АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ

Активированный уголь обладает большой способностью погло­тать пары и газы из воздуха, что обусловливается большой его пористостью.

Уголь-сырец, полученный из древесины обычным способом, хотя и обладает большой пористостью и весьма развитой внутрен­ней удельной поверхностью, по поверхность пор и сами поры по­крыты тонкой пленкой смоляных и углеродных комплексов. По­этому уголь-сырец является малоактивным и обладает сравни­тельно малой способностью поглощать пары, газы и другие ве­щества.

Табл. 130 показывает, сколько фенола поглощает уголь-сырец и активированный уголь.

Таблица 130 Количество фенола в г, поглощаемого 100 г угля Уголь Нсактивиро- Актизнрспан- Ванный уголь Ный уголь Ольховый........................................ 0,4 18,9 Древесный................................................ 4,8 12,1 Сахарный.... 8,4 | 30,3 |

Внутренняя удельная поверхность пор активированного угля зависит от качества древесины, из которой получен уголь-сырец, и от способа его активации.

Наибольшей адсорбционной способностью обладают угли, по­лученные из твердолиственных пород древесины (дуба, бука, бе­резы и др.). В единице объема таких углей заключено большое количество активного углерода, т. е. они обладают большей плот­ностью. При соответствующих условиях активации, обеспечиваю­щих максимально возможное использование внутренней поверх -

38 В. Н. Козлов, А. А. Ни. мвицкнй

Пости,, такие угли способны поглощать весьма большие количества адсорбируемого вещества.

Древесный уголь-сырец можно активировать обработкой его перегретым водяным паром (при температуре 800—900°), угле­кислотой, аммиаком, кислородом воздуха.

В промышленности наибольшее распространение получил спо­соб активации перегретым водяным паром.

Увеличение обгара углей при активации, зависящее от про­должительности обработки их водяным паром, вызывает прогрес­сирующее увеличение пористости и вместе с тем сорбционной емкости, что видно из табл. 131 (поданным М. М. Дубинина).

Таблица 131

Зависимость пористости и сорбционной емкости углей отстепени

Обгара

Ыкропоры	Переход­
Ные поры
Объем	В сн'/г
0,090	0,015
0,200	0,007
0,280	0,006
0,450	0,030
0,500	0,019
0,720	0,100
0,810	0,070

Обгвр в %

5,7 11.3 19.4 37,4 41.4 57,9 62.5

Активированные угли В, В, В4 В, В, A, B,

Предельный орбцио нный бъем в см3/г

0,105 0,207 0,286 0,480 0,519 0,820 0,880

Поры углей, обусловливающие наличие внутренней адсорби­рующей поверхности, разделяются по их размерам и той роли, которую они выполняют в процессе адсорбции, на микропоры с

Эффективными радиусами 10—20 А на так называемые переход­ные поры (150 А) п: на макропоры (8000 А).

Согласно Дубинину, основная доля внутренней поверхности углей образуется за счет микро - и переходных пор. Так, для углей средней степени активации 3-дельная поверхность микропор со­ставляет 240 ,ч2-'г, переходных поп— 150 м3/г и чакропов лишь 1,9 м2/г. ' ' -

Поэтому слишком большие обгары, когда происходит увеличе­ние количества макропер за счет выгорания микро - н переходных пир, приводит к уменьшению удельной поверхности и сорбционной емкости углей.

До настоящего времени ист единого метода расчета удельной поверхности пористых адсорбентов.

Поэтому данные об одном и том же образце активированного угля, полученные разными1 исследователями!, могут иметь некото­рые расхождения, но все они сходны в том, что удельная поверх­ность активированных углей измеряется в пределах 200—800 м2/г для разных степеней обгара.

В табл. 132 приведены данные результатов определения удель­ной поверхности пяти образцов углей по адсорбции из раствора метиленовой сини и по величине повышения температуры при сма­чивании угля бензолом.

Таблица 132

Результаты определения удельной поверхности углей

№ образцов углей

Повышение темпера - : туры при смачивании J бензолом

Еь:числетпя уд^ль ная поверхность

Найденная удельная поверхность 1 м2 гля по адсорбцил MeiH.Ieno- иой сини

1	3,4Ь	204	22 J
2	7,0J	420	418
3	12,Bc	755	837
4	8,0°	480	499
5	14,5"	870	938

Процесс получения активированного угля из древесного угля- сырца состоит из следующих операций:

1. Предварительное измельчение и сортировка кусков угля до размеров от 1,5 до 2 см.

2. Активация паром.

3. Дробление и сооткровка зерен размером 1,5—4 мм.

Древесный уголь действием перегретого водяного пара акти­вируют в особой печи, в вертикальных ретортах. Сверху з реторты загружают уголь-сырец, снизу, по принципу противотока, подают пар; внизу же выгружается активированный уголь. Нагревание реторт происходит снаружи, за счет сжигания газов, получаемых в ретортах.

Температура в реторте внизу, куда поступает пар, равна 200 - 250'; в средней (по высоте) части она равна от 750 до 850°, а в верхней части — от 200 до 300°. Загруженный уголь-сырец, по­степенно опускаясь, проходит через зону подсушки (верхняя часть реторты), зону отгонки остаточных летучих и зону активации (средняя часть), попадает в зону охлаждения, где охлаждается поступающим водяным паром, и затем выгружается в железную тару, герметически закрываемую, в которой и остывает. Печь дей­ствует непрерывно. Весь цикл прохождения угля через печь длится около 12 часов.

Оптимальная температура активации равна 960". Выше этой температуры изменяется структура угля, в результате чего адсорб­ционная способность его снижается.

Известны печи и других систем, например горизонтальные вращающиеся ретортные печи и вертикальные активаторы, в кото­рых уголь активируется, пересыпаясь сверху вниз по поверхно­стям специальных ромбоидов, установленных в печи один над другим и обогреваемых изнутри.

Наибольшее промышленное применение имеют активирован­ные угли осветляющие и конденсационные.

Осветляющие угли после активирования подвергают дополни­тельной обработке кислотой для удаления золы, после чего ней­Трализуют щелочью и промывают водой.

Осветляющие угли разделяются на марки: А — сухой щелоч - пый, Б — влажный кислый и В — влажный нейтральный или слабощелочный.

По ГОСТ 4453—48 осветляющие активные угли должны иметь осветляющую способность по метиленовому голубому не менее 70—75%.

Осветляющие угли находят самое широкое применение в про­мышленности' для обесцвечивания сахарных растворов, масел, глицерина, для очистки вин от примесей, сообщающих им неже­лательный вкус, запах или цвет, в крахмало-паточном производ­стве, в фармацевтическо-й промышленности и т. д.

Конденсационные угли применяют для улавливания из воздуха ценных органических растворителей (бензола, бензина, спирта, эфира и Др.); некоторые сорта их, так называемые газовые кон­денсационные угли, применяют в противогазовой технике.

Кроме перечисленных активированных углей, имеют примене­ние и другие его сорта: карбюризатор древесноугольный березо­вый; БАУ, потребляемый ацетиленовой промышленностью; КАД - иодный и др., а также каталитические и медицинские угли.