Активированный уголь это продукт, состоящий из углеродистой структуры, который путем окисления в контролируемых условиях приобретает высокую пористость. Отсюда его способность связывать органические и неорганические вещества путем адсорбции.
Для образования активированного угля можно использовать большое разнообразие сырья на основе минерального или органического углерода. Для получения углей чаще используется древесина, древесные отходы, битум, графит, бурый уголь, торф, кокосовая или пальмовая скорлупа.
Уголь «активируется», когда его нагревают до очень высокой температуры, так изменяется его структура. Нагрев придает тонкому углеродному порошку большую пористость. Это позволяет древесному углю собирать токсины и другие нежелательные вещества, а также устранять неприятные запахи.
Таким образом, именно пористость активированного угля придает ему особые характеристики: эта пористость создается с помощью соответствующих процедур, называемых активацией. Процессов, используемых для создания активированного угля, два:
- Физическая активация;
- Химическая активация.
Физическая активация
Первый случай включает карбонизацию (или пиролиз), то есть превращение сырья в уголь, и фактическую активацию, то есть окисление, которое делает возможным развитие пористой внутренней структуры. Карбонизация , проводимая при температуре от 400 до 600°C и в бескислородной атмосфере, позволяет высвобождать из материала летучие вещества, что приводит к образованию высокоуглеродистой структуры .
Получение таким образом материала достигается на последующей стадии, проводимой при температуре от 800 до 900°С и в атмосфере СО 2 ., воздух и водяной пар (окисляющие газы); что приводит к углеродсодержащему продукту, называемому полукоксом, практически лишенному пористости. Активация проводится на последующем этапе при температурах от 700 до 1100°С и в атмосфере СО2, воздуха и паров воды (окисляющие газы); в этой фазе происходит образование пор.
Основными реакциями, ответственными за активацию , являются:
- а) Реакция с паром:
С + Н2О → СО + Н2
С + 2 Н2О → СО2 + 2 Н2
- б) реакция СО2:
С + СО2 → 2СО
Химическая активация
С другой стороны, в случае химической активации сырье находится в контакте в течение времени от 5 до 24 часов с ZnCl 2 или с H 3 PO 4 при температуре от 400 до 700°C.
Следует отметить, что в случае физической активации температура не должна превышать 900 °С , иначе реакция между паром и углем протекает только вне частицы, укрупняя ее, без образования пор. С другой стороны, от использования ZnCl 2 в химической активации практически отказались из-за воздействия вещества на окружающую среду и неприменимости активированного угля в некоторых случаях из-за присутствия цинка.
Химически активированный уголь в основном используется для обработки фармацевтических продуктов , пищевых продуктов (фруктовые соки, масло, вино, сахар).