§ 6. Применение активных углей
Активные угли нашли свое применение в большом количестве различных областей, таких как очистка воздуха и газов, очистка сточных вод, а также подготовка питьевой воды, противогазовая защита, обесцвечивание и очистка жидкостей и растворов, они также используются в качестве катализаторов и их носителей. Активные угли нашли широкое применение в медицине для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, заболеваний крови и почечной недостаточности. Нашли свое место данные сорбционные материалы и в процессах обогащения металлов, как фильтры для сигарет и трубок, в высоковакуумной технике.
Рассмотрим подробнее некоторые из данных областей применения активных углей.
6.1. Очистка воздуха и газов
Конструктивная форма адсорбентов для очистки воздуха и газов в основном зависит от необходимого срока службы активного угля в определенных условиях. В равной степени имеют большое значение возможность или необходимость регенерации активного угля, а также объемы очищаемого газа.
Для очистки поступающего или отходящего воздуха с незначительной степенью загрязнения применяют в основном конструкцию фильтров, обладающих большой поверхностью и малой длиной слоя шихты. Это достигается с использованием цилиндрических фильтров с развернутой шихтой или плоских кассет, часто расположенных в зигзагообразном порядке. Пример фильтров с данной конструкцией приведен на рисунке 8.
Рис. 8. Фильтры с активным углем для очистки воздуха: а – патрон с активным углем для очистки воздуха; б – батарейный фильтр.
6.2. Подготовка питьевой воды
Сырая вода, используемая для подготовки питьевой воды на отдельных водопроводных станциях, часто различается по составу и содержанию вредных примесей, подлежащих удалению. Поэтому разработка единого технологического подхода для всех систем водоподготовки нереальна. В настоящее время существует несколько видов установок для водоподготовки, работающих с применением активных углей, а именно дюссельдорфский процесс, подготовка воды на угольных фильтрах биологического действия, фильтрование через слой порошкового угля на подложке.
6.3. Использование угля в медицине
До настоящего времени медицинский активный уголь используется в форме гранул или таблеток, поэтому его передозировка невозможна даже при применении без консультации врача. Обычно активный уголь рекомендуется при инфекционных заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Эффективность этого препарата основана на адсорбции вредных веществ, т.е. токсинов, выделяемых бактериями при обмене веществ или образующихся при воспалительном процессе желудочно-кишечного тракта. Такое адсорбционное действие точно установлено in vitro с помощью стандартных реактивов — метиленового голубого, стрихнина или сулемы.
Прием внутрь порошкового медицинского угля неудобен, поэтому его обычно применяют в форме гранул или таблеток. Для их получения используется связующее, которое теряет свои вяжущие свойства в желудочно-кишечном тракте, тогда как порошковый уголь сохраняет почти исходную активность.
6.3.1. Гемоперфузия (гемофильтрация)
В 1948 г. появились первые публикации, посвященные эффективному удалению барбитуратов из крови в процессе перколяции через активный уголь.
Яцидис использовал тщательно отмытый активный уголь для очистки крови от креатинина, мочевой кислоты, гуанидина, салицилата, барбитурата и глютетимида способом так называемой гемоперфузии. Во всех случаях адсорбционное действие было превосходным, как в опытах на животных, так и у людей. Однако наблюдались и нежелательные побочные явления, например, угольная эмболия, а также сокращение числа эритроцитов, лейкоцитов и фибриногена. В связи с этим различные группы исследователей изучали возможность предотвращения таких побочных реакций с помощью специальных покрытий. Вначале успешные опыты были проведены с применением коллоида, совместимого с белком человека. Позднее для покрытия зерненого угля часто использовался полигидроксиэтилметакрилат.