n/a

Szukasz systemu uzdatniania wody? Sprawdź produkty dostępne w sklepie internetowym lub napisz do eksperta!


Węgiel aktywny był już stosowany prze Hipokratesa w starożytnej Grecji który zalecał zasypywanie ran węglem drzewnym w celu zmniejszenia nieprzyjemnego zapachu. Na skale przemysłową produkuje się węgle aktywne od początku XX wieku. Jest to jeden z najlepszych łatwo dostępnych adsorberów jaki znamy.

Czym jest adsorpcja?

Adsorpcją możemy nazwać proces w którym na powierzchni ciała stałego gromadzi się nadmiar substancji.  Zdolności do adsorpcji zależą w dużej mierze od wielkości powierzchni właściwej adsorbera. Cząsteczki gromadzą się na powierzchni węgla dzięki działaniu sił fizycznych ( mówimy wtedy o chemisorpcji ) oraz sił chemicznych (chemisorpcji).

Fizyczna adsorpcja spowodowana się oddziaływaniem sił va der Waalsa i odgrywa kluczowe znaczenie w przypadku adsorpcji na węglu aktywny. Chemisorpcja polega na przyłączaniu do struktury węgla adsorbowanych substancji na drodze chemicznej z utworzeniem wiązania. Może zachodzi również przyciąganie spowodowane siłami Kulombowskimi.

Węgiel aktywny posiada również zdolności jonowymienne (również chemisorpcja). Zdolność ta zwiększa możliwości węgli do pochłaniania metali.

Co usuwa węgiel aktywny?

Węgiel aktywny dobrze sobie radzi z usuwaniem większości związków organicznych. Pozwala na usunięcie między innymi pestycydów, detergentów, węglowodorów alifatycznych i aromatycznych, fenoli i ich pochodnych, metali ciężkich.

Jednym z głównych zastosowań węgla przy uzdatnianiu wody jest usuwanie substancji odpowiedzialnych za zły smak wody oraz barwę, jak również do odchlorowania wody. Węgiel aktywny może również służyć jak złoże biologiczne do nitryfikacji azotu ze związków amonowych. Nie znajduje jednak zastosowania w przypadku alkoholi (dlatego można przepuszczać destylat przez węgiel aktywny bez utraty % ) ketonów, aldehydów, kwasów, związków alifatycznych o małej kasie cząsteczkowej, cukrów, oraz koloidów.

Chlor w wodzie

Obecność chloru w wodzie pitnej jest spowodowana wykorzystaniem chlor/podchlorynu/dwutlenku chlor do dezynfekcji wody, zabezpieczeniu przed wtórnym  zakażeniem  oraz redukcji zapachu, smaku, koloru wody. Użycie węgla aktywnego w celu usunięcia chloru i jego pochodnych jest najłatwiejszym i najtańszym sposobem. Węgiel aktywny nie adsorbuje jednak chloru, działa jak katalizator i przyspiesza przemianę wolnego chloru w chlorowodór.

Gdzie stosuje się węgiel aktywny?

Węgiel aktywny stosowany jest do: adsorpcji z fazy gazowej, oczyszczania przemysłowych gazów odlotowych, odzyskiwanie cennych składników, rozdzielania mieszani gazowych, adsorpcji z fazy ciekłej, oczyszczania wody i ścieków. Znajduje również zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym i chemicznym, w przemyśle spożywczym oraz do ochrony dróg oddechowych przed substancjami toksycznymi.

Jak otrzymać węgiel aktywny?

Węgiel aktywny może być wytwarzany z różnych materiałów pochodzenia organicznego. Do tej grupy można zaliczyć węgle kopalne, drewno, torf, lignina, pestki owoców, skorupy orzechów . Zastosowany materiał determinuje właściwości otrzymanego węgla aktywnego. Otrzymywanie węgla aktywnego można sprowadzić do dwóch podstawowych procesów:

Pierwszym etapem jest karbonizacja surowca i otrzymanie węgla. Następnie taki węgiel musi być poddany aktywacji. Karbonizacja przebiega w temperaturze 400-800 C i polega na przeprowadzeniu surowca w węgiel w atmosferze pozbawionej tlenu. Tak wstępnie przygotowany produkt poddaje się aktywacji.

Drugi proces jest konieczny ponieważ węgiel po karbonizacji ma mało rozwiniętą strukturę porowatą , co wiąże się z małą powierzchnią właściwą (w porównaniu do węgla aktywnego). Bez rozwiniętej powierzchni właściwej węgiel nie ma dużej zdolności adsorpcyjnych. Aktywację przeprowadza się przez obróbkę węgla gazami utleniającymi w podwyższonej temperaturze. Jako gazy utleniające można stosować parę wodną tlenki węgla, tlen. Pod wpływem działania gazów utleniających następuje częściowa gazyfikacja w wyniku czego powiększają się istniejące pory na powierzchni węgla oraz powstają nowe.

Budowa węgla aktywnego

Węgiel aktywny ma budowę zbliżoną do budowy grafitu, jednak na jego powierzchni występuje również wiele grup funkcyjnych. Dla przykładu można wymieć grupy karboksylowe, hydroksylowe, karbonylowe. Obecność tych grup zwiększa zdolności węgli do oczyszczania wody i powietrza. Ilość i rodzaj grup funkcyjnych zależą od surowca i stosowanej technologii dlatego mogą się znacząco różnić między poszczególnymi węglami aktywnymi. Stosowany jest w różnych formach. Węgiel pyłowy, ziarnisty, zbrylony/formowany. Wybór postaci zależy od przeznaczenia do jakiego węgiel ma być stosowany.

Żywotność węgla aktywnego

Długość funkcjonowania węgla aktywnego zależy od jego rodzaju oraz od stężenia substancji które musi usunąć. W przypadku węgli używanych w warunkach domowych i niewielkich zakładach przemysłowych żywotność mieści się w przedziale 2-4 lata.