Aktivno oglje

Aktivno oglje je adsorbent, katerega uporaba je bila znana že nekaj sto let pr. Uporabljali so ga v medicinske namene in kot čistilno sredstvo. Začetki industrijske uporabe aktivnega oglja segajo v leto 1900, ko so ga uporabljali kot razbarvalno sredstvo za sirup v sladkorni industriji. Ogljik je vzbudil zanimanje tudi med drugo svetovno vojno, ko so ga uporabljali v plinskih maskah za zaščito pred nevarnimi plini in hlapi.

Aktivno oglje je črn, porozen, amorfen sorbent. Aktivno oglje je zaradi sorpcijske sposobnosti, specifične površine (do 2500 m2/g), velikosti in porazdelitve por ter velikosti zrn odličen in univerzalen adsorbent.

Obstaja veliko teorij o mikroskopski strukturi aktivnega oglja in njegovem vplivu na delovanje tega sorbenta. Osnovna strukturna enota aktivnega oglja je heksagonalna struktura grafita, to je oblika neštetih drobnih grafitnih plošč. Plošče so med seboj povezane s kemičnimi vezmi, kar ustvarja reže, razpoke in žepe, v katerih se adsorbirajo onesnaževala.

Razpoložljivost notranje strukture aktivnega oglja poveča hitrost adsorpcijskega procesa in ga naredi učinkovitejšega. Najpogosteje uporabljena aktivna oglja imajo površino od 800 do 1500 m2/g. Za površino teh ogljikov je značilna predvsem prisotnost mikropor, katerih efektivni premer je manjši od 2 nm. Pravzaprav je aktivno oglje sestavljeno iz kompleksne mreže por, razvrščenih kot:

• Mikropore (< 2 nm v premeru)
• Mezopore (2-50 nm v premeru)
• Makropore (> 50 nm premera)

Adsorpcija na aktivnih ogljih poteka predvsem v mikroporah in v manjši meri v mezoporah, medtem ko makropore delujejo le kot pretočni kanali za adsorbat v notranjost mezopor in površino mikropor. Porazdelitev velikosti por v določenem premogu je odvisna od vrste uporabljene surovine ter načina in pogojev njene proizvodnje.

Adsorpcija na aktivnem oglju

Čiščenje z aktivnim ogljem je možno zaradi pojava adsorpcije. Preprosto povedano, ta pojav je kopičenje molekul plina ali tekočine na površini trdne snovi, imenovane adsorbent.

Adsorpcijo lahko glede na vrsto vpliva razdelimo na:

• fizična adsorpcija – temelji na medmolekularnih Van der Waalsovih interakcijah
• kemična adsorpcija – medsebojno delovanje molekul in adsorbata poteka s kemičnimi reakcijami

Vrsto adsorpcije lahko določimo na podlagi:

Procesne toplote – majhne za fizično adsorpcijo in velike za ustrezne reakcije v primeru kemosorpcije.

Reverzibilnost procesa - snov, adsorbirano s fizičnimi interakcijami, je mogoče zlahka odstraniti v procesu regeneracije, medtem ko je odstranjevanje kemično adsorbirane plasti težko in zahteva drastične pogoje

Debeline adsorpcijskih plasti - pri fizični adsorpciji lahko njihova debelina ustreza več premerom delcev adsorbata (pri ustreznih vrednostih tlaka in temperature), medtem ko so plasti nastane kot posledica kemisorpcije ene molekule.

Zahvaljujoč visoki stopnji čistosti in enostavni uporabi je aktivno oglje adsorbent s široko paleto uporabe. Adsorpcija ne spremeni kemične sestave očiščenega medija, zato se lastnosti aktivnega oglja uporabljajo v številnih tehnoloških procesih.

Specializirano znanje adsorpcijskih procesov in dolgoletne izkušnje inženirskega osebja ACES Sp. z o. o. omogoča izbiro ustrezne vrste aktivnega oglja, tako da doseženi čistilni učinki v celoti izpolnijo pričakovanja naših strank.

Učinkovitost adsorpcije

Pri odgovoru na vprašanje, katere spojine lahko adsorbira aktivno oglje, lahko rečemo, da se bodo adsorbirale organske spojine ter nekatere večje spojine in anorganske molekule, kot sta jod ali živo srebro. Na splošno lahko domnevamo, da se lahko z aktivnim ogljem adsorbira 90 % organskih spojin, medtem ko se le 10 % lahko šteje za slabo adsorbirajoče ali sploh ne. Vendar se vse spojine ne adsorbirajo z enako učinkovitostjo in postopek adsorpcije je odvisen od številnih dejavnikov.

Med najpomembnejšimi so:

• vrsta in vrsta odstranjenih spojin – spojine z večjo molekulsko maso, nižjim nasičenim parnim tlakom in višjim vreliščem se bolje adsorbirajo
• vrsta uporabljenega aktivnega oglja - prilagajanje velikosti in premera por spojinam, ki jih odstranjujete, poveča učinkovitost in učinkovitost postopka
• koncentracija odstranjenih spojin – adsorpcijska zmogljivost se povečuje s koncentracijo
• vlažnost – v večini primerov povečanje vlažnosti zmanjša učinkovitost adsorpcijskega procesa
• tlak – povečanje tlaka poveča adsorpcijsko zmogljivost
• temperatura – učinkovitost adsorpcije se zmanjšuje z naraščajočo temperaturo
• prisotnost drugih spojin - posamezne komponente mešanice tekmujejo za prostor v porah aktivnega oglja
• kontaktni čas – priporočeni kontaktni čas premoga s prečiščenim medijem se razlikuje za posamezne procese

Zmožnost uporabe zgornjih načel skupaj s strokovnim znanjem o uporabljenem izdelku je ključnega pomena pri izbiri ustrezne rešitve na osnovi aktivnega oglja. Ekipa ACES Sp z o. o. Na podlagi svojih izkušenj se bo potrudil, da bo predlagano aktivno oglje zagotavljalo največjo učinkovitost. Za odgovore na dodatna vprašanja obiščite razdelek Kontakt

Proizvodnja aktivnega oglja

Aktivno oglje je mogoče pridobiti iz skoraj vseh ogljikovih materialov, ki vsebujejo visok odstotek elementarnega ogljika.

Pogosto uporabljene surovine za proizvodnjo aktivnega oglja so:

• bitumenski premog,
• rjavi premog
• kokosove lupine,
• antracit,
• les.

Približno 60 % vsega aktivnega oglja, ki se uporablja na svetu, je črni premog. Končne lastnosti aktivnega oglja se lahko razlikujejo in so odvisne od mnogih dejavnikov med proizvodnim procesom.Za rudniške premoge je značilna enostavnost izdelave razvite strukture, za rjave premoge je značilen največji volumen por, za kokosove premoge je značilno največje število aktivnih mest. , trdota in odpornost proti obrabi. Ima pa antracit največ elementarnega ogljika od vseh naštetih, zaradi česar je najbolj trd in odporen na agresivna okolja. Oglje se uporablja kot prašen premog z nizko nasipno gostoto in sorazmerno velikim številom makropor.

Kot lahko vidite, izvor uporabljenega aktivnega oglja določa njegovo poroznost in možnost uporabe aktivnega oglja v različnih industrijskih procesih.

Spodnja tabela predstavlja seznam najbolj priljubljenih surovin za proizvodnjo aktivnega oglja in prikazuje razmerje med notranjo strukturo materiala in njegovo uporabo v industriji.

Značilnosti strukture aktivnega oglja glede na njihov izvor