главная > справочник > химическая энциклопедия:

АКТИВНЫЙ УГОЛЬ

АКТИВНЫЙ УГОЛЬ (активированный уголь), материал с развитой пористой структурой. На 87-97% (по массе) состоит из С, содержит также Н, О и вещества, введенные в активный уголь при его получении. Зольность активный уголь может составлять 1 -15% (иногда его обеззоливают до 0,1-0,2%).

Поры в активный уголь классифицируют по их линейным размерам х (полуширина - для щелевидной модели пор, радиус-для цилиндрич. или сферической): х 0,6-0,7 нм-микропоры; 0,6-0,7 < х < 1,5-1,6 нм - супермикропоры; 1,5-1,6 < х < 100-200 нм-мезопоры; х > 100-200 нм-макропоры.

Для адсорбции в микропорах (уд. объем 0,2-0,6 см³/г), соизмеримых по размерам с адсорбируемыми молекулами. характерен главным образом механизм объемного заполнения. Аналогично происходит адсорбция также в супермикропорах (уд. объем 0,15-0,2 см³/г)-промежут. области между микропорами и мезопорами. В этой области свойства микропор постепенно вырождаются, свойства мезопор проявляются.

Механизм адсорбции в мезопорах заключается в последоват. образовании адсорбц. слоев (поли молекулярная адсорбцияХ которое завершается заполнением пор по механизму капиллярной конденсации. У обычных активный уголь уд. объем мезопор составляет 0,02-0,10 см³/г, уд. пов-сть-от 20 до 70 м²/г; однако у некоторых активный уголь (напр., осветляющих) эти показатели могут достигать соотв. 0,7 см³/г и 200-450 м²/г.

Макропоры (уд. объем и пов-сть соотв. 0,2-0,8 см³/г и 0,5-2,0 Mⁱ/r)служат транспортными каналами, подводящими молекулы поглощаемых веществ к адсорбц. пространству зерен (гранул) активный уголь Для придания активный уголь каталитич. свойств в макро- и мезопоры вносят, как правило, спец. добавки.

В активный уголь часто существуют все разновидности пор, и дифференциальная кривая распределения их объема по размерам имеет 2-3 максимума. В зависимости от степени развития супермикропор различают активный уголь с узким распределением (эти поры практически отсутствуют) и широким (существенно развиты).

активный уголь хорошо адсорбируют пары в-_:в со сравнительно высокими т-рами кипения (напр., бензол), хуже-летучие соед. (напр., NH₃). При относит. давлениях пара р_р/р_нас менее 0,10-0,25 (р_р-равновесное давление адсорбируемого вещества, р_нас-давление насыщ. пара). активный уголь незначительно поглощает водяные пары. Однако при (р_р/р_нас) > 0,3-0,4 наблюдается заметная адсорбция, а в случае (р_р/р_нас) 1 практически все микропоры заполнены водяными парами. Поэтому их наличие может осложнить поглощение целевого вещества.

Осн. сырье для произ-ва активный уголь-кам.-уг. полукокс, углеродсодержащие растит. материалы (напр., древесный уголь. торф. древесные опилки, скорлупа орехов, косточки плодов фруктовых деревьев). Продукты карбонизации этого сырья подвергают активации (в большинстве случаев парогазовой - в присутствии паров Н₂О и СО₂, реже-химической, т.е. в присутствии солей металлов, например ZnCl₂, K₂S) при 850-950°С. Кроме того, активный уголь получают термич. разложением синтетич. полимеров (напр., поливинилиденхлорида).

активный уголь широко применяют как адсорбент для поглощения паров из газовых выбросов (напр., для очистки воздуха от CS₂), улавливания паров летучих растворителей с целью их рекуперации, для очистки водных растворов (напр., сахарных сиропов и спиртных напитков), питьевой и сточных вод, в противогазах, в вакуумной технике, например для создания сорбционных насосов, в газоадсорбционной хроматографии, для заполнения запахопоглотителей в холодильниках, очистки крови, поглощения вредных веществ из желудочно-кишечного тракта и др. активный уголь-также носитель каталитич. добавок и катализатор полимеризации.

Лит.: Колышкин Д. А., Михайлова К. К., Активные угли. Справочник, Л., 1972; Бутырин Г. М., Высокопористые углеродные материалы, М., 1976; Дубинин М. М., "Изв. АН СССР. Сер. хим.", 1979, № 8, с. 1691-96; Угли активные. Каталог, Черкассы, 1983; Кинле X., Бадер Э., Активные угли и их промышленное применение, пер. с нем., Л., 1984. Н.С. Поляков.