Маленький, міцний, чорний ...
Ми використовуємо файли cookie, щоб постійно розробляти DAZ.online та адаптувати його все краще і краще до ваших потреб. DAZ.online фінансується за рахунок реклами, і для цього також встановлюються файли cookie. Тому використання веб-сайту можливе лише за умови згоди на використання файлів cookie. Подробиці щодо використання файлів cookie можна знайти в нашій декларації про захист даних.
Ми використовуємо файли cookie для покращення Вашого досвіду та надання персоналізованого вмісту. Ми фінансуємося з реклами, яка також потребує файлів cookie. Тому, щоб використовувати DAZ.online, вам потрібно погодитися на використання файлів cookie.
«Шкода! Але DAZ.online не може повністю обійтися без файлів cookie, зокрема, тому що ми фінансуємо себе за рахунок доходів від реклами. Тому зараз ви не можете використовувати DAZ.online без цієї згоди.
На жаль, ви не можете отримати доступ до DAZ.online, не погодившись із використанням файлів cookie.
- DAZ.online
- DAZ/AZ
- ДАЗ 39/2019
- Маленький, міцний, чорний
токсикологія
Активоване вугілля в дії - не тільки проти отруєння
У всьому світі існує потреба близько двох мільйонів тонн активованого вугілля на рік. Висхідний тренд. Імпорт активованого вугілля до Німеччини також збільшується роками. У 2008 році до Німеччини було завезено близько 45 000 тонн активованого вугілля, у 2017 році це було вже більше 70 000 тонн [1].
Виробництво: звичайне та відновлювальне
Основною сировиною для видобутку активованого вугілля є рослинні матеріали, такі як деревина, торф, кора дерев, ядра плодів або шкаралупа горіхів. У цьому випадку також йдеться про біовугіль. Вугілля тваринного походження відноситься до продуктів, що виробляються шляхом активації крові тварин або кісток тварин.
Для отримання активованого вугілля також використовуються такі мінеральні матеріали, як кам’яне вугілля або буре вугілля, або нафтохімічні продукти, такі як пластмаси. Ці матеріали спочатку карбонізуються або хімічними, або термічними процесами. Зазвичай це робиться або обробкою зневоднюючими агентами, такими як хлорид цинку, розчин гідроксиду натрію або фосфорної кислоти, при температурах від 500 до 900 ° C, або сухим нагріванням вуглецевого вихідного матеріалу в безкисневій атмосфері до приблизно 800 ° C [2]. Спочатку створюються лише дуже маленькі пори. Потім створюється активна порова система шляхом видалення летких компонентів. В процесі продукту розкладання смоли, що закупорює дрібні пори, викидається, а структура вуглецю надалі піддається впливу. Під дією пари гарячої води від 900 до 1000 ° C на внутрішніх поверхнях відбувається активація окислення, яка видаляє вуглець зі стінок пор, перетворюючи його в окис вуглецю, завдяки чому створюються подальші пори і поверхня багаторазово збільшується. Розмір пор може бути адаптований шляхом варіювання параметрів процесу (температури, часу та інших).
Оскільки звичайне виробництво активованого вугілля є надзвичайно енергоємним та ресурсомістким процесом [3], протягом деякого часу робилися спроби знайти альтернативні джерела для видобутку. Дослідницький проект RE-DIRECT [4], який фінансується Європейським Союзом і в якому також беруть участь Німеччина, Бельгія, Франція, Ірландія та Уельс, спрямований на розробку процесів отримання активованого вугілля із залишкової регіональної біомаси. Перша в світі пілотна установка проводить випробувальну експлуатацію на місці очисних споруд у Зінцхаймі з 2019 року [5]. З приблизно 1000 тонн залишків від утилізації зелених відходів на заводі для карбонізації має бути вироблено від 200 до 300 тонн активованого вугілля, яке потім буде використано в контурі для очищення води. Орієнтовно, приблизно в 34 мільйони тонн невикористаної біомаси, яка виникає лише в північно-західній Європі, існує величезний потенціал для альтернативної сировини таким матеріалам, як деревина або вугілля, які насправді є надто цінними.
Властивості та спосіб дії
Висока адсорбційна здатність активованого вугілля заснована на його високопористій структурі (див. Рис. 1). Пори відкрито-пористі, що означає, що вони з’єднані між собою як губка. Внутрішня поверхня становить до 2000 м 2 на грам, що означає, що два грами активованого вугілля мають приблизно площу футбольного поля. Залежно від розміру та розподілу пір, їх поділяють на:
- Субмікропори (50 нм).
Хоча макро- та мезопори в першу чергу дають газам та рідинам проникати всередину активованого вугілля, більшість речовин переважно адсорбуються на поверхні мікропор. Процес адсорбції відбувається фізично або хімічно. Коли речовина фізично прикріплена, вона прикріплюється завдяки поверхневим молекулярним силам (ван-дер-ваальсовим силам). У разі хімічних відкладень адсорбована речовина та активоване вугілля вступають у хімічну реакцію на поверхні, що зазвичай призводить до більш міцного зв’язку. Аналітичним методом кількісного визначення адсорбційної здатності активованого вугілля є визначення йодного числа. Це визначається як маса йоду в міліграмах, яка адсорбується одним грамом активованого вугілля у водному розчині, коли залишкова концентрація йоду у фільтраті становить 0,02 моль/л [7]. Цей параметр також використовується для вимірювання споживання активованого вугілля. Іншими параметрами, які часто можна знайти в паспорті активованого вугілля, є такі фізичні властивості, як щільність, питома поверхня або розмір зерен.
Рис. 1: Чудова внутрішня поверхня характеризує активоване вугілля, тут вугілля рослинного походження.
Технічне застосування
Завдяки своїй величезній адсорбційній здатності, активоване вугілля може використовуватися безліччю способів видалити небажані речовини кольору, смаку та запаху з газів, парів та рідин. Активоване вугілля в основному використовується у формі гранул, у вигляді порошку або у вигляді гранульованих речовин. Оскільки адсорбція є оборотним процесом, забруднюючі речовини можна знову видалити з активованого вугілля. Цей процес також відомий як десорбція і дозволяє активованому вугіллю реактивуватись та регенеруватись.
Чверть активованого вугілля, що виробляється у всьому світі, використовується лише для очищення води та стічних вод. Особливо це стосується широкомасштабної промислової питної води та очищення стічних вод, але також у малих масштабах z. Б. в акварістиці. Більшість дихальних масок наповнені активованим вугіллям. Фільтри для відпрацьованого повітря від промислових систем, побутових систем кондиціонування або автомобілів - це така ж частина програм, як адсорбція барвників або інших забруднень у харчовій промисловості (наприклад, у виробництві пива та міцних напоїв). У хімічному технологічному процесі активоване вугілля використовується як електродний матеріал і як носій для каталізаторів, особливо для каталітичного гідрування. Для зв’язування неприємних запахів активоване вугілля використовується в устілках для взуття, а також при нетриманні сечі та догляді за стомою.
Застосовувати при отруєнні
Ефект активованого вугілля у разі отруєння, звичайно, також базується на адсорбційному зв’язуванні токсинів та наслідку запобігання або зменшення шлунково-кишкового всмоктування, а отже, можливо, також на перериванні ентерогепатичного кровообігу. Оскільки зв’язування з поверхнею описаних вище мікропор ґрунтується на фізико-хімічних процесах, адсорбційність отруйних ноксів по суті залежить від їх фізико-хімічних властивостей, таких як молекулярний розмір, розчинність, ступінь іонізації або дисоціації, а також значення рН та рівень наповнення шлунку.
Дозування та застосування
Адсорбція розчинених частинок на межі розділу активованого вугілля є оборотним процесом, який дотримується закону дії маси. Отже, збільшення дози активованого вугілля зменшує вільну частину отрути, тоді як всмоктування вільної отрути в шлунково-кишковому тракті зміщує рівновагу, а подальша отрута десорбується з активованого вугілля. З цієї причини доза активованого вугілля повинна бути в межах декількох десятків грамів, щоб забезпечити достатню здатність зв'язування (див. Таблицю 1). З цієї причини введення деревного вугілля в комплекті з одноразовою дозою 250 мг може бути достатнім для гострої діареї, але у разі отруєння активоване вугілля слід розводити в порошку або гранулят у великій кількості рідини - бажано води. Інші рідини можна використовувати дітям, і якщо пацієнт не може ковтати, також можливе годування через зонд.