Aktivní uhlí

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Aktivní uhlí je produkt vyráběný z uhlí, dřeva nebo kokosových ořechů. Aktivní uhlí má pórovitou strukturou a velký vnitřní povrch (400 – 1500 m2/g). Může adsorbovat široké spektrum látek.

Charakteristika[editovat | editovat zdroj]

Aktivní uhlí, vlevo v práškové formě

Asi při třistanásobném zvětšení pod mikroskopem lze rozeznat při aktivním uhlí vyrobeném z kokosových skořápek celulární strukturu původního organického materiálu. Molekulární struktura aktivního uhlí se podobá struktuře grafitových destiček širokých několik atomů. Tvoří stěnu molekulárních otvorů tj. pórů aktivního uhlí. Hexagonální kruh uhlíkových atomů je často přerušen a tyto nepravidelnosti poskytují možnosti pro reakce na místech, kde je uhlíkový kruh přerušen.

Póry rozdělujeme podle jejich průměru:

  1. mikropóry s poloměrem menším než 1 nm,
  2. mezopóry s poloměrem 1 – 25 nm a
  3. makropóry s poloměrem větším než 25 nm.

Aktivní uhlí vyrobené z kokosových skořápek má větší část pórů jako mikropóry. Aktivní uhlí se vyrábí a používá ve formě válečků, kuliček, zlomků a prachu.

Výroba[editovat | editovat zdroj]

Uhlí, skořápky kokosových ořechů a dřevo jsou nejdůležitějšími, ne však jedinými surovinami používanými při výrobě aktivního uhlí. Pečlivě vybrané suroviny se zpracovávají při teplotách 200 – 300 °C, aby se odstranily přirozeně těkavé složky a zbývající vlhkost. To je počáteční krok karbonizace. Následně proběhne aktivace při teplotách 900 – 1000 °C za přísně kontrolovaného přídavku vodní páry jako oxidačního média. Takto vyrobený produkt – aktivní uhlí je výkonný adsorbent s množstvím rozdílně velkých pórů až do molekulárních rozměrů. Pod rastrovacím mikroskopem je vývoj systému pórů zřetelně viditelný a je srovnatelný s porézní houbou. Velký počet nejmenších pórů v relativně malém objemu vytváří adsorbenty se značně aktivní vnitřní plochou povrchu v rozmezí 800 – 1600 m2.g-1 (BET N2). To znamená, že kávová lžička aktivního uhlí představuje povrch s plochou rovnající se fotbalovému hřišti. Je to enormní vnitřní povrch, který dává aktivnímu uhlí jeho jedinečnou schopnost adsorbovat široký rozsah složek z kapalné a plynné fáze. Složka, která má být odstraněna se uvede do styku s aktivním uhlím a difunduje potom do vnitřní sféry pórů. Tam jsou molekuly vázány slabými Van der Waalsovými silami. Tento postup, při kterém se molekuly ukládají z kapalné nebo plynné fáze na pevné stěně, se nazývá adsorpce. Místo vodní páry lze pro aktivaci použít například H3PO4, ZnCl2 a pod.

Vyrobené aktivní uhlí lze dále impregnovat stříbrem, nebo proplachovat kyselinou.

Použití[editovat | editovat zdroj]

Aktivní uhlí má velmi široký záběr použití. V běžném životě se pravděpodobně nejčastěji setkáme s aktivním uhlím v automobilu, kdy se aktivní uhlí používá jako náplň filtru pro záchyt úniku těkavých par z benzínu nedaleko palivové nádrže, ke kterému dochází při jeho doplňování a změnách objemu působením teploty např. v létě. Dalším velmi běžným použitím v domácnosti je v digestořích a ve filtrech fritovacích hrnců.

V průmyslu se aktivní uhlí hojně využívá při výrobě pitné vody, záchytu těkavých látek v lakovnách, odbarvování kapalin, výrobě vody pro potravinářský průmysl, výrobě nealkoholického piva, dále pak v armádě, při výrobě ochranných prostředků, při čištění bioplynu, skládkového plynu, ale i zemního plynu, pro záchyt dioxinů se aktivní uhlí „vstřikuje“ spolu s dalšími látkami upravující pH do kouřových plynů ve spalovnách odpadů.

Literatura[editovat | editovat zdroj]