Активный уголь

АКТИВНЫЙ УГОЛЬ (активированный уголь), материал с развитой пористой структурой. На 87-97% (по массе) состоит из С, содержит также Н, О и в-ва, введенные в А. у. при его получении. Зольность А. у. может составлять 1 -15% (иногда его обеззоливают до 0,1-0,2%).

Поры в А.у. классифицируют по их линейным размерам х (полуширина - для щелевидной модели пор, радиус-для цилиндрич. или сферической): х0,6-0,7 нм-микропоры; 0,6-0,7 < х < 1,5-1,6 нм - супермикропоры; 1,5-1,6 < х < 100-200 нм-мезопоры; х > 100-200 нм-макропоры.

Для адсорбции в микропорах (уд. объем 0,2-0,6 см³/г), соизмеримых по размерам с адсорбируемыми молекулами, характерен гл. обр. механизм объемного заполнения. Аналогично происходит адсорбция также в супермикропорах (уд. объем 0,15-0,2 см³/г)-промежут. области между микропорами и мезопорами. В этой области св-ва микропор постепенно вырождаются, св-ва мезопор проявляются.

Механизм адсорбции в мезопорах заключается в последоват. образовании адсорбц. слоев (поли молекулярная адсорбцияХ к-рое завершается заполнением пор по механизму капиллярной конденсации. У обычных А. у. уд. объем мезопор составляет 0,02-0,10 см³/г, уд. пов-сть-от 20 до 70 м²/г; однако у нек-рых А. у. (напр., осветляющих) эти показатели могут достигать соотв. 0,7 см³/г и 200-450 м²/г.

Макропоры (уд. объем и пов-сть соотв. 0,2-0,8 см³/г и 0,5-2,0 Mⁱ/r)служат транспортными каналами, подводящими молекулы поглощаемых в-в к адсорбц. пространству зерен (гранул) А. у. Для придания А. у. каталитич. св-в в макро- и мезопоры вносят, как правило, спец. добавки.

В А.у. часто существуют все разновидности пор, и дифференциальная кривая распределения их объема по размерам имеет 2-3 максимума. В зависимости от степени развития супермикропор различают А.у. с узким распределением (эти поры практически отсутствуют) и широким (существенно развиты).

А.у. хорошо адсорбируют пары в-_:в со сравнительно высокими т-рами кипения (напр., бензол), хуже-летучие соед. (напр., NH₃). При относит. давлениях пара р_р/р_нас менее 0,10-0,25 (р_р-равновесное давление адсорбируемого в-ва, р_нас-давление насыщ. пара). А. у. незначительно поглощает водяные пары. Однако при (р_р/р_нас) > 0,3-0,4 наблюдается заметная адсорбция, а в случае (р_р/р_нас)1 практически все микропоры заполнены водяными парами. Поэтому их наличие может осложнить поглощение целевого в-ва.

Осн. сырье для произ-ва А. у.-кам.-уг. полукокс, углеродсодержащие растит. материалы (напр., древесный уголь, торф, древесные опилки, скорлупа орехов, косточки плодов фруктовых деревьев). Продукты карбонизации этого сырья подвергают активации (в большинстве случаев парогазовой - в присут. паров Н₂О и СО₂, реже-химической, т.е. в присут. солей металлов, напр. ZnCl₂, K₂S) при 850-950°С. Кроме того, А. у. получают термич. разложением синтетич. полимеров (напр., поливинилиденхлорида).

А. у. широко применяют как адсорбент для поглощения паров из газовых выбросов (напр., для очистки воздуха от CS₂), улавливания паров летучих р-рителей с целью их рекуперации, для очистки водных р-ров (напр., сахарных сиропов и спиртных напитков), питьевой и сточных вод, в противогазах, в вакуумной технике, напр. для создания сорбционных насосов, в газоадсорбционной хроматографии, для заполнения запахопоглотителей в холодильниках, очистки крови, поглощения вредных в-в из желудочно-кишечного тракта и др. А. у.-также носитель каталитич. добавок и катализатор полимеризации.

Лит.: Колышкин Д. А., Михайлова К. К., Активные угли. Справочник, Л., 1972; Бутырин Г. М., Высокопористые углеродные материалы, М., 1976; Дубинин М. М., "Изв. АН СССР. Сер. хим.", 1979, № 8, с. 1691-96; Угли активные. Каталог, Черкассы, 1983; Кинле X., Бадер Э., Активные угли и их промышленное применение, пер. с нем., Л., 1984. Н.С. Поляков.