активный уголь

АКТИВНЫЙ УГОЛЬ (активированный уголь)

материал с развитой пористой структурой. На 87–97% (по массе) состоит из С, содержит также Н, О и вещества, 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 /i> 1,5–1,6 нм — супермикропоры; 1,5–1,6 < <i>х <</i> 100–200 нм-мезопоры; <iх > 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 свойства микропор постепенно вырождаются, свойства мезопор проявляются.

Механизм адсорбции в мезопорах заключается в последоват. образовании адсорбц. слоев (полимолекулярная адсорбция), которое завершается заполнением пор по механизму капиллярной конденсации. У обычных А. у. уд. объем мезопор составляет 0,02–0,10 см³/г, уд. поверхность — от 20 до 70 м²/г; однако у некоторых А. у. (напр., осветляющих) эти показатели могут достигать соотв. 0,7 см³/г и 200–450 м²/г.

Макропоры (уд. объем и поверхность соотв. 0,2–0,8 см³/г и 0,5–2,0 Mⁱ/r) служат транспортными каналами, подводящими молекулы поглощаемых веществ к адсорбц. пространству зерен (гранул) А. у. Для придания А. у. каталитич. свойств 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 температурами 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 вещества, 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 вещества.

Осн. сырье для производства 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 присутствии паров H₂O и CO₂, реже — химической, т. е. в присутствии солей металлов, напр. ZnCl₂, K₂S) при 850–950 °C. 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 растворителей с целью их рекуперации, для очистки водных растворов (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 веществ 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}