapeur d'eau), par objectif (gaz, récupération, clarification et porteurs de carbone des absorbants chimiques)., ainsi que la forme de libération. Le charbon actif actuellement disponible est principalement disponible sous les formes suivantes:

• charbon actif en poudre
• charbon actif granulé (particules concassées, de forme irrégulière),
• charbon actif moulé,
• charbon actif extrudé (granulés cylindriques),
• tissu imprégné de charbon actif.

Le charbon actif en poudre a une granulométrie inférieure à 0,1 mm (plus de 90% de la composition totale). Le charbon en poudre est utilisé pour l’épuration industrielle des liquides, y compris le traitement des eaux usées domestiques et industrielles. Après adsorption, le charbon en poudre doit être séparé des liquides à purifier par filtration.

Particules de charbon activé granulaires dont la taille varie de 0,1 à 5 mm (plus de 90% de la composition). Le charbon actif en grains est utilisé pour la purification de liquides, principalement pour la purification de l’eau. Lors du nettoyage des liquides, du charbon actif est placé dans des filtres ou des adsorbeurs. Les charbons actifs avec des particules plus grosses (2-5 mm) sont utilisés pour purifier l’air et d’autres gaz.

Le charbon actif moulé est un charbon actif se présentant sous différentes formes géométriques, en fonction de l’application (cylindres, comprimés, briquettes, etc.). Le charbon moulé est utilisé pour nettoyer divers gaz et air. Lors du nettoyage des gaz, le charbon actif est également placé dans des filtres ou des adsorbeurs.

Le charbon extrudé est produit avec des particules sous forme de bouteilles d'un diamètre de 0,8 à 5 mm. En règle générale, il est imprégné de produits chimiques spéciaux et utilisé en catalyse.

Les tissus imprégnés de charbon se présentent sous différentes formes et tailles et sont le plus souvent utilisés pour nettoyer les gaz et l’air, par exemple dans les filtres à air des automobiles.

Caractéristiques principales

Taille granulométrique (granulométrie) - taille de la partie principale des granules de charbon actif. L'unité de mesure: millimètres (mm), maille USS (US) et maille BSS (anglais). Un tableau récapitulatif de la taille des particules USS - millimètres (mm) est donné dans le fichier correspondant.

La densité apparente est la masse de matière remplissant une unité de volume sous son propre poids. Unité de mesure - grammes par centimètre cube (g / cm 3).

Surface - la surface d'un corps solide liée à sa masse. L'unité de mesure est le mètre carré par gramme de charbon (m 2 / g).

Dureté (ou résistance) - tous les producteurs et consommateurs de charbon actif utilisent des méthodes très différentes pour déterminer la résistance. La plupart des techniques sont basées sur le principe suivant: un échantillon de charbon actif est soumis à une contrainte mécanique et une mesure de la résistance est la quantité de particules fines produites lors de la destruction du charbon ou lors du broyage d'une taille moyenne. Pour mesurer la force, prenez la quantité de charbon qui n’est pas détruite en pourcentage (%).

L'humidité est la quantité d'humidité contenue dans le charbon actif. Unité de mesure - pourcentage (%).

Teneur en cendres - la quantité de cendres (parfois considérée uniquement soluble dans l'eau) dans le charbon actif. Unité de mesure - pourcentage (%).

Le pH de l'extrait aqueux est la valeur du pH de la solution aqueuse après avoir fait bouillir l'échantillon de charbon actif dans celle-ci.

Action protectrice - mesure du temps d'adsorption par le charbon d'un certain gaz avant le début de la transmission des concentrations minimales de gaz par une couche de charbon actif Ce test est utilisé pour le charbon utilisé pour la purification de l'air. Le plus souvent, le carbone actif est testé pour le benzène ou le tétrachlorure de carbone (ou tétrachlorure de carbone).₄).

Adsorption du CTC (adsorption sur le tétrachlorure de carbone) - le tétrachlorure de carbone passe à travers le volume de charbon actif, la saturation est atteinte en poids constant, puis la quantité de vapeur adsorbée attribuée au poids de charbon en pourcentage (%) est obtenue.

L'indice d'iode (adsorption d'iode, indice d'iode) est la quantité d'iode en milligrammes pouvant adsorber 1 gramme de charbon actif en poudre à partir d'une solution aqueuse diluée. Unité de mesure - mg / g.

Bleu de méthylène L'adsorption est la quantité de milligrammes de bleu de méthylène absorbée par un gramme de charbon actif issu d'une solution aqueuse. Unité de mesure - mg / g.

Décoloration de la mélasse (nombre ou indice de mélasse, sur la base de la mélasse) - quantité de charbon actif en milligrammes requise pour clarifier à 50% une solution de mélasse standard.

Domaines d'application

Le charbon actif adsorbe des substances organiques de haut poids moléculaire à structure non polaire, par exemple: solvants (hydrocarbures chlorés), colorants, huiles, etc. Les possibilités d’adsorption augmentent avec la diminution de la solubilité dans l’eau, avec une structure plus non polaire et un poids moléculaire croissant. Les charbons activés absorbent bien les vapeurs de substances à point d’ébullition relativement élevé (par exemple, le benzène C₆H₆), pire - composés volatils (par exemple, ammoniac NH₃). À des pressions de vapeur relatives p_p/ p_nous moins que 0.10-0.25 (p_p - pression d'équilibre de la substance adsorbée, p_nous - pression de vapeur saturée), le charbon actif absorbe légèrement la vapeur d’eau. Cependant, quand p_p/ p_nous plus de 0,3 à 0,4, il y a une adsorption notable, et dans le cas de p_p/ p_nous = 1 presque tous les micropores sont remplis de vapeur d’eau. Par conséquent, leur présence peut compliquer l'absorption de la substance cible.

Le charbon actif est largement utilisé comme adsorbant qui absorbe les vapeurs des gaz émis (par exemple, lors du nettoyage de l'air du sulfure de carbone CS₂), récupération de vapeurs de solvants volatils à des fins de récupération, de purification de solutions aqueuses (sirops de sucre et boissons alcoolisées, par exemple), d’eau de boisson et d’eaux usées, dans des masques à gaz, dans la technologie du vide, par exemple pour créer des pompes de sorption, pour la chromatographie par adsorption de gaz, afin de remplir les substances absorbant les odeurs dans les réfrigérateurs, purification du sang, absorption de substances nocives par le tractus gastro-intestinal, etc. Le charbon actif peut également être un support d'additifs catalytiques et un catalyseur de polymérisation. Pour rendre les propriétés catalytiques du charbon actif, des additifs spéciaux sont ajoutés aux macropores et mésopores.

Avec le développement de la production industrielle de charbon actif, l'utilisation de ce produit a régulièrement augmenté. Actuellement, le charbon actif est utilisé dans de nombreux procédés de purification de l’eau, dans l’industrie alimentaire, dans les procédés de la technologie chimique. De plus, le traitement des effluents gazeux et des eaux usées repose principalement sur l’adsorption par le charbon actif. Et avec le développement de la technologie atomique, le charbon actif est le principal adsorbant des gaz radioactifs et des eaux usées des centrales nucléaires. Au 20ème siècle, l'utilisation du charbon actif est apparue dans des processus médicaux complexes, tels que l'hémofiltration (purification du sang sur charbon actif). Le charbon actif est utilisé:

• pour le traitement de l’eau (purification de l’eau des dioxines et des xénobiotiques, carbonisation);
• dans l'industrie alimentaire pour la production de boissons alcoolisées, de boissons à faible teneur en alcool et de bière, la clarification des vins, la production de filtres à cigarettes, la purification de dioxyde de carbone dans la production de boissons gazeuses, la purification de solutions d'amidon, les sirops de sucre, le glucose et le xylitol, la clarification et la désodorisation des huiles et des graisses, dans la production de citron, de lait et d'autres acides;
• dans les industries chimiques, du pétrole et du gaz et dans l'industrie de transformation pour la clarification des plastifiants, comme support de catalyseurs, dans la production d'huiles minérales, de réactifs chimiques et de peintures et vernis, dans la production de caoutchouc, dans la production de fibres chimiques, pour la purification de solutions d'amines, pour la récupération de vapeurs de solvants organiques;
• dans les activités environnementales environnementales pour le traitement des effluents industriels, pour l'élimination des déversements de pétrole et de produits pétroliers, pour le nettoyage des gaz de combustion dans les usines d'incinération, pour le nettoyage des émissions air-gaz de ventilation;
• dans les industries minière et métallurgique pour la fabrication d'électrodes, pour la flottation de minerais, pour l'extraction de l'or de solutions et de boues dans l'industrie de l'extraction de l'or;
• dans l'industrie des combustibles et de l'énergie pour l'épuration du condensat de vapeur et de l'eau de chaudière;
• dans l'industrie pharmaceutique pour la purification de solutions dans la fabrication de produits médicaux, dans la production de comprimés de charbon, d'antibiotiques, de substituts du sang, de comprimés d'Allohol;
• en médecine pour la purification des organismes animaux et humains des toxines, bactéries, lors de la purification du sang;
• dans la production d'équipements de protection individuelle (masques à gaz, respirateurs, etc.);
• dans l'industrie nucléaire;
• pour la purification de l'eau dans les piscines et les aquariums.

L'eau est classée comme déchet, broyée et potable. Une caractéristique de cette classification est la concentration de polluants, qui peuvent être des solvants, des pesticides et / ou des hydrocarbures halogénés, tels que les hydrocarbures chlorés. Les plages de concentration suivantes dépendent de la solubilité:

• 10-350 g / l pour l'eau potable,
• 10-1000 g / litre pour les eaux souterraines,
• 10-2000 g / l pour les eaux usées.

Le traitement de l'eau des piscines ne correspond pas à cette classification, car il s'agit ici de déchloration et de dézonage, et non de l'élimination pure par adsorption d'un polluant. La déchloruration et la désozonation sont utilisées efficacement dans le traitement de l'eau de piscine à l'aide de charbon actif provenant de coques de noix de coco, ce qui est avantageux en raison de la grande surface d'adsorption et présente donc un excellent effet de déchloruration à haute densité. La haute densité permet un écoulement inverse sans éliminer le charbon actif du filtre.

Le charbon actif granulaire est utilisé dans les systèmes fixes d'adsorption fixes. L'eau contaminée coule à travers une couche constante de charbon actif (principalement du haut vers le bas). Pour que ce système d’adsorption fonctionne librement, l’eau doit être exempte de particules solides. Cela peut être garanti par un prétraitement approprié (par exemple, au moyen d'un filtre à sable). Les particules qui entrent dans le filtre fixe peuvent être éliminées par un contre-courant du système d'adsorption.

De nombreux procédés de fabrication émettent des gaz nocifs. Ces substances toxiques ne doivent pas être libérées dans l'air. Les substances toxiques les plus courantes dans l'air sont les solvants nécessaires à la production de matériaux d'usage quotidien. Pour la séparation des solvants (principalement des hydrocarbures, tels que les hydrocarbures chlorés), le charbon actif peut être utilisé avec succès en raison de son pouvoir hydrofuge.

L’épuration de l’air est divisée en épuration de l’air pollué et en récupération de solvant en fonction de la quantité et de la concentration du polluant dans l’air. À des concentrations élevées, il est moins coûteux de récupérer les solvants du charbon actif (par exemple, à la vapeur). Mais si des substances toxiques existent à une concentration très faible ou dans un mélange qui ne peut pas être réutilisé, du charbon actif à usage unique moulé est utilisé. Le charbon actif moulé est utilisé dans les systèmes à adsorption fixe. L'air contaminé traverse une couche constante de charbon dans une direction (principalement de bas en haut).

L'une des principales applications du charbon actif imprégné est l'épuration de l'air et du gaz. L'air contaminé résultant de nombreux procédés techniques contient des substances toxiques qui ne peuvent pas être complètement éliminées au moyen du charbon actif conventionnel. Ces substances toxiques, principalement des substances inorganiques ou polaires instables, peuvent être très toxiques, même à de faibles concentrations. Dans ce cas, du charbon actif imprégné est utilisé. Parfois, par diverses réactions chimiques intermédiaires entre un composant d'un polluant et une substance active dans du charbon actif, le polluant peut être complètement éliminé de l'air pollué. Les charbons actifs sont imprégnés (imprégnés) d’argent (pour la purification de l’eau de boisson), d’iode (pour la purification de dioxyde de soufre), de soufre (pour la purification de mercure), d’alcali (pour la purification d’acides gazeux et de gaz - chlore, dioxyde de soufre, dioxyde d’azote et dioxyde de carbone). d.), acide (pour l'élimination des alcalis gazeux et de l'ammoniac).

Régénération

L'adsorption étant un processus réversible et ne modifiant ni la surface ni la composition chimique du charbon actif, les contaminants peuvent être éliminés du charbon actif par désorption (libération de substances adsorbées). La force de van der Waals, qui est le principal moteur d'adsorption, est affaiblie pour que le polluant puisse être éliminé de la surface du charbon. Trois méthodes techniques sont utilisées:

• La méthode des fluctuations de température: l’effet de la force de van der Waals diminue avec l’augmentation de la température. La température augmente sous l'effet d'un courant d'azote chaud ou d'une augmentation de la pression de vapeur à une température de 110 à 160 ° C.
• Méthode de la fluctuation de pression: avec une diminution de la pression partielle, l'effet de la force de Van-Der-Waltz diminue.
• Extraction - désorption en phase liquide. Les substances adsorbées sont éliminées chimiquement.

Toutes ces méthodes sont peu pratiques, car les substances adsorbées ne peuvent pas être complètement éliminées de la surface du charbon. Une quantité importante de polluant reste dans les pores du charbon actif. Lors de l'utilisation de la régénération à la vapeur, 1/3 de toutes les substances adsorbées restent dans le charbon actif.

Par régénération chimique, il faut comprendre le traitement des réactifs liquides ou gazeux sorbants organiques ou inorganiques à une température, en règle générale, non supérieure à 100 ° C. Les sorbants carbonés et non carbonés sont régénérés chimiquement. À la suite de ce traitement, le sorbate est soit désorbé sans changement, soit les produits de son interaction avec l'agent de régénération sont désorbés. La régénération chimique se déroule souvent directement dans l'appareil d'adsorption. La plupart des méthodes de régénération chimique sont étroitement spécialisées pour certains types de sorbates.

La régénération thermique à basse température est le traitement du sorbant avec de la vapeur ou un gaz à 100-400 ° C. Cette procédure est assez simple et, dans de nombreux cas, elle est effectuée directement dans les adsorbeurs. La vapeur d'eau due à une forte enthalpie est le plus souvent utilisée pour la régénération thermique à basse température. C'est sûr et disponible dans la production.

La régénération chimique et la régénération thermique à basse température ne garantissent pas la récupération complète des charbons d’adsorption. Le processus de régénération thermique est très complexe, en plusieurs étapes et affecte non seulement le sorbate, mais le sorbant lui-même. La régénération thermique est proche de la technologie de production de charbon actif. Lors de la carbonisation de divers types de sorbates sur du charbon, la plupart des impuretés se décomposent à une température de 200 à 350 ° C et à une température de 400 ° C, environ la moitié de l'adsorbat total est généralement détruite. CO, CO₂, CH₄ - Les principaux produits de décomposition du sorbate organique sont libérés lorsqu’ils sont chauffés à 350 - 600 ° C. En théorie, le coût d'une telle régénération correspond à 50% du coût d'un nouveau charbon actif. Cela suggère la nécessité de poursuivre la recherche et le développement de nouvelles méthodes très efficaces pour la régénération des sorbants.

La réactivation est la régénération complète du charbon actif par la vapeur à une température de 600 ° C. Le polluant est brûlé à cette température sans brûler de charbon. Cela est possible grâce à la faible concentration en oxygène et à la présence d'une quantité importante de vapeur. La vapeur d'eau réagit sélectivement avec les matières organiques adsorbées présentant une réactivité élevée dans l'eau à ces températures élevées, ce qui entraîne une combustion complète. Cependant, il est impossible d'éviter la combustion minimale du charbon. Cette perte devrait être compensée par du nouveau charbon. Après la réactivation, il arrive souvent que le charbon actif présente une plus grande surface interne et une réactivité supérieure à celle du charbon d'origine. Ces faits sont dus à la formation de pores supplémentaires et de polluants cokéfiants dans le charbon actif. La structure des pores change également - ils augmentent. La réactivation est effectuée dans un four de réactivation. Il existe trois types de fours: les fours rotatifs, les fours à arbre et les fours à gaz à débit variable. Les fours à flux de gaz variables présentent des avantages en raison des faibles pertes dues à la combustion et au frottement. Le charbon actif est chargé dans le flux d'air et dans ce cas, les gaz de combustion peuvent être acheminés à travers la grille. Le charbon actif devient partiellement fluide à cause du flux de gaz intense. Les gaz transportent également les produits de combustion lorsqu'ils sont réactivés du charbon actif dans la chambre de post-combustion. L'air est ajouté à la post-combustion, de sorte que les gaz qui n'ont pas été complètement enflammés peuvent maintenant être brûlés. La température monte à environ 1200 ° C. Après la combustion, le gaz passe dans un laveur de gaz dans lequel le gaz est refroidi à une température comprise entre 50 et 100 ° C suite au refroidissement à l'eau et à l'air. Dans cette chambre, l'acide chlorhydrique formé par les chlorohydrocarbures adsorbés à partir de charbon actif purifié est neutralisé avec de l'hydroxyde de sodium. En raison de la température élevée et du refroidissement rapide, aucun gaz toxique (tels que les dioxines et les furannes) ne se forme.

Histoire de

La plus ancienne des références historiques à l'utilisation du charbon fait référence à l'Inde ancienne, où les écrits sanskrits affirmaient que l'eau de boisson devait d'abord passer par le charbon, être conservée dans des récipients en cuivre et exposée au soleil.

Les propriétés uniques et utiles du charbon étaient également connues dans l'Égypte ancienne, où le charbon de bois était utilisé à des fins médicales dès 1500 ans av. e.

Les anciens Romains utilisaient également le charbon pour purifier l'eau de boisson, la bière et le vin.

À la fin du XVIIIe siècle, les scientifiques savaient que Carbolen était capable d’absorber divers gaz, vapeurs et solutés. Dans la vie de tous les jours, les gens observaient: quand on fait bouillir de l’eau dans une casserole, où ils préparaient le dîner, jettent quelques braises, le goût et l’odeur de la nourriture disparaissent. Au fil du temps, le charbon actif a été utilisé pour purifier le sucre, pour piéger l’essence dans des gaz naturels, lors de la teinture des tissus, du tannage du cuir.

En 1773, le chimiste allemand Karl Scheele a présenté un rapport sur l'adsorption de gaz sur du charbon de bois. Il a été découvert par la suite que le charbon de bois pouvait aussi décolorer les liquides.

En 1785, le pharmacien de Saint-Pétersbourg, Lovits T. Ye., Qui devint ensuite un académicien, attira d'abord l'attention sur la capacité du charbon actif à purifier l'alcool. À la suite d’expériences répétées, il a constaté que même une simple agitation du vin avec de la poudre de charbon permettait d’obtenir une boisson beaucoup plus propre et de meilleure qualité.

En 1794, le charbon de bois fut utilisé pour la première fois dans une sucrerie anglaise.

En 1808, le charbon de bois était utilisé pour la première fois en France pour alléger le sirop de sucre.

En 1811, lors de l’assemblage de la crème pour chaussures noire, on découvrit la capacité de blanchiment du charbon de bois.

En 1830, un pharmacien, effectuant une expérience sur lui-même, a absorbé un gramme de strychnine et a survécu, car il a simultanément avalé 15 grammes de charbon actif, qui ont absorbé ce puissant poison.

En 1915, le premier masque de charbon filtrant au monde a été inventé en Russie par le scientifique russe Nikolai Dmitrievich Zelinsky. En 1916, il fut adopté par les armées de l'Entente. Le principal matériau absorbant était du charbon actif.

La production industrielle de charbon actif a commencé au début du 20ème siècle. En 1909, le premier lot de charbon actif en poudre a été libéré en Europe.

Au cours de la Première Guerre mondiale, le charbon actif à base de coquille de noix de coco a d'abord été utilisé comme adsorbant dans les masques à gaz.

Actuellement, les charbons actifs sont l’un des meilleurs matériaux de filtrage.

Charbon actif Carbonut

La société "Chemical Systems" propose une large gamme de charbons actifs Carbonut, bien éprouvés dans de nombreux processus technologiques et industries:

• Carbonut WT pour l'épuration des liquides et de l'eau (sol, déchets et boisson, ainsi que pour le traitement de l'eau),
• Carbonut VP pour le nettoyage de divers gaz et air
• Carbonut GC pour l'extraction de l'or et d'autres métaux à partir de solutions et de boues dans l'industrie des mines et des motels,
• Carbonut CF pour les filtres à cigarettes.

Les charbons activés au carbonut sont produits exclusivement à partir de coques de noix de coco, car les charbons actifs à la noix de coco offrent la meilleure qualité de nettoyage et la plus grande capacité d'absorption (grâce à la présence d'un plus grand nombre de pores et, par conséquent, d'une plus grande surface), de la plus longue durée de vie (en raison de la grande dureté et de la possibilité de régénération multiple), absence de désorption des substances absorbées et faible teneur en cendres.

Des charbons actifs Carbonut sont produits depuis 1995 en Inde sur des équipements automatisés et de haute technologie. La production occupe une place stratégique importante, d’une part, à proximité de la source de matières premières - la noix de coco, et d’autre part, à proximité des ports de mer. La noix de coco pousse toute l'année, fournissant une source ininterrompue de matières premières de qualité en grande quantité, avec des coûts de livraison minimaux. La proximité des ports maritimes, évite également les coûts supplémentaires de la logistique. Toutes les étapes du cycle technologique dans la production de charbon actif Carbonut sont strictement contrôlées: cela implique une sélection minutieuse des matières premières, le contrôle des paramètres de base après chaque étape de production intermédiaire et un contrôle de la qualité du produit fini fini conformément aux normes établies. Carbone actif Carbonut est exporté presque partout dans le monde et en raison de l'excellente combinaison de prix et de qualité, il est très demandé.

La documentation

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