В настоящее время установлено, что в табаке содержатся несколько сотен различных веществ, концентрация которых, естественно, зависит от сорта табака и условий курения. По разным причинам длительное время делаются попытки изменить содержание отдельных компонентов, не оказывая заметного воздействия на аромат табака. Смолистые и высококипя-щие компоненты можно удалить на механических фильтрах из целлюлозы и ацетата целлюлозы, тогда как концентрацию легколетучих токсичных веществ типа формальдегидов, акролеина или цианистого водорода таким способом снизить невозможно.
Уже много лет определенные марки активного угля используются для снаряжения угольных фильтров, позволяющих изменять вид и количество парообразующих компонентов сигаретного дыма. Обычно в мундштук сигареты помещается фильтр, содержащий около 100 мг зерненого активного угля, целлюлозу и ацетат целлюлозы. Кроме того, известны способы приготовления фильтров, в которых порошок угля фиксируется на волокнистом материале или зерненый уголь заворачивается в этот материал. ненная массопередача в мезо- и микропорах, поскольку время, в течение которого возможна адсорбция компонентов дыма, составляет только около 15 мс.
Модификации используемых активных углей позволяют изменять удерживающую способность сигаретных фильтров. То же относится и к фильтрующим патронам, которые вставляются в дымовой канал курительной трубки. Такие фильтры чаще всего содержат около 1 г активного угля и используются от 1 до 3 раз.
Изотермы адсорбции газов на активном угле показывают сильную адсорбционную активность угля в области низких давлений. При получении высокого вакуума этот эффект можно использовать для поглощения следовых количеств газов, которые не удаляются парортутными высоковакуумными насосами. Активный уголь можно применять для выравнивания скоростей утечки в отпаянных вакуумных камерах, например термостатах с высоковакуумной изоляцией, используемых для транспортировки и хранения ожиженных газов. Несмотря на значительные достижения в технике обработки материалов часто в местах пайки или сварки появляются неплотности. Использование специально обработанного активного угля позволяет значительно увеличить срок службы подобных вакуумных камер. Угли, активированные водяным паром, показали лучшие результаты при адсорбции диффундирующих внутрь камеры газов — аргона, азота или кислорода. Для этой цели можно рекомендовать использование слоя активного угля толщиной в одно зерно; размеры зерен не должны превышать 1 мм. Безусловно, во всех случаях необходимо тщательно предварительно обезгаживать уголь прокаливанием в вакууме в течение нескольких часов для удаления продуктов разложения поверхностных кислородных соединений углерода.
Коксование каменных углей
... степени метаморфизма, мацеральном составе и распределении минералов в исследуемом угле. Органическое вещество каменных углей, наблюдаемое под микроскопом в отраженном свете с масляной иммерсией, состоит из ... и состоит из прозрачной массы. Он наиболее распространен в углях идущих на коксование. 1.3 Неорганические составные части углей Твердое топливо состоит из сложных химических соединений, в ...
Одним из старейших процессов очистки воздуха является рекуперация паров растворителей посредством адсорбции на активном угле. Уже в 1917 г. были построены первые рекуперационные установки «Суперсорбон». В них использовалась способность активного угля адсорбировать парообразные растворители на своей поверхности. После насыщения адсорбента проводится десорбция паров, главным образом с помощью водяного пара. На завершающей стадии конденсации получают смесь воды с растворителем, которую можно разделить дробной перегонкой или ректификацией.
В большинстве случаев к необходимости создания рекуперационной установки приводят соображения рентабельности, при этом эксплуатационные расходы на целесообразно сконструированную установку незначительны по сравнению с экономией от рекуперации растворителей. Нередко отсасывать и адсорбировать разбавленные растворители вынуждают требования техники безопасности, чтобы в рабочем помещении не создавались взрывоопасные концентрации паровоздушной смеси. При достижении максимально допустимых концентраций или предельных значений выбросов приходится вводить в действие установки с активным углем, даже если они нерентабельны и извлеченные растворители окунают лишь часть эксплуатационных затрат. Это особенно касается случаев использования смесей растворителей. Ниже приведены типичные растворители, применяемые в различных отраслях промышленности, которые можно рекуперировать на активном угле:
|
Производство пленки и фольги |
Диэтиловый эфир, ацетон, метилэтилкетон, спирты, хлорметилен, тетрагидрофуран |
|
Предприятия глубокой печати |
Толуол, бензин, трихлорэтилен, гексан |
|
Обезжиривание металлов |
Трихлорэтан, трихлорэтилен, перхлорэтилен |
|
Резиновая промышленность |
Бензин, бензол, толуол |
|
Производство вискозы и искусственного шелка |
Сероуглерод |
|
Очистка химических реактивов |
Перхлорэтилен, фторсодержащие углеводороды |
|
Производство искусственной кожи и волокон |
Спирт, ацетон, гексан, толуол, эфир, диметилформамид |
|
Производство клеев и адгезивов |
Бензин, гексан, толуол |
Концентрация паров растворителей в очищаемом воздухе редко превышает 10 %, обычно же она составляет 1 % и даже меньше. Как следует из изотерм адсорбции паров различных растворителей, адсорбция этих паров при низких концентрациях может быть также эффективной; однако из соображений рентабельности необходимо производить очистку по возможности насыщенных паров, исключая подсасывание воздуха через неплотности. При строгом соблюдении этих требований, например, на предприятиях глубокой печати и в некоторых процессах крашения и мелования можно достичь почти 100 %-ной рекуперации растворителя. Для эффективной рекуперации растворителей необходимы конструкции, позволяющие свести к минимуму потери в водном конденсате и потери, обусловленные проскоком при переключении и продувке адсорбера в процессе осушки.
В начале двадцатого столетия производство активного угля приобрело промышленные масштабы, а вскоре появилась возможность применения этого продукта для подготовки питьевой
В первое время основное внимание обращалось на разработку способов устранения запаха и привкуса. Особенно больщие трудности создавали примеси фенолов, которые попадали в природный круговорот воды в составе сточных вод коксохимических заводов; вступая в реакцию с хлором, добавляемым для дезинфекции воды, они образуют хлорфенолы, которые придают воде еще более неприятный запах и привкус.
Определенной вехой в истории активного угля считается 1927 г.: в Чикаго удалось предотвратить загрязнение питьевой воды хлорфенолом благодаря применению порошкового активного угля в сочетании с медленно фильтрующим песчаным фильтром. Примерно в то же время в Германии на водопроводной станции города Хамма в Вестфалии был установлен угольный фильтр для очистки питьевой воды, которую ранее практически невозможно было употреблять из-за неприятного привкуса. Поскольку примеси в воде почти исключительно состояли из фенола, уголь приходилось регенерировать водяным паром в течение нескольких недель в интервалах между циклами очистки. Водопроводная станция города Кенигсберга в Восточной Пруссии уже давно использовала порошковый активный уголь для устранения затхлого привкуса водорослей, появлявшегося в определенное время года; при этом доза порошкового угля составляла 5 г/м3.
В период между первой и второй мировыми войнами резко возросло потребление воды быстро развивающейся промышленностью. Это привело к необходимости использовать для подготовки питьевой воды наземные воды, загрязненные органическими примесями. Лабораторные исследования того времени показывали, что иногда для очистки воды от неприятного привкуса и запаха требовалось до 30 г порошкового угля на 1 м3 воды. Несмотря на очистку плохой вкус воды сохранялся из-за недостаточного содержания кислорода; это обстоятельство привело к распространению практики добавления окислителей, особенно хлора и озона. Вскоре в Германии озонирование было почти полностью заменено хлорированием сырой воды, которое технически легче осуществимо; кроме того, большие дозы хлора позволяли удалять из воды аммиак. Поэтому в течение почти двадцати лет после Второй мировой войны важным свойством водоочистных углей наряду со способностью поглощать вещества, придающие воде неприятный запах и привкус, считалась также хорошая адсорбционная способность по хлору и озону. Зерненые угли оценивались по длине слоя половинного поглощения хлора и адсорбции фенола. В соответствии с требованиями Американской ассоциации водоснабжения оценка эффективности порошкового активного угля также включает параллельные определения поглощающей способности по фенолу и веществам, придающим воде неприятий» привкус и запах.
Используемые на отдельных водопроводных станциях технические разновидности фильтров с активным углем очень сильно различаются между собой по конструкции и назначению в зависимости от специфических особенностей очищаемой воды. Однако в большинстве случаев используются специальные емкости для порошкового угля, чтобы избежать снижения его адсорбционной способности при контакте с коагулирующими частицами; порошковые угли можно затем отделить на песчаном фильтре.
В системах подготовки питьевой воды иногда используются гравийные фильтры, в которых слой гравия толщиной 1—2 м служит подложкой для слоя зерненого угля толщиной 10— 20 см. В подобных комбинациях высокая производительность достигается только при чрезвычайно низкой скорости потока. Тем не менее такой способ может оказаться полезным для временной защиты при аварийных ситуациях, например при попадании масла и подобных примесей в местах забора воды на водопроводных станциях.
Заключение
С развитием промышленного производства активного угля в начале нашего столетия применение этого продукта неуклонно возрастает. В настоящее время активный уголь используется во многих процессах химической технологии. Кроме того, очистка отходящих газов и сточных вод основана главным образом на адсорбции активным углем. Только активный уголь позволяет удовлетворить постоянно возрастающие требования к чистоте нашей питьевой воды. Успешному развитию современной адсорбционной техники в значительной степени способствует постоянное повышение качества этого продукта, обусловленное усовершенствованием способов его производства. В ряде процессов промышленное применение активного угля стало возможным только после разработки соответствующих методов реактивации.
Библиографический список
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/adsorbtsionnaya-sposobnost-aktivirovannogo-uglya/
- Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия,
1984. – 171 с.
- Мухин, В.М. Новые технологии получения активных углей из реактопластов / Мухин В.М., Зубова И.Д., Гурьянов В.В., Курилкин А.А., Гостев В.С. // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2009. – Т. 9. – Вып. 2 – с. 191-195
- Бадер Э., Кинле Х. Активные угли и их промышленное применение, Л. «Химия», 1984 – 216 с.
