Активированный уголь


Активированный у́голь — пористый материал, производимый из древесного угля, кокса из каменного угля или нефти, скорлупы кокосовых орехов и других углеродосодержащих материалов. В зависимости от технологии изготовления, 1 грамм активированного угля может иметь поверхность от 500 до 2200 м², что делает его очень эффективным в адсорбции различных веществ, благодаря чему он используется в медицине для борьбы с отравлениями путём приёма таблеток из угля внутрь и в производстве фильтров для воздуха.

Обычный активированный уголь является довольно реакционноспособным соединением, способным к окислению кислородом воздуха и кислородной плазмой[1][2][3][4][5][6][7][8], водяным паром[9][10][11], а также углекислым газом[5] и озоном[12][13][14]. Окисление в жидкой фазе проводят целым рядом реагентов (HNO3, H2O2, KMnO4)[15][16][17]. За счёт образования большого количества основных и кислотных групп на поверхности окисленного угля его адсорбционные и другие свойства могут существенно отличаться от неокисленного[18]. Модифицированный азотом уголь получают либо исходя из азотсодержащих природных веществ, либо из полимеров[19][20], либо обработкой угля азотсодержащими реагентами[21][22][23]. Также уголь способен взаимодействовать с хлором[24][25] бромом[26] и фтором[27]. Важное значение имеет серосодержащий уголь, который синтезируют разными путями[28][29]В последнее время химические свойства угля принято объяснять наличием на его поверхности активной двойной связи[14][30][31]. Химически модифицированный уголь находит применение в качестве катализаторов, носителей для катализаторов, селективных адсорбентов, в получении особо чистых веществ, в качестве электродов литиевых аккумуляторов.

Изначально метод активации угля был разработан Николаем Дмитриевичем Зелинским в 1915 году для использования в противогазах в качестве универсального средства химической защиты.

Есть два основных механизма, которыми активизированный углерод удаляет загрязнители из воды: адсорбция и каталитическое окисление. Явление адсорбции газов углем почти одновременно описали в 80-х годах XVIII века шведский химик Карл Вильгельм Шееле и итальянский учёный Феличе Фонтана. В России в 1785 году академик Товий Егорович Ловиц открыл и подробно исследовал явление адсорбции углем в жидкой среде, предложив применить его для очистки органических веществ.[32] Органические соединения удаляются адсорбцией (это связано с высокой пористостью), а окислители, такие, как хлор и хлорамин, удаляются каталитическим окислением.

В качестве сырья в производстве активированного угля используются материалы органического происхождения: древесина, каменный уголь, битумный уголь, скорлупа кокосовых орехов и др. Указанное сырьё сначала обугливают, затем подвергают активации.