Cărbune brun. Din ce este făcut cărbunele? Care este formula chimică a cărbunelui Cărbunele tare caracteristicile generale chimie

Cărbunele în diferitele sale modificări poate avea o culoare de la maro la negru. Este un combustibil bun, deci este folosit la transformarea energiei termice în energie electrică. Se formează ca urmare a acumulării de masă vegetală și a trecerii proceselor fizice și chimice în ea.

Diverse modificări ale cărbunelui

Acumularea de pulpă de lemn în solul mlăștinos duce la formarea turbei, care este un precursor al cărbunelui. Formula turbei este destul de complexă, în plus, nu există un raport stoechiometric specific pentru acest tip de cărbune. Turba uscată este formată din atomi de carbon, hidrogen, oxigen, azot și sulf.

1. Cărbune brun sau lignit.
2. Bitum.
3. Antracit.

Produsul final al acestui lanț de transformări este grafitul solid sau carbonul asemănător grafitului, a cărui formulă este carbonul C pur.

Lemn carbonifer

Cu aproximativ 300 de milioane de ani în urmă, în perioada Carboniferului, cea mai mare parte a pământului de pe planeta noastră era acoperită cu păduri de ferigi gigantice. Treptat, aceste păduri s-au stins, iar lemnul s-a acumulat în solurile mlăștinoase pe care creșteau. Cantități mari de apă și murdărie au creat bariere în calea pătrunderii oxigenului, astfel încât lemnul mort nu s-a descompus.

Multă vreme, lemnul nou mort a acoperit straturi mai vechi, a căror presiune și temperatură au crescut treptat. Înrudit procese geologice a dus în cele din urmă la formarea zăcămintelor de cărbune.

Procesul de carbonatare

Termenul de „carbonizare” presupune transformări metamorfice ale carbonului asociate cu o creștere a grosimii straturilor lemnoase, mișcări și procese tectonice, precum și o creștere a temperaturii în funcție de adâncimea straturilor.

Creșterea presiunii se modifică în primul rând proprietăți fizice cărbune, a cărui formulă chimică rămâne neschimbată. În special, se modifică densitatea, duritatea, anizotropia optică și porozitatea. O creștere a temperaturii schimbă însăși formula cărbunelui către o creștere a conținutului de carbon și o scădere a oxigenului și a hidrogenului. Aceste procese chimice duc la o creștere a proprietăților de combustibil ale cărbunelui.

Această modificare a cărbunelui este foarte bogată în carbon, ceea ce duce la un coeficient de transfer termic ridicat și determină utilizarea lui în industria energetică ca principal combustibil.

Formula cărbunelui constă din substanțe bituminoase, a căror distilare permite separarea hidrocarbonaților aromatici și a unei substanțe cunoscute sub numele de cocs, care este utilizată pe scară largă în procesele metalurgice. Pe lângă compușii de bitum, cărbunele conține mult sulf. Acest element este principala sursă de poluare a aerului la arderea cărbunelui.

Cărbunele este de culoare neagră și arde încet, producând o flacără galbenă. Spre deosebire de cărbune brun, puterea sa calorică este mai mare și se ridică la 30-36 MJ/kg.

Formula cărbunelui are o compoziție complexă și conține mulți compuși de carbon, oxigen și hidrogen, precum și azot și sulf. O astfel de varietate de compuși chimici a devenit începutul dezvoltării unei întregi direcții în industria chimică– carbochimie.

În prezent, cărbunele a fost practic înlocuit cu gaze naturale și petrol, dar continuă să existe două domenii importante de utilizare:

• combustibilul principal la centralele termice;
• o sursă de cocs produsă prin arderea fără oxigen a cărbunelui în furnalele închise.

Cărbunele este o rocă sedimentară care se formează în formarea pământului. Cărbunele este un combustibil excelent. Se crede că acesta este cel mai mult aspect antic combustibil pe care l-au folosit strămoșii noștri îndepărtați.

Cum se formează cărbunele?

Pentru a forma cărbune, este nevoie de o cantitate imensă de materie vegetală. Și este mai bine dacă plantele se acumulează într-un singur loc și nu au timp să se descompună complet. Locul ideal pentru asta sunt mlaștinile. Apa din ele este săracă în oxigen, ceea ce împiedică viața bacteriilor.

Materia vegetală se acumulează în mlaștini. Fără a avea timp să putrezească complet, este comprimat de depunerile ulterioare de sol. Așa se obține turba - materialul sursă pentru cărbune. Următoarele straturi de sol par să sigileze turba din pământ. Ca urmare, este complet lipsit de oxigen și apă și se transformă într-o cusătură de cărbune. Acest proces este lung. Astfel, majoritatea rezervelor moderne de cărbune s-au format în epoca paleozoică, adică cu peste 300 de milioane de ani în urmă.

Caracteristici și tipuri de cărbune

(Cărbune brun)

Compoziția chimică a cărbunelui depinde de vârsta acestuia.

Cea mai tânără specie este cărbunele brun. Se află la o adâncime de aproximativ 1 km. Există încă multă apă în el - aproximativ 43%. Conține număr mare substante volatile. Se aprinde și arde bine, dar produce puțină căldură.

Cărbunele este un fel de „țăran de mijloc” în această clasificare. Se află la adâncimi de până la 3 km. Deoarece presiunea straturilor superioare este mai mare, conținutul de apă din cărbune este mai mic - aproximativ 12%, substanțe volatile - până la 32%, dar carbonul conține de la 75% la 95%. Este, de asemenea, inflamabil, dar arde mai bine. Și datorită cantității mici de umiditate dă mai multă căldură.

Antracit- o rasă mai veche. Se află la adâncimi de aproximativ 5 km. Conține mai mult carbon și practic nicio umiditate. Antracitul este un combustibil solid și nu se aprinde bine, dar căldura specifică de ardere este cea mai mare - până la 7400 kcal/kg.

(Cărbune antracit)

Cu toate acestea, antracitul nu este etapa finală de transformare a materiei organice. Când este expus la condiții mai severe, cărbunele se transformă în șuntita. La temperaturi mai ridicate se obține grafit. Și sub presiune ultra-înaltă, cărbunele se transformă în diamant. Toate aceste substanțe - de la plante la diamante - sunt făcute din carbon, doar structura moleculară este diferită.

Pe lângă principalele „ingrediente”, cărbunele include adesea diverse „roci”. Acestea sunt impurități care nu ard, ci formează zgură. Cărbunele conține și sulf, iar conținutul său este determinat de locul în care se formează cărbunele. Când este ars, reacţionează cu oxigenul şi formează acid sulfuric. Cu cât sunt mai puține impurități în compoziția cărbunelui, cu atât gradul său este mai mare.

Depozit de cărbune

Locația cărbunelui se numește bazin de cărbune. Există peste 3,6 mii de bazine carbonifere cunoscute în lume. Suprafața lor ocupă aproximativ 15% din suprafața pământului. Cel mai mare procent din rezervele mondiale de cărbune se află în Statele Unite - 23%. Pe locul doi se află Rusia, 13%. China închide primele trei țări cu 11%. Cele mai mari zăcăminte de cărbune din lume sunt situate în SUA. Acesta este bazinul carbonifer din Appalachi, ale cărui rezerve depășesc 1.600 de miliarde de tone.

În Rusia, cel mai mare bazin carbonifer este Kuznetsk, în regiunea Kemerovo. Rezervele Kuzbass se ridică la 640 de miliarde de tone.

Dezvoltarea zăcămintelor din Yakutia (Elginskoye) și Tyva (Elegestskoye) este promițătoare.

Exploatarea cărbunelui

În funcție de adâncimea apariției cărbunelui, se folosesc metode de exploatare închisă sau deschisă.

Metodă de exploatare închisă sau subterană. Pentru această metodă, se construiesc puțuri de mine și adăposturi. Puțurile de mine sunt construite dacă adâncimea cărbunelui este de 45 de metri sau mai mare. Un tunel orizontal duce din el - un adit.

Există 2 sisteme de exploatare închisă: exploatarea în încăperi și stâlpi și exploatarea cu pereți lungi. Primul sistem este mai puțin economic. Se foloseste numai in cazurile in care straturile descoperite sunt groase. Al doilea sistem este mult mai sigur și mai practic. Vă permite să extrageți până la 80% din rocă și să livrați uniform cărbunele la suprafață.

Metoda deschisă este utilizată atunci când cărbunele se află la mică adâncime. Pentru început, ei analizează duritatea solului, determină gradul de intemperii a solului și stratificarea stratului de acoperire. Dacă solul de deasupra straturilor de cărbune este moale, este suficientă utilizarea buldozerelor și a racletelor. Dacă stratul superior este gros, atunci sunt aduse excavatoare și dragline. Stratul gros de rocă tare care se află deasupra cărbunelui este explodat.

Aplicarea cărbunelui

Zona de utilizare a cărbunelui este pur și simplu enormă.

Sulful, vanadiul, germaniul, zincul și plumbul sunt extrase din cărbune.

Cărbunele în sine este un combustibil excelent.

Folosit în metalurgie pentru topirea fierului, în producția de fontă și oțel.

Cenușa obținută după arderea cărbunelui este folosită la producerea materialelor de construcție.

Din cărbune, după o prelucrare specială, se obține benzen și xilen, care sunt utilizate în producția de lacuri, vopsele, solvenți și linoleum.

Prin lichefierea cărbunelui se obține combustibil lichid de primă clasă.

Cărbunele este materia primă pentru producerea grafitului. La fel și naftalina și o serie de alți compuși aromatici.

În urma prelucrării chimice a cărbunelui, în prezent se obțin peste 400 de tipuri de produse industriale.

Un oraș fantomă fără cărbune. Acesta a fost japonezul Hashima. În anii 1930 a fost recunoscut ca fiind cel mai populat. 5.000 de oameni încap pe o bucată mică de pământ. Toți lucrau în producția de cărbune.

Insula s-a dovedit a fi literalmente făcută dintr-o sursă de piatră de energie. Cu toate acestea, până în anii 1970, rezervele de cărbune s-au epuizat.

Toată lumea a plecat. Tot ce a rămas a fost insula săpată și clădirile de pe ea. Turiștii și japonezii îl numesc pe Hashima o fantomă. Insula arată clar importanța cărbunelui și incapacitatea umanității de a trăi fără el. Nu există alternativă.

Există doar încercări de a o găsi. Prin urmare, să acordăm atenție eroului modern și nu perspectivelor vagi.

Descriere și proprietăți

Cărbune este o rocă de origine organică. Aceasta înseamnă că piatra este formată din rămășițele descompuse de plante și animale. Pentru ca acestea să formeze o grosime densă, este necesară acumularea și compactarea constantă.

Conditii potriviteîn fundul rezervoarelor. Unde există zăcăminte de cărbune, cândva erau mări și lacuri. Organismele moarte s-au scufundat în fund și au fost presate de coloana de apă. Așa s-a format. Cărbunele este o consecință a comprimării sale ulterioare sub presiunea nu numai a apei, ci și a noilor straturi de materie organică.

De bază rezerve de cărbune aparțin epocii paleozoice. Au trecut 280.000.000 de ani de la sfârșitul ei. Aceasta este epoca plantelor gigantice și a dinozaurilor, o abundență de viață pe planetă. Nu este de mirare că atunci s-au acumulat în mod deosebit depozitele organice.

Cel mai adesea, cărbunele s-a format în mlaștini. Apele lor au puțin oxigen, ceea ce împiedică descompunerea completă a materiei organice.

Pe plan extern zăcăminte de cărbune seamănă cu lemnul ars. Compoziția chimică a rocii este un amestec de compuși aromatici cu carbon molecular mare și substanțe volatile cu apă.

Impuritățile minerale sunt nesemnificative. Raportul dintre componente nu este stabil. În funcție de predominanța anumitor elemente, acestea se disting tipuri de cărbune. Principalele includ antracitul.

Varietatea maro de cărbune este saturată cu apă și, prin urmare, are o putere calorică scăzută. Se dovedește că roca nu este potrivită ca combustibil, precum piatra. Și cărbunele brun și-a găsit alte întrebuințări. Care?

Acestuia i se va acorda o atenție deosebită. Între timp, să ne dăm seama de ce roca saturată cu apă se numește maro. Motivul este culoarea.

Cărbunele este maroniu, fără strălucire, friabil. Din punct de vedere geologic, masa poate fi numită tânără. Adică, procesele de „fermentare” din acesta nu sunt finalizate. Prin urmare, piatra are o densitate redusă și în timpul arderii se formează o mulțime de substanțe volatile.

Cărbune fosil tip antracit - complet format. Este mai dens, mai dur, mai negru, strălucitor. Este nevoie de 40.000.000 de ani pentru ca roca maro să devină astfel. Antracitul conține o proporție mare de carbon – aproximativ 98%.

Desigur, transferul de căldură al cărbunelui negru este mare, ceea ce înseamnă că piatra poate fi folosită drept combustibil.

Formațiunile de cărbune se găsesc cel mai adesea în mlaștini

Specia brună în acest rol este folosită numai pentru încălzirea caselor private. Nu au nevoie de niveluri record de energie.

Tot ce este nevoie este ușurința în manipularea combustibilului, iar antracitul este problematic în acest sens. Aprinderea cărbunelui negru nu este ușoară. Producătorii și feroviarii s-au obișnuit. Costurile cu forța de muncă merită, deoarece nu este doar consumatoare de energie, dar și nu se sinterizează.

Cărbune tare - combustibil, a cărei ardere lasă cenușă. Din ce este făcută dacă materia organică se transformă în energie? Vă amintiți nota despre impuritățile minerale? Este componenta anorganică a pietrei care rămâne la fundul cuptoarelor.

O mulțime de cenușă a rămas în depozitul chinezesc din provincia Liuhuangou. Depozitele de antracit au ars acolo aproape 130 de ani. Incendiul a fost stins abia în 2004. În fiecare an erau arse 2.000.000 de tone de rocă.

Deci fă calculul cât cărbune pierdut. Materiile prime ar putea fi utile nu numai ca combustibil.

Aplicarea cărbunelui

Cărbunele se numește energie solară prinsă în piatră. Energia poate fi transformată. Nu trebuie sa fie termic.

Energia obținută din arderea rocii este transformată, de exemplu, în energie electrică. Temperatura de ardere a cărbunelui tipul maro aproape ajunge la 2.000 de grade. Pentru a obține energie electrică din antracit, va fi nevoie de aproximativ 3.000 de grade Celsius.

Cărbunele este folosit drept combustibil

Dacă vorbim despre rolul combustibil al cărbunelui, acesta este folosit nu numai în forma sa pură.

Laboratoarele au învățat cum să producă combustibil lichid și gazos din rocă organică, iar fabricile metalurgice au folosit de mult cocs.

Se obține prin încălzirea cărbunelui la 1.100 de grade fără oxigen. Coca-cola este un combustibil fără fum. Posibilitatea de a folosi brichete ca reductoare de minereu de fier este de asemenea importantă pentru metalurgiști. Așadar, coca-cola este utilă la turnare.

Coca-cola este folosit și ca agent de amestecare. Acesta este numele dat amestecului de elemente inițiale ale viitorului aliaj. Fiind slăbit de cocs, încărcătura este mai ușor de topit. Apropo, unele componente pentru aliaje sunt obținute și din antracit.

De asemenea, poate conține galiu ca impurități - metale rare care se găsesc rar în altă parte.

De asemenea, vor să cumpere cărbune pentru producția de materiale compozite carbon-grafit. Compozitele sunt mase formate din mai multe componente, cu o limită clară între ele.

Materialele create artificial sunt folosite, de exemplu, în aviație. Aici, compozitele cresc rezistența pieselor.

Masele de carbon pot rezista atât la temperaturi foarte ridicate, cât și la temperaturi scăzute și sunt folosite în stâlpi de sprijin rețele de contact.

În general, compozitele au devenit ferm stabilite în toate domeniile vieții. Lucrătorii feroviari le așează pe platforme noi.

Suporturile pentru structurile clădirilor sunt realizate din materii prime nanomodificate. În medicină, compozitele sunt folosite pentru a umple așchii în oase și alte daune care nu pot fi înlocuite cu proteze metalice. Aici ce fel de cărbune multifațete și multifuncționale.

Chimiștii au dezvoltat o metodă de producere a materialelor plastice din cărbune. În același timp, deșeurile nu dispar. Fracția de calitate scăzută este presată în brichete.

Acestea servesc drept combustibil, care este potrivit atât pentru casele particulare, cât și pentru atelierele industriale. Brichetele de combustibil conțin un minim de hidrocarburi. Ele, de fapt, sunt femelele valoroase în cărbune.

Din acesta puteți obține rășini pure de benzen, toluen, xilen și cumorane. Acestea din urmă, de exemplu, servesc drept bază pentru vopsea și lacurile și astfel de materiale decor interior camere, ca linoleum.

Unele hidrocarburi sunt aromatice. Oamenii sunt familiarizați cu mirosul de naftalină. Dar puțini oameni știu că este produs din cărbune.

În chirurgie, naftalina servește ca antiseptic. În gospodărie, substanța luptă cu moliile. În plus, naftalina poate proteja împotriva mușcăturilor unui număr de insecte. Printre aceștia: muște, tafan, cal.

In total, cărbune în saci cumpărare pentru producția a peste 400 de tipuri de produse.

Multe dintre ele sunt produse secundare obținute din producția de cocs. Interesant este că costul liniilor suplimentare este în general mai mare decât cel al cocsului.

Dacă luăm în considerare diferența medie dintre cărbune și bunurile obținute din acesta, aceasta este de 20-25 de ori.

Adică, producția este foarte profitabilă și se amortizează rapid. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că oamenii de știință caută tot mai multe tehnologii noi pentru prelucrarea rocii sedimentare. Trebuie să existe o ofertă pentru cererea în creștere. Hai să-l cunoaștem.

Exploatarea cărbunelui

Zăcămintele de cărbune se numesc bazine. Există peste 3.500 dintre ele în lume Suprafața totală a bazinelor este de aproximativ 15% din suprafața terenului. SUA are cel mai mult cărbune.

Acolo sunt concentrate 23% din rezervele lumii. Cărbune în Rusia– aceasta este 13% din rezervele totale. China are bronz. 11% din rocă este ascunsă în adâncurile sale.

Majoritatea sunt antracit. În Rusia, raportul dintre cărbune brun și negru este aproximativ același. În SUA predomină roca de tip brun, ceea ce reduce importanța depozitelor. În ciuda abundenței de cărbune brun, zăcămintele din SUA sunt uimitoare nu numai ca volum, ci și ca scară.

Numai rezervele din bazinul carbonifer din Appalachi se ridică la 1.600 de miliarde de tone. Cel mai mare bazin al Rusiei, prin comparație, stochează doar 640 de miliarde de tone de rocă. Vorbim despre câmpul Kuznetsk.

Este situat în regiunea Kemerovo. Mai multe bazine promițătoare au fost descoperite în Yakutia și Tyva. În prima regiune, zăcămintele au fost numite Elga, iar în a doua - Elegețian. Depozitele din Yakutia și Tyva sunt de tip închis. Adică roca nu este aproape de suprafață, ci la adâncime.

Este necesar să se construiască mine, aguri, puțuri. Este înălțător prețul cărbunelui. Dar amploarea depozitelor costă bani. În ceea ce privește bazinul Kuznetsk, acestea funcționează într-un sistem mixt. Aproximativ 70% din materiile prime sunt extrase din adâncuri prin metode hidraulice.

30% din cărbune este extras în mod deschis folosind buldozere. Sunt suficiente dacă roca se află aproape de suprafață și straturile de acoperire sunt libere.

Cărbunele este extras deschis și în China. Majoritatea zăcămintelor Chinei sunt situate departe în afara orașelor. Acest lucru nu a împiedicat însă ca unul dintre zăcăminte să provoace neplăceri populației țării. Acest lucru s-a întâmplat în 2010.

Beijingul și-a crescut drastic cererile de cărbune din Mongolia Interioară. Este considerată o provincie a Republicii Populare Chineze. Atât de multe camioane încărcate cu mărfuri au ieșit pe șosea încât Autostrada 110 a fost oprită aproape 10 zile. Blocajul a început pe 14 august și s-a rezolvat abia pe 25.

Adevărat, nu s-ar fi putut întâmpla fără lucrări la drumuri. Camioanele cu cărbune au înrăutățit situația. Autostrada 110 este un drum de stat. Deci, nu numai că cărbunele a fost întârziat în tranzit, dar și alte contracte erau amenințate.

Puteți găsi videoclipuri pe internet în care șoferii care conduc pe o autostradă chineză în august 2010 raportează că a fost nevoie de aproximativ 5 zile pentru a parcurge porțiunea de 100 de kilometri.

Cărbunele este unul dintre cei mai vechi combustibili cunoscuți de om. Și chiar și astăzi ocupă o poziție de lider în ceea ce privește volumul de utilizare. Motivul pentru aceasta este prevalența, ușurința de extracție, prelucrare și utilizare. Dar ce este el? Care este formula chimică a cărbunelui?

De fapt, această întrebare nu este în întregime corectă. Cărbunele nu este o substanță, este un amestec de diferite substanțe. Există multe, așa că este imposibil să se determine complet compoziția cărbunelui. Prin urmare, prin formula chimică a cărbunelui din acest articol ne vom referi mai degrabă la compoziția sa elementară și la câteva alte caracteristici.

Dar ce putem învăța despre starea acestei substanțe? Cărbunele se formează din rămășițele vegetale de-a lungul multor ani din cauza expunerii la temperaturi și presiuni ridicate. Și deoarece plantele sunt de natură organică, substanțele organice vor predomina în compoziția cărbunelui.

În funcție de vârsta și alte condiții de origine a cărbunelui, acesta este împărțit în mai multe tipuri. Fiecare tip diferă prin compoziția sa elementară, prezența impurităților și alte caracteristici importante.

Este cel mai tânăr tip de cărbune. Are chiar și o structură lemnoasă asemănătoare plantelor. Se formează direct din turbă la o adâncime de aproximativ 1 kilometru.

Acest tip de cărbune conține o cantitate destul de mare de umiditate: de la 20 la 40%. Când este expus la aer, se evaporă și cărbunele se sfărâmă în pulbere. În continuare vom vorbi despre compoziția chimică a acestui reziduu uscat. Cantitatea de impurități anorganice din cărbune brun este, de asemenea, mare și se ridică la 20-45%. Aceste impurități includ dioxid de siliciu, aluminiu, calciu și oxizi de fier. De asemenea, poate conține oxizi de metale alcaline.

Acest cărbune conține o mulțime de substanțe organice și anorganice volatile. Ele pot constitui până la jumătate din masa acestui tip de cărbune. Compoziția elementară, excluzând substanțele anorganice și volatile, este următoarea:

• Carbon 50-75%.
• Oxigen 26-37%.
• Hidrogen 3-5%.
• Azot 0-2%.
• Sulf 0,5-3%.

În ceea ce privește timpul de formare, acest tip de cărbune urmează după cărbune brun. Are o culoare neagră sau gri-negru, precum și o strălucire rășinoasă, uneori metalică.

Conținutul de umiditate al cărbunelui este mult mai mic decât al cărbunelui brun: doar 1-12%. Conținutul de substanțe volatile din cărbune variază foarte mult în funcție de locația exploatării. Poate fi minim (de la 2%), dar poate atinge valori asemănătoare cărbunelui brun (până la 48%). Compoziția elementară este următoarea:

• Carbon 75-92%.
• Hidrogen 2,5-5,7%.
• Oxigen 1,5-15%.
• Azot până la 2,7%.
• Sulf 0-4%.

Din aceasta putem concluziona că formula chimică a cărbunelui este alcătuită din mai mult carbon decât cea a cărbunelui brun. Da acest tip cărbunele ca combustibil mai bun.

Antracit

Antracitul este cea mai veche formă de cărbune fosil. Se caracterizează printr-o culoare neagră închisă și are un luciu metalic caracteristic. Acesta este cel mai bun cărbune în ceea ce privește cantitatea de căldură pe care o eliberează în timpul arderii.

Cantitatea de umiditate și substanțe volatile din el este foarte mică. Aproximativ 5-7% pentru fiecare indicator. Și compoziția elementară se caracterizează printr-un conținut extrem de ridicat de carbon:

• Carbon peste 90%.
• Hidrogen 1-3%.
• Oxigen 1-1,5%.
• Azot 1-1,5%.
• Sulf până la 0,8%.

Mai mult cărbune este conținut doar în grafit, care este o etapă ulterioară a coalificării antracitului.

Acest tip de cărbune nu este o fosilă, așa că are unele particularități în compoziția sa. Se produce prin încălzirea lemnului uscat la o temperatură de 450-500 oC fără acces la aer. Acest proces se numește piroliză. În timpul acestui proces, din lemn sunt eliberate o serie de substanțe: metanol, acetonă, acid acetic și altele, după care se transformă în cărbune. Apropo, arderea lemnului este și piroliză, dar din cauza prezenței oxigenului în aer, gazele eliberate se aprind. Aceasta este ceea ce determină prezența flăcărilor în timpul arderii.

Lemnul nu este omogen; are o mulțime de pori și capilare. O structură similară se păstrează parțial în cărbunele obținut din aceasta. Din acest motiv, are o capacitate bună de adsorbție și este folosit împreună cu cărbunele activ.

Umiditatea acestui tip de cărbune este foarte scăzută (aproximativ 3%), dar în timpul depozitării pe termen lung absoarbe umiditatea din aer, iar procentul de apă crește la 7-15%. Conținutul de impurități anorganice și substanțe volatile este reglementat de GOST și nu trebuie să depășească 3%, respectiv 20%. Compoziția elementară depinde de tehnologia de producție și arată aproximativ astfel:

• Carbon 80-92%.
• Oxigen 5-15%.
• Hidrogen 4-5%.
• Azot ~0%.
• Sulf ~0%.

Formula chimică a cărbunelui arată că din punct de vedere al conținutului de carbon este aproape de piatră, dar în plus are doar o cantitate mică de elemente inutile pentru ardere (sulf și azot).

Cărbune activ

Cărbunele activ este un tip de cărbune cu o suprafață specifică mare a porilor, ceea ce îl face chiar mai absorbant decât lemnul. Materiile prime pentru producerea sa sunt cărbunele și cărbunele, precum și cojile de nucă de cocos. Material sursă supus unui proces de activare. Esența sa este deschiderea porilor înfundați folosind soluții de temperatură ridicată, electroliți sau vapori de apă.

În timpul procesului de activare, doar structura substanței se modifică, prin urmare formula chimică a cărbunelui activ este identică cu compoziția materiilor prime din care a fost făcut. Conținutul de umiditate al cărbunelui activ depinde de suprafața specifică a porilor și este de obicei mai mic de 12%.

Din ce este făcut cărbunele? Care este formula chimică a cărbunelui - totul despre călătoria la șantier

Structura

Productie

Clasificare

Caracteristici principale

Aplicații

Regenerare

Poveste

Carbonut cărbune activ

Documentare

Materii prime și compoziție chimică

Cărbunele activat (sau activat) (din latinescul carbo activatus) este un adsorbant - o substanță cu o structură poroasă foarte dezvoltată, care este obținută din diferite materiale care conțin carbon de origine organică, cum ar fi cărbune, cocs de cărbune, cocs de petrol, nucă de cocos. scoici, nuc, sâmburi de caise, măsline și altele culturi de fructe. Cărbunele activat (carbolen), fabricat din coji de nucă de cocos, este considerat a fi cel mai bun din punct de vedere al calității curățării și al duratei de viață, iar datorită rezistenței sale ridicate poate fi regenerat de multe ori.

Din punct de vedere chimic, cărbunele activat este una dintre formele de cărbune cu o structură imperfectă care practic nu conține impurități. Cărbunele activat are 87-97% în greutate carbon și poate conține, de asemenea, hidrogen, oxigen, azot, sulf și alte substanțe. În compoziția sa chimică, cărbunele activ este similar cu grafitul, un material folosit, printre altele, în creioanele obișnuite. Cărbunele activat, diamantul, grafitul sunt toate forme diferite de carbon care practic nu conțin impurități. După caracteristicile lor structurale, carbonii activați aparțin grupului de soiuri microcristaline de carbon - acestea sunt cristalite de grafit formate din planuri de 2-3 nm lungime, care la rândul lor sunt formate din inele hexagonale. Cu toate acestea, orientarea planurilor individuale ale rețelei unul față de celălalt, tipică pentru grafit, este perturbată în carbonii activi - straturile sunt deplasate aleatoriu și nu coincid în direcția perpendiculară pe planul lor. Pe lângă cristaliții de grafit, carbonii activați conțin de la una până la două treimi carbon amorf, alături de acesta există și heteroatomi. O masă eterogenă formată din cristalite de grafit și carbon amorf determină structura poroasă unică a cărbunelui activ, precum și proprietățile fizico-mecanice și de adsorbție ale acestora. Prezența oxigenului legat chimic în structura carbonilor activi, care formează compuși chimici de suprafață de natură bazică sau acidă, afectează semnificativ proprietățile lor de adsorbție. Conținutul de cenușă al cărbunelui activ poate fi de 1-15%, uneori este redus la 0,1-0,2%.

Structura

Cărbunele activ are un număr foarte mare de pori și, prin urmare, are o suprafață foarte mare, drept urmare are o adsorbție mare (1 g de cărbune activ, în funcție de tehnologia de fabricație, are o suprafață de la 500 la 1500 m2). Exact nivel înalt porozitatea face ca carbonul activat să fie „activat”. O creștere a porozității cărbunelui activ are loc în timpul unui tratament special - activare, care crește semnificativ suprafața de adsorbție.

În cărbunii activați se disting macro-, mezo- și micropori. În funcție de dimensiunea moleculelor care trebuie reținute pe suprafața cărbunelui, cărbunele trebuie să fie produs cu diferite rapoarte de dimensiune a porilor. Porii din cărbune activ sunt clasificați în funcție de dimensiunile lor liniare - X (jumătate de lățime - pentru un model de por cu fante, rază - pentru unul cilindric sau sferic):

• X<= 0,6-0,7 нм - микропоры;
• 0,6-0,7 < Х < 1,5-1,6 нм - супер- микропоры;
• 1,5-1,6 < Х < 100-200 нм - мезопоры;
• X > 100-200 nm - macropori.

Adsorbția în micropori (volum specific 0,2-0,6 cm 3 /g și 800-1000 m 2 /g), comparabilă ca mărime cu moleculele adsorbite, se caracterizează în principal printr-un mecanism de umplere volumetrică. În mod similar, adsorbția are loc și în supermicropori (volum specific 0,15-0,2 cm 3 /g) - zone intermediare dintre micropori și mezopori. În această regiune, proprietățile microporilor degenerează treptat și apar proprietățile mezoporilor. Mecanismul de adsorbție în mezopori constă în formarea secvențială a straturilor de adsorbție (adsorbția polimoleculară), care se termină cu umplerea porilor conform mecanismului de condensare capilară. Pentru cărbunii activi obişnuiţi, volumul specific al mezoporilor este de 0,02-0,10 cm3/g, suprafaţa specifică este de 20-70 m2/g; totuşi, pentru unii cărbuni activi (de exemplu, cei de strălucire), aceste cifre pot ajunge la 0,7 cm 3 /g, respectiv 200-450 m 2 /g. Macroporii (volum specific și respectiv suprafață, 0,2-0,8 cm 3 /g și 0,5-2,0 m 2 /g) servesc drept canale de transport care aduc moleculele de substanțe absorbite în spațiul de adsorbție al granulelor de cărbune activ. Micro- și mezoporii alcătuiesc cea mai mare parte a suprafeței cărbunelui activ, în consecință, ei aduc cea mai mare contribuție la proprietățile lor de adsorbție.
Microporii sunt deosebit de potriviți pentru adsorbția moleculelor de dimensiuni mici, în timp ce mezoporii sunt deosebit de potriviți pentru adsorbția de molecule organice mai mari. Influența determinantă asupra structurii porilor cărbunelui activ este exercitată de materia primă din care sunt produși. Carbonii activați pe bază de coajă de nucă de cocos sunt caracterizați printr-o proporție mai mare de micropori, iar carbonii activați pe bază de cărbune sunt caracterizați printr-o proporție mai mare de mezopori. O proporție mare de macropori este caracteristică cărbunelui activ pe bază de lemn. În cărbunele activ, de regulă, există toate tipurile de pori, iar curba diferențială a distribuției lor de volum în funcție de dimensiune are 2-3 maxime. În funcție de gradul de dezvoltare a supermicroporilor, carbonii activați se disting cu o distribuție îngustă (acești pori sunt practic absenți) și largi (substanțial dezvoltați).

În porii cărbunelui activat, există atracție intermoleculară, ceea ce duce la apariția unor forțe de adsorbție (forțe Van der Waals), care în natură sunt similare cu forța gravitațională, cu singura diferență că acționează la nivel molecular și nu. la nivel astronomic. Aceste forțe determină o reacție asemănătoare unei reacții de precipitare, în care substanțele adsorbite pot fi îndepărtate din fluxurile de apă sau gaze. Moleculele de poluanți îndepărtați sunt reținute pe suprafața cărbunelui activat de forțele intermoleculare van der Waals. În acest fel, cărbunii activați îndepărtează contaminanții din substanțele care se purifică (spre deosebire, de exemplu, de albire, unde moleculele de impurități colorate nu sunt îndepărtate, ci sunt transformate chimic în molecule incolore).
Reacții chimice pot apărea și între substanțele adsorbite și suprafața cărbunelui activ. Aceste procese se numesc adsorbție chimică sau chemisorbție, dar practic procesul de adsorbție fizică are loc prin interacțiunea cărbunelui activ și a substanței adsorbite. Chimisorbția este utilizată pe scară largă în industrie pentru purificarea gazelor, degazarea, separarea metalelor, precum și în cercetarea stiintifica. Adsorbția fizică este reversibilă, adică substanțele adsorbite pot fi separate de suprafață și readuse la starea inițială în anumite condiții. În chimisorbție, substanța adsorbită este conectată la suprafață prin legături chimice, schimbându-l proprietăți chimice. Chemisorbția nu este reversibilă.

Unele substanțe sunt slab adsorbite pe suprafața cărbunelui activ obișnuit. Aceste substanțe includ amoniacul, dioxidul de sulf, vaporii de mercur, hidrogenul sulfurat, formaldehida, clorul și cianura de hidrogen. Pentru a elimina eficient astfel de substanțe, se folosesc cărbuni activi impregnați cu substanțe chimice speciale. Cărbunii activi impregnați sunt utilizați în aplicații specializate în purificarea aerului și a apei, în aparate respiratorii, în scopuri militare, în industria nucleară etc.

Productie

Cuptoare de diferite tipuri și modele sunt folosite pentru a produce cărbune activ. Cele mai răspândite sunt: ​​cuptoarele rotative cu mai multe rafturi, cu arbore, orizontale și verticale, precum și reactoarele cu pat fluidizat. Proprietățile de bază ale carbonului activ și, mai ales, structura poroasă sunt determinate de tipul de materie primă inițială care conține carbon și de metoda de prelucrare a acesteia. În primul rând, materiile prime care conțin carbon sunt zdrobite până la o dimensiune de particule de 3-5 cm, apoi supuse carbonizării (pirolizei) - prăjire la temperatură ridicată într-o atmosferă inertă, fără acces la aer pentru a elimina substanțele volatile. În etapa de carbonizare, se formează cadrul viitorului carbon activ - porozitate și rezistență primară.

Cu toate acestea, carbonul carbonizat rezultat (carbonatul) are proprietăți de adsorbție slabe, deoarece dimensiunile porilor lui sunt mici și suprafața internă este foarte mică. Prin urmare, carbonatul este supus activării pentru a obține o structură specifică a porilor și pentru a îmbunătăți proprietățile de adsorbție. Esența procesului de activare este deschiderea porilor care se află în stare închisă în materialul de carbon. Acest lucru se face fie termochimic: materialul este preimpregnat cu o soluție de clorură de zinc ZnCl 2, carbonat de potasiu K 2 CO 3 sau alți compuși și încălzit la 400-600 ° C fără acces la aer sau, cel mai comun mod de a tratament - cu abur supraîncălzit sau dioxid de carbon CO 2 sau amestecul acestora la o temperatură de 700-900 ° C în condiții strict controlate.
Activarea cu vapori de apă este oxidarea produselor carbonizate la produse gazoase în conformitate cu reacția - C + H 2 O -> CO + H 2; sau cu un exces de vapori de apă - C + 2H 2 O -> CO 2 + 2H 2. O tehnică răspândită este de a furniza o cantitate limitată de aer în aparat pentru activare simultan cu abur saturat. O parte din cărbune arde și temperatura necesară este atinsă în spațiul de reacție. Randamentul de cărbune activ în această variantă de proces este redus semnificativ. Cărbunele activat este, de asemenea, produs prin descompunerea termică a polimerilor sintetici (de exemplu, clorură de poliviniliden).

Activarea cu vapori de apă face posibilă obținerea de cărbuni cu o suprafață internă de până la 1500 m 2 per gram de cărbune. Datorită acestei suprafețe uriașe, carbonii activați sunt adsorbanți excelenți. Cu toate acestea, nu toată această zonă poate fi disponibilă pentru adsorbție, deoarece moleculele mari de substanțe adsorbite nu pot pătrunde în porii mici. În timpul procesului de activare se dezvoltă porozitatea necesară și suprafața specifică și are loc o scădere semnificativă a masei substanței solide, numită burnout.

Ca rezultat al activării termochimice, se formează cărbune activ gros poros, care este folosit pentru albire. Ca urmare a activării aburului, se formează cărbune activ fin poros, care este folosit pentru curățare.

În continuare, cărbunele activ este răcit și supus sortării și cernerii preliminare, unde nămolul este cernut, apoi, în funcție de necesitatea obținerii parametrilor specificati, cărbunele activat este supus unei prelucrări suplimentare: spălare acidă, impregnare (impregnare cu diverse substanțe chimice), măcinare și uscare. După care cărbunele activ este ambalat în ambalaje industriale: saci sau big bag.

Clasificare

Cărbunele activat se clasifică după tipul de materie primă din care este fabricat (cărbune, lemn, nucă de cocos etc.), după metoda de activare (termochimică și abur), după scop (gaz, recuperare, strălucire și cărbune purtători de substanțe chimice). catalizatori absorbanți), precum și prin forma de eliberare. În prezent, cărbunele activ este disponibil în principal sub următoarele forme:

• cărbune activ sub formă de pulbere,
• cărbune activ granular (particule zdrobite, de formă neregulată),
• carbon activ turnat,
• carbon activ extrudat (granule cilindrice),
• tesatura impregnata cu carbon activ.

Cărbunele activ sub formă de pulbere are particule mai mici de 0,1 mm (mai mult de 90% compozitia generala). Carbonul pulbere este utilizat pentru curățarea industrială a lichidelor, inclusiv curățarea de uz casnic și industrial apa reziduala. După adsorbție, cărbunele sub formă de pulbere trebuie separat de lichidele care urmează să fie tratate prin filtrare.

Particule granulare de cărbune activat cu dimensiuni cuprinse între 0,1 și 5 mm (mai mult de 90% din compoziție). Cărbunele activat granular este utilizat pentru purificarea lichidelor, în principal pentru purificarea apei. La purificarea lichidelor, cărbunele activ este plasat în filtre sau absorbante. Cărbunii activați cu particule mai mari (2-5 mm) sunt utilizați pentru purificarea aerului și a altor gaze.

Cărbunele activ turnat este cărbune activ sub formă de diferite forme geometrice, în funcție de aplicație (cilindri, tablete, brichete etc.). Carbonul turnat este folosit pentru a purifica diferite gaze și aer. La purificarea gazelor, carbonul activ este plasat și în filtre sau adsorbere.

Carbonul extrudat este produs cu particule sub formă de cilindri cu un diametru de 0,8 până la 5 mm, de regulă, impregnate (înmuiate) cu substanțe chimice speciale și utilizate în cataliză.

Țesăturile impregnate cu carbon sunt disponibile în diferite forme și dimensiuni și sunt cel mai adesea folosite pentru purificarea gazelor și a aerului, de exemplu în filtrele de aer ale automobilelor.

Caracteristici principale

Dimensiunea granulometrică (granulometrie) este dimensiunea părții principale a granulelor de carbon activ. Unitate de măsură: milimetri (mm), mesh USS (american) și mesh BSS (engleză). Un tabel rezumat al conversiei dimensiunii particulelor de plasă USS în milimetri (mm) este dat în fișierul corespunzător.

Densitatea în vrac este masa de material care umple o unitate de volum sub influența propriei greutăți. Unitatea de măsură este gramul pe centimetru cub (g/cm3).

Suprafața este aria suprafeței unui solid împărțită la masa acestuia. Unitatea de măsură este metru pătrat în gram de cărbune (m2/g).

Duritate (sau rezistență) - toți producătorii și consumatorii de cărbune activ folosesc metode semnificativ diferite pentru a determina rezistența. Majoritatea metodelor se bazează pe următorul principiu: o probă de cărbune activat este supusă unei solicitări mecanice, iar măsura rezistenței este cantitatea de fracție fină sau măcinare de dimensiune medie produsă în timpul distrugerii cărbunelui. Cantitatea de cărbune nedistrus în procente (%) este luată ca măsură de rezistență.

Umiditate - cantitatea de umiditate conținută în cărbune activ. Unitatea de măsură este procentul (%).

Conținutul de cenușă este cantitatea de cenușă (uneori considerată doar solubilă în apă) din cărbune activ. Unitatea de măsură este procentul (%).

pH-ul unui extract apos este valoarea pH-ului unei soluții apoase după fierberea unei probe de cărbune activ în ea.

Acțiune de protecție - măsurarea timpului de adsorbție a unui anumit gaz de către cărbune înainte ca concentrația minimă de gaz să înceapă să treacă prin stratul de cărbune activ. Acest test este utilizat pentru cărbunii utilizați pentru purificarea aerului. Cel mai adesea, cărbunele activ este testat pentru benzen sau tetraclorură de carbon (alias tetraclorură de carbon CCl 4).

Adsorbția CTC (adsorbție pe tetraclorura de carbon) - tetraclorura de carbon este trecută printr-un volum de cărbune activ, saturația are loc la o masă constantă, apoi se obține cantitatea de abur adsorbită, raportată la proba de cărbune în procente (%).

Indicele de iod (adsorbția iodului, numărul de iod) este cantitatea de iod în miligrame care poate adsorbi 1 gram de cărbune activ, sub formă de pulbere, dintr-o soluție apoasă diluată. Unitate de măsură - mg/g.

Adsorbția albastru de metilen este numărul de miligrame de albastru de metilen absorbit de un gram de cărbune activ dintr-o soluție apoasă. Unitate de măsură - mg/g.

Decolorarea melasei (numărul sau indicele melasei, indicator pentru melasă) - cantitatea de cărbune activat în miligrame necesară pentru clarificarea cu 50% a unei soluții standard de melasă.

Aplicații

Cărbunele activat absoarbe bine substanțele organice, cu molecule înalte, cu structură nepolară, de exemplu: solvenți (hidrocarburi clorurate), coloranți, ulei etc. Capacitățile de adsorbție cresc odată cu scăderea solubilității în apă, cu o nepolaritate mai mare a structurii și crescând greutate moleculară. Cărbunii activați sunt buni la adsorbția vaporilor de substanțe cu puncte de fierbere relativ ridicate (de exemplu, benzenul C 6 H 6), și mai puțin pentru compușii volatili (de exemplu, amoniacul NH 3). La presiuni relative de vapori p p /p us mai mici de 0,10-0,25 (p p este presiunea de echilibru a substanței adsorbite, p us este presiunea vaporilor saturați), cărbunele activ absoarbe ușor vaporii de apă. Cu toate acestea, când p p /p us este mai mare de 0,3-0,4, se observă o adsorbție vizibilă, iar în cazul p p /p us = 1, aproape toți microporii sunt umpluți cu vapori de apă. Prin urmare, prezența lor poate complica absorbția substanței țintă.

Cărbunele activat este utilizat pe scară largă ca adsorbant care absoarbe vapori din emisiile de gaze (de exemplu, la curățarea aerului din sulfura de carbon CS 2), captând vapori de solvenți volatili în scopul recuperării acestora, pentru purificarea soluțiilor apoase (de exemplu, siropurile de zahăr). și băuturi alcoolice), apă potabilă și apă uzată, în măști de gaz, în tehnologia vidului, de exemplu, pentru crearea pompelor de sorbție, în cromatografia de adsorbție pe gaze, pentru umplerea absorbanților de mirosuri în frigidere, purificarea sângelui, absorbția substanțelor nocive din. tractul gastrointestinal etc. Cărbunele activat poate fi, de asemenea, un purtător de aditivi catalitici și un catalizator de polimerizare. Pentru a conferi proprietăți catalitice carbonului activat, se adaugă aditivi speciali la macro- și mezopori.

Odată cu dezvoltarea producției industriale de cărbune activ, utilizarea acestui produs crește constant. În prezent, cărbunele activ este folosit în multe procese de purificare a apei, industria alimentară și tehnologii chimice. În plus, tratarea gazelor reziduale și a apelor uzate se bazează în principal pe adsorbția de cărbune activ. Și odată cu dezvoltarea tehnologiei nucleare, cărbunele activ este principalul adsorbant al gazelor radioactive și al apelor uzate la centralele nucleare. În secolul XX, utilizarea cărbunelui activat a apărut în procese medicale complexe, precum hemofiltrarea (purificarea sângelui cu cărbune activ). Se folosește cărbune activ:

Apa este clasificată ca ape uzate, ape subterane și apă potabilă. O trăsătură caracteristică a acestei clasificări este concentrația de poluanți, care pot fi solvenți, pesticide și/sau hidrocarburi halogenate, cum ar fi hidrocarburile clorurate. Se disting următoarele intervale de concentrație, în funcție de solubilitate:

• 10-350 g/litru pt apă potabilă,
• 10-1000 g/litru pentru apele subterane,
• 10-2000 g/litru pentru apa uzata.

Tratarea apei piscinelor nu se încadrează în această clasificare, deoarece aici avem de-a face cu declorarea și deozonarea, și nu cu eliminarea pură prin adsorbție a poluantului. Declorarea și deozonarea sunt aplicate eficient în tratarea apei piscinei folosind cărbune activat de coajă de nucă de cocos, care are avantajul unei suprafețe mari de adsorbție și, prin urmare, are un efect de declorinare excelent cu densitate mare. Densitatea mare permite curgerea inversă fără spălarea cărbunelui activ din filtru.

Cărbunele activat granular este utilizat în sistemele fixe de adsorbție staționară. Apa contaminată curge printr-un strat permanent de cărbune activ (în principal de sus în jos). Pentru ca acest sistem de adsorbție să funcționeze liber, apa trebuie să fie lipsită de orice particule solide. Acest lucru poate fi garantat printr-un pretratament adecvat (de exemplu, filtru de nisip). Particulele care intră în filtrul staționar pot fi îndepărtate prin contracurent al sistemului de adsorbție.

Cu multe procesele de productie sunt emise gaze nocive. Aceste substanțe toxice nu trebuie eliberate în aer. Cele mai frecvente substanțe toxice găsite în aer sunt solvenții, care sunt necesari pentru producerea materialelor de zi cu zi. Pentru separarea solvenților (în principal hidrocarburi, cum ar fi hidrocarburile clorurate), cărbunele activ poate fi folosit cu succes datorită proprietăților sale hidrofuge.

Purificarea aerului este împărțită în purificarea poluării aerului și recuperarea solvenților în funcție de cantitatea și concentrația de poluant din aer. La concentrații mari, este mai ieftin să se recupereze solvenții din cărbunele activ (de exemplu, prin abur). Dar dacă substanțele toxice există în concentrații foarte mici sau într-un amestec care nu poate fi reutilizat, se folosește cărbune activ turnat de unică folosință. Cărbunele activ turnat este utilizat în sistemele staționare de adsorbție. Fluxurile de ventilație contaminate trec printr-un strat permanent de cărbune într-o direcție (în principal de jos în sus).

Unul dintre principalele domenii de aplicare a cărbunelui activ impregnat este purificarea gazelor și a aerului. Aerul poluat ca urmare a multor procese tehnice conține substanțe toxice care nu pot fi îndepărtate complet de cărbunele activ convențional. Aceste substanțe toxice, în mare parte anorganice sau instabile, substanțe polare, pot fi foarte toxice chiar și la concentrații scăzute. În acest caz, se utilizează cărbune activ impregnat. Uneori, prin diferite reacții chimice intermediare între componenta poluantă și substanța activă din cărbunele activ, poluantul poate fi îndepărtat complet din aerul poluat. Carbonii activați sunt impregnați (impregnați) cu argint (pentru purificarea apei potabile), iod (pentru purificarea de dioxid de sulf), sulf (pentru purificarea de mercur), alcalii (pentru purificarea de acizi și gaze gazoase - clor, dioxid de sulf, azot). dioxid etc. etc.), acid (pentru curățarea de alcalii gazoase și amoniac).

Regenerare

Deoarece adsorbția este un proces reversibil și nu modifică suprafața sau compozitia chimica cărbune activ, contaminanții pot fi îndepărtați din cărbune activ prin desorbție (eliberare de substanțe adsorbite). Forța van der Wals, care este principala forță motrice în adsorbție, este slăbită, așa că sunt utilizate trei metode tehnice pentru a permite îndepărtarea contaminantului de pe suprafața cărbunelui:

• Metoda fluctuației temperaturii: efectul forței van der Wals scade pe măsură ce temperatura crește. Temperatura crește din cauza unui flux fierbinte de azot sau a unei creșteri a presiunii aburului la o temperatură de 110-160 °C.
• Metoda de oscilație a presiunii: Pe măsură ce presiunea parțială scade, efectul forței Van Der Wals scade.
• Extracție - desorbție în faze lichide. Substanțele adsorbite sunt îndepărtate chimic.

Toate aceste metode au dezavantaje, deoarece substanțele adsorbite nu pot fi îndepărtate complet de pe suprafața cărbunelui. O cantitate semnificativă de poluant rămâne în porii cărbunelui activ. Când se utilizează regenerarea cu abur, 1/3 din toate substanțele adsorbite rămân încă în cărbunele activ.

Regenerarea chimică se referă la tratarea unui sorbent cu reactivi organici sau anorganici lichizi sau gazoși la o temperatură, de obicei nu mai mare de 100 °C. Atât absorbanții de carbon cât și cei fără carbon sunt regenerați chimic. Ca urmare a acestui tratament, sorbatul fie este desorbit fără modificări, fie produsele interacțiunii sale cu agentul de regenerare sunt desorbite. Regenerarea chimică are loc adesea direct în aparatul de adsorbție. Majoritatea metodelor de regenerare chimică sunt foarte specializate pentru un anumit tip de sorbat.

Regenerarea termică la temperatură joasă este tratarea sorbantului cu abur sau gaz la 100-400 °C. Această procedură este destul de simplă și în multe cazuri se efectuează direct în absorbante. Datorită entalpiei sale mari, vaporii de apă sunt folosiți cel mai adesea pentru regenerarea termică la temperatură scăzută. Este sigur și disponibil în producție.

Regenerarea chimică și regenerarea termică la temperatură scăzută nu asigură recuperarea completă a carbonului de adsorbție. Regenerarea termică este un proces foarte complex, în mai multe etape, care afectează nu numai sorbatul, ci și sorbentul în sine. Regenerarea termică este aproape de tehnologia de producere a cărbunelui activ. În timpul carbonizării diferitelor tipuri de sorbați pe cărbune, majoritatea impurităților se descompun la 200-350 °C, iar la 400 °C aproximativ jumătate din adsorbatul total este de obicei distrus. CO, CO 2 , CH 4 - principalii produși de descompunere ai sorbatului organic sunt eliberați atunci când sunt încălziți la 350 - 600°C. În teorie, costul unei astfel de regenerări este de 50% din costul noului cărbune activ. Acest lucru indică necesitatea de a continua căutarea și dezvoltarea de noi metode extrem de eficiente pentru regenerarea absorbanților.

Reactivare - regenerarea completă a cărbunelui activ folosind abur la o temperatură de 600 °C. Poluantul este ars la această temperatură fără a arde cărbune. Acest lucru este posibil datorită concentrației scăzute de oxigen și prezenței unei cantități semnificative de abur. Vaporii de apă reacţionează selectiv cu substanţele organice adsorbite care sunt foarte reactive în apă la aceste temperaturi ridicate, rezultând o combustie completă. Cu toate acestea, arderea minimă a cărbunelui nu poate fi evitată. Această pierdere trebuie compensată cu cărbune nou. După reactivare, se întâmplă adesea ca cărbunele activ să prezinte o suprafață internă mai mare și o reactivitate mai mare decât cărbunele original. Aceste fapte se datorează formării de pori suplimentari și a contaminanților de cocsificare în cărbunele activ. Structura porilor se schimbă și ea - cresc. Reactivarea se realizează într-un cuptor de reactivare. Există trei tipuri de cuptoare: cuptoare rotative, cuptoare cu arbore și cuptoare cu debit variabil de gaz. Cuptorul cu debit variabil de gaz are avantaje datorită arderii reduse și pierderilor prin frecare. Cărbunele activ este încărcat în fluxul de aer și gazele de ardere pot fi transportate în sus prin grătar. Cărbunele activat devine parțial fluid datorită fluxului intens de gaz. Gazele transportă, de asemenea, produse de ardere atunci când sunt reactivate din cărbunele activ în post-arzător. Se adaugă aer la postcombustie, astfel încât gazele care nu au fost complet aprinse pot fi acum arse. Temperatura crește până la aproximativ 1200 °C. După ardere, gazul curge către mașina de spălat cu gaz, în care gazul este răcit la o temperatură între 50-100 °C ca urmare a răcirii cu apă și aer. În această celulă acid clorhidric, care este format din clorhidrocarburi adsorbite din cărbune activat purificat, este neutralizat de hidroxid de sodiu. Datorită temperaturii ridicate și răcirii rapide, nu are loc formarea de gaze toxice (cum ar fi dioxine și furani).

Poveste

Cea mai veche referire istorică la utilizarea cărbunilor datează din India antică, unde scripturile sanscrite afirmau că apa potabilă trebuie mai întâi să fie trecută prin cărbune, păstrată în vase de cupru și expusă la lumina soarelui.

Unic și proprietăți benefice cărbunii erau cunoscuți și în Egiptul Antic, unde cărbunele era folosit în scopuri medicinale încă din anul 1500 î.Hr. e.

Vechii romani foloseau și cărbunele pentru a purifica apa de băut, berea și vinul.

La sfârșitul secolului al XVIII-lea, oamenii de știință știau că carbolina era capabilă să absoarbă diferite gaze, vapori și substanțe dizolvate. În viața de zi cu zi, oamenii au observat: dacă, atunci când fierbe apa, câțiva cărbuni sunt aruncați într-o tigaie în care cina a fost gătită anterior, atunci gustul și mirosul alimentelor dispar. De-a lungul timpului, cărbunele activ a început să fie folosit pentru purificarea zahărului, pentru captarea benzinei în gazele naturale, pentru vopsirea țesăturilor și tăbăcirea pieilor.

În 1773, chimistul german Karl Scheele a raportat adsorbția gazelor pe cărbune. Mai târziu s-a descoperit că cărbunele poate decolora și lichidele.

În 1785, farmacistul din Sankt Petersburg T. E. Lovitz, care mai târziu a devenit academician, a atras mai întâi atenția asupra capacității cărbunelui activ de a purifica alcoolul. Ca urmare a experimentelor repetate, el a descoperit că, chiar și simpla agitare a vinului cu pulbere de cărbune, face posibilă obținerea unei băuturi mult mai pure și de calitate superioară.

În 1794, cărbunele a fost folosit pentru prima dată într-o fabrică de zahăr din Anglia.

În 1808, cărbunele a fost folosit pentru prima dată în Franța pentru a clarifica siropul de zahăr.

În 1811, în timpul preparării cremei pentru pantofi negri, a fost descoperită capacitatea de albire a carbonului osos.

În 1830, un farmacist, făcând un experiment pe el însuși, a ingerat un gram de stricnină și a rămas în viață pentru că a înghițit simultan 15 grame de cărbune activ, care a absorbit această otravă puternică.

În 1915, prima mască de gaz cu carbon filtrant din lume a fost inventată în Rusia de omul de știință rus Nikolai Dmitrievich Zelinsky. În 1916 a fost adoptat de armatele Antantei. Principalul material de absorbție din el a fost cărbunele activ.

Producția industrială de cărbune activ a început la începutul secolului al XX-lea. În 1909, în Europa a fost produs primul lot de cărbune activ sub formă de pulbere.

În timpul Primului Război Mondial, cărbunele activ din cojile de nucă de cocos a fost folosit pentru prima dată ca adsorbant în măștile de gaz.

În prezent, cărbunele activ este unul dintre cele mai bune materiale de filtrare.

Carbonut cărbune activ

Compania ofera gamă largă carbonut carbuni activi, care s-au dovedit într-o mare varietate de procese tehnologice si zone industriale:

• Carbonut WT pentru purificarea lichidelor și a apei (apa solului, reziduală și potabilă, precum și pentru tratarea apei),
• Carbonut VP pentru purificarea diferitelor gaze și aer,
• Carbonut GC pentru extracția aurului și a altor metale din soluții și paste în industria minieră și motelurgică,
• Carbonut CF pentru filtre de tigari.

Cărbunele activ din nucă de cocos este produs exclusiv din coji de nucă de cocos, deoarece cărbunele activ din nucă de cocos are cea mai bună calitate de curățare și cea mai mare capacitate de absorbție (datorită prezenței mai multor pori și, în consecință, unei suprafețe mai mari), cea mai lungă durată de viață (datorită duritate și posibilitatea regenerării repetate), lipsa desorbției substanțelor absorbite și conținut scăzut de cenușă.

Cărbunele activ carbonut este produs din 1995 în India folosind echipamente automate și de înaltă tehnologie. Producția are o locație importantă din punct de vedere strategic, în primul rând, în imediata apropiere a sursei de materii prime - nucă de cocos, și în al doilea rând, în imediata apropiere a portului maritim. Nuca de cocos crește pe tot parcursul anului, oferind o sursă neîntreruptă de materii prime de calitate în cantități mari, cu costuri minime de livrare. Apropierea porturilor maritime evită, de asemenea, costuri suplimentare de logistică. Toate etapele ciclului tehnologic în producția de cărbune activ Carbonut sunt strict controlate: aceasta include selecția atentă a materiilor prime de intrare, controlul parametrilor de bază după fiecare etapă intermediară de producție, precum și controlul calității produsului final, finit în conformitate cu cu standarde stabilite. Cărbunii activi carbonut sunt exportați aproape în toată lumea și, datorită raportului lor excelent preț-calitate, sunt foarte solicitați.

Documentare

Pentru a vizualiza documentația veți avea nevoie de Adobe Reader. Dacă nu aveți Adobe Reader instalat pe computer , vizitați site-ul web Adobe www.adobe.com și descărcați și instalați cea mai recentă versiune a acestui program (programul este gratuit). Procesul de instalare este simplu și va dura doar câteva minute, acest program vă va fi util în viitor.

Daca vrei sa cumperi Cărbune activîn Moscova, regiunea Moscova, Mytishchi, Sankt Petersburg - contactați managerii companiei. Livrarea se face și în alte regiuni ale Federației Ruse.