Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского»

Кафедра химической технологии

Активные угли.

СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРОИЗВОДСТВО, ПРИМЕНЕНИЕ.

АССОРТИМЕНТ

реферат

Выполнила: Малышева А.Е.,

студентка группы ХТС-901-о

Проверил: Плаксин Г.В.,

д.х.н., профессор

Омск - 2011

Оглавление

Введение 3

§1. Активный уголь как адсорбент: историческая справка 6

§2. Строение активных углей 8

§3. Производство активных углей 11

3.1. Химическое активирование 11

3.2. Активирование газами 13

3.3. Активирующие печи 15

3.3.1. Вращающиеся печи 16

3.3.2. Шахтные печи 17

3.3.3. Реакторы кипящего слоя 18

§ 4. Сырье для получения активных углей 21

4.1. Древесина и древесный уголь 21

4.2. Торф, торфяной кокс 22

4.3. Скорлупа орехов, фруктовые косточки, древесные отходы 22

4.4. Каменные угли 23

4.5. Бурые угли 25

4.6. Нефтепродукты, асфальт, сажа 26

4.7. Синтетические материалы и резина 27

4.8. Прочие материалы 28

§5. Свойства активных углей 29

5.1. Активные угли–ионообменники 29

5.2. Активные угли–электронообменники 33

5.3. Активные угли–катализаторы 34

§ 6. Применение активных углей 36

6.1. Очистка воздуха и газов 37

6.2. Подготовка питьевой воды 38

6.3. Использование угля в медицине 38

6.3.1. Гемоперфузия (гемофильтрация) 39

6.3.2. Гемодиализ в присутствии активного угля 39

6.4. Высоковакуумная техника 40

§ 7. Ассортимент активных углей 42

Список литературы 43

Введение

Хорошо известно, что многие твердые тела способны поглощать различные вещества из окружающей атмосферы. Например, многие пахучие вещества (духи, бензин, табачный дым и пр.) или красители (чернила, краски и пр.) задерживаются одеждой, волосами, поверхностью кожи, дерева, тканей. Способность твердых тел поглощать газо-, парообразные или растворенные вещества называется сорбцией. Если процесс происходит на поверхности, явление характеризуется термином адсорбция. В общее понятие сорбция входит и термин адсорбция, т. е. поглощение всем объемом тела. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом (сорбентом), а поглощаемое – адсорбтивом. Вещество в адсорбированном состоянии характеризуется как адсорбат. Данный процесс можно представить в виде схемы (рис.1):

Рис. 1. Схема процесса адсорбции:

1 – адсорбат; 2 – газовая или жидкая фаза; 3 – адсорбтив; 4 – поверхностная пленка; 5 – адсорбат; 6 – активные центры; 7 – адсорбент.

Обычно при адсорбции поглощаемые вещества не изменяют своей природы, а более или менее прочно удерживаются сорбентом на поверхности с помощью адсорбционных сил и в определенных условиях могут быть удалены с нее в неизменном виде: происходит десорбция. В обыденной жизни это проявляется как выветривание запахов или вымывание красителей, например в таких случаях, когда окрашенная ткань линяет при стирке. Такая адсорбция называется физической. Если же индивидуальность адсорбента или адсорбтива не сохраняется, процесс квалифицируется как хемосорбция, т. е. химическая реакция на поверхности раздела фаз.

Причины поглощения, например, газов, паров и растворенных веществ поверхностью твердых тел отдельные авторы поясняют следующей схемой (рис. 2):

Рис. 2. Схематическое изображение силового поля на поверхности адсорбента (пунктирной линией обозначены избыточные силы, которые создаются у поверхности):

1 – силовые линии (поверхностная энергия); 2 – адсорбируемая молекула; 3 – поверхностные атомы с избыточной энергией.

В объеме атомы вещества твердого тела одинаково притягивают друг к друга, их химические связи насыщены. Атомы же, находящиеся на поверхности, связаны с соседними не полностью, а поэтому имеют избыточную энергию и более реакционноспособны. Этот избыток называется поверхностной энергией. Поскольку по законам термодинамики система всегда стремится к состоянию с меньшей энергией, то поверхностные атомы притягивают (захватывают) молекулы из окружающей среды – происходит адсорбция. При этом энергия выделяется в виде теплоты адсорбции, и система переходит на низший энергетический уровень.

Обычно атомы поверхности неравноценны. Наиболее реакционноспособные из них называются активные центрами. Здесь адсорбция происходит в первую очередь и выделяется наибольшее количество тепла. В этих же местах вероятна и хемосорбция. Существование разнородных активных центров служит одной их причин избирательности адсорбции, т. е. такого явления, когда вещества поглощаются поверхностью лучше других.

Адсорбционные процессы используются в самых различных областях современной техники – для очистки воды и промышленных стоков, газовых выбросов, улавливания ценных веществ, получения особо чистых препаратов, создания высокого вакуума, обеспечения жизнедеятельности в замкнутых объектах, а также в медицине для лечения многих распространенных болезней и др.

Конечно, для всех этих разнообразных областей применения используются различные специально синтезированные сорбенты. Среди таких материалов одно из первых мест принадлежит высокопористым углеродным сорбентам – активным углям. С углеродистыми веществами связаны и первые этапы истории использования сорбентов вообще.

Анализируя все вышесказанное, можно сделать вывод о том, что изучение адсорбционных процессов актуально как в настоящее время, так и в далеком будущем. Это связано с тем, что ученые не перестают синтезировать все новые сорбенты с определенными свойствами и характеристиками, которые будут способствовать улучшению технологических процессов.