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): х
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 рр/рнас менее 0,10–0,25 (рр-равновесное давление адсорбируемого вещества, рнас-давление насыщ. пара). А. у. незначительно поглощает водяные пары. Однако при (рр/рнас) > 0,3–0,4 наблюдается заметная адсорбция, а в случае (рр/рнас)
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
Химическая энциклопедия