Активные угли

Активные угли - пористые промышленные адсорбенты, состоящие в основном из углерода. Их получают из различных видов органического сырья: твердого топлива различной степени метаморфизма (торфа, бурого и каменного угля, антрацита), дерева и продуктов его переработки (древесного угля, опилок, отходов бумажного производства), отходов кожевенной промышленности, материалов животного происхождения, например костей. Угли, отличающиеся высокой механической прочностью, производят из скорлупы кокосовых и других орехов, а также из косточек плодов.

Активные угли как промышленные сорбенты имеют ряд особенностей, определяемых характером их поверхности и пористой структуры. Поверхности кристаллитов углерода электронейтральна, и адсорбция на углях в основном определяется дисперсионными силами взаимодействия.

Улучшение равновесной и кинетической характеристик у наиболее микропористых углей приводит к повышению эффективности работы углеродных адсорбентов в промышленных условиях. При выборе типа адсорбента для промышленных установок следует учитывать два отличительных свойства активных углей: гидрофобность и горючесть.

Насыщение угля влагой - процесс чрезвычайно медленный: равновесие устанавливается в течение нескольких месяцев. Вследствие этого, во многих реальных технологических процессах влажность среды практически не оказывает влияние на эффективность извлечения примесей из газовой или жидкой сред. Активный уголь - единственный гидрофобный тип промышленных адсорбентов, и это качество предопределило его широкое использование для рекуперации паров, очистки влажных газов и сточных вод.

Однако при низких концентрациях адсорбтива, в частности при извлечении из газового потока микропримесей, когда продолжительность стадии очистки велика, влажность среды в заметной степени снижает адсорбционную емкость угля по извлекаемому компоненту.

Следовательно, при удалении микропримесей температурный режим крайне продолжительной стадии очистки должен выбираться с учетом влажности исходного воздуха производственных помещений. Рекомендуемые рабочие температуры в адсорбере в рассматриваемом случае составляют в зависимости от влажности газа: 20 оС (0 г/м3); 30-35 оС (4-12 г./м3); 35-50 оС (12-18 г./м3).

Искусственное понижение относительной влажности воздуха (т.е. уменьшение совместной адсорбции водяного пара), когда это необходимо, является действенным средством повышения адсорбционной способности активных углей при их применении для извлечения компонентов из влажных газов.

Отрицательной особенностью активного угля как промышленного адсорбента является его горючесть. На воздухе окисление углей начинается при температуре выше 250°С. Однако известны случаи пожаров на углеадсорбционных установках при более низких температурах. Очевидно, это связано с образованием пирофорных соединений железа типа FeS и Fe2S3 в результате сероводородной коррозии аппаратуры. Загорание пирофорных соединений железа происходит при относительно низких температурах, и в слое они являются очагами воспламенения всей массы угля. Чтобы уменьшить пожароопасность к активному углю при его получении иногда добавляют до 5% силикагеля. Такой адсорбент называют силикарбоном. Практически все активные промышленные угли в том или ином количестве содержат зольные примеси. Зола и ее ингредиенты (минеральные примеси) являются катализаторами многих нежелательных реакций, которые могут протекать в адсорбере. На зольных углях при адсорбции сульфида водорода в присутствии воздуха стимулируется образование серной кислоты. При повышенных температурах, характерных для стадии десорбции (например, 250°С), на зольных углях интенсивно протекает разложение нестойких адсорбатов. Так, значительная часть этилового спирта при 250°С превращается в ацетальдегид и диоксид углерода. Содержание ацетальдегида в этаноловом конденсате после стадии десорбции из малозольного угля составляет 0,025%, а из угля, содержащего 30% золы, 6,2%.

Еще статьи по экологии

Экологические проблемы цементного производства
Цементная отрасль наряду с металлургией, электроэнергетикой, химией и машиностроением определяет экономический потенциал и уровень промышленного развития страны. Динамично развивающийся строительно-ин ...

Флора лесных сообществ островной поймы реки Волги в административных границах Саратовского района
Проблема сохранения биологического разнообразия является одной из ключевых проблем глобальной экологии (Юрцев, 1991), пути к решению которой пролегают через изучение и охрану природных экос ...

Санитарная очистка города, вывоз и утилизация бытовых отходов
Благоустройство городов одним из существенных элементов включает в себя вопросы санитарной очистки городских территорий и окружающей среды водного и воздушного бассейнов. В результате жизни ...