Активен јаглен

Активниот јаглерод, исто така наречен активен јаглен — форма на јаглерод што вообичаено се користи за филтрирање на загадувачите од водата и воздухот, помеѓу многуте други намени. Се обработува (активира) за да има мали пори со низок волумен кои во голема мера ја зголемуваат површината достапна за ''адсорпција'' или хемиски реакции. (Атсорпцијата, да не се меша со апсорпцијата, е процес каде атомите или молекулите се прилепуваат на површината). Порите може да се замислат како микроскопска „сунѓереста структура“. Активирањето е аналогно на правењето пуканки од сушени зрна од пченка: пуканките се лесни, меки, а нивните зрнца имаат висок сооднос површина-волумен. ''Активираното'' понекогаш се заменува со ''активно''.
Бидејќи е толку порозен во микроскопска скала, еден грам активен јаглен има површина од над , како што е определено со адсорпција на гас. За јаглен, еквивалентната бројка пред активирањето е околу - . Корисно ниво на активирање може да се добие само од голема површина. Понатамошниот хемиски третман често ги подобрува својствата на адсорпција.
Активниот јаглерод обично се добива од отпадни производи како што се лушпите од кокос; како извор е проучен отпадот од фабриките за хартија. Овие масовни извори се претвораат во јаглен пред да се активираат. Кога се добива од јаглен, се нарекува активен јаглен. Активиран кокс е изведено од коксот како гориво.
1 Употреба
Активниот јаглерод се користи во складирање на метан и водород, прочистување на воздухот, капацитивна дејонизација, суперкапацитивна адсорпција, обновување на растворувачи, декофејнирање, прочистување на злато, екстракција на метал, прочистување на вода, медицина, филтри за отпадни води, третман на воздух за заби, белење, производство на водород хлорид, електроника за јадење, и многу други употреби.
1.1 Индустриска употреба
Една голема индустриска употреба вклучува примена на активен јаглен во метална обработка во завршна фаза за прочистување на растворите за галванизација. На пример, тоа претставува главнат техника за прочистување за отстранување на органски нечистотии од светли раствори за обложување со никел. Различни органски хемикалии се додаваат во растворите за обложување чија цел е да се подобрат нивните квалитети на таложење и за подобрување на својствата како осветленост, мазност, еластичност итн. Поради поминување на директна струја и електролитски реакции на анодна оксидација и катодна редукција, органските адитиви создаваат несакани производи за распаѓање во растворот. Нивното прекумерно натрупување може негативно да влијае на квалитетот на облогата и физичките својства на депонираниот метал. Третманот со активен јаглен ги отстранува таквите нечистотии и ги враќа перформансите на позлата на посакуваното ниво.
1.2 Медицинска употреба
Активниот јаглерод се користи за лекување при труења и предозирање по оралното внесување на храна. Таблетите или капсулите со активен јаглен се користат во голем број на земји како лек без рецепт за лекување на дијареа, варење и надуеност. Сепак, активниот јаглен не покажува ефект врз цревните гасови и дијареата, обично е медицински неефикасен ако труењето е резултат на ингестија на корозивни агенси, борна киселина или нафтени продукти, и е особено неефикасен против труења со силни киселини или бази, цијанид, железо, метанол, арсеолт., или етилен гликол. Активниот јаглерод нема да ги спречи овие хемикалии да се апсорбираат во човечкото тело. Се наоѓа на списокот на есенцијални лекови на Светската здравствена организација.
Неправилната употреба (на пр. во белите дробови) резултира со белодробна аспирација, која понекогаш може да биде фатална доколку не се започне итен медицински третман.
1.3 Аналитичка хемија
Активниот јаглерод, во 50% м/у комбинација со целит, се користи како стационарна фаза при хроматографско раздвојување на јаглехидрати со низок притисок (моно-, ди-, три- сахариди) преку користење на раствори на етанол (5-50%) како мобилна фаза во аналитички или подготвителни протоколи.
Активниот јаглерод е корисен за екстракција на директни орални антикоагуланси (ДОАК) како што се дабигатран, апиксабан, ривароксабан и едоксабан од примероците од крвната плазма. За таа цел е направен во „минитаблети“, од кои секоја содржи 5 mg активен јаглен за третирање на примероци од 1ml на ДОАК. Бидејќи овој активиран јаглерод нема ефект врз факторите на згрутчување на крвта, хепаринот или повеќето други антикоагуланси ова овозможува да се анализира примерокот од плазмата за абнормалности кои инаку се засегнати од ДОАК.
1.4 Еколошка употреба
Атсорпцијата на јаглерод има бројни употреби во отстранувањето на загадувачите од воздухот или водните струи и на терен и во индустриски процеси како што се:
* Чистење
* Санација на подземните води
* Филтрација на вода за пиење * Третман на отпадни води * Прочистување на воздухот
* Испарливи органски соединенија се собираат од бојадисување, хемиско чистење, операции за издавање бензин и други процеси
* Обновување на испарливи органски соединенија (SRU, единица за обновување растворувачи; SRP, систем за обновување растворувачи; SRS, систем за враќање на растворувачи) од флексибилно пакување, претворање, премачкување и други процеси.
За време на раната имплементација на Законот за безбедна вода за пиење од 1974 година во САД, претставниците на EPA развијаиле правило кое предлагало да се бара системите за третман на вода за пиење да користат грануларен активен јаглен. Поради високата цена, таканареченото правило GAC наишло на силен отпор низ целата земја од индустријата за водоснабдување, вклучувајќи ги и најголемите претпријатија за водоснабдување во Калифорнија. Оттука агенцијата го оставила настрана правилото. Филтрацијата со активен јаглен претставува ефикасен метод за третман на вода поради неговата мултифункционална природа. Постојат специфични типови на методи и опрема за филтрирање со активен јаглен што се најавени - во зависност од вклучените загадувачи.
Активниот јаглерод се употребува и при мерење на концентрацијата на радон во воздухот.
Активираниот јаглерод добиен од отпадот од биомаса исто така успешно се користел за отстранување на кофеинот и парацетамолот од водата.
1.5 Земјоделска употреба
Активниот јаглерод (јаглен) е дозволена супстанција што ја користат органските фармери и во сточарското производство и во производството на вино. Во сточарското производство главно се користи како пестицид, како додаток за добиточна храна, преработка, неземјоделска состојка и средство за дезинфекција. Во органското производство на вино, активниот јаглерод е дозволен за користење како средство за обработка за адсорпција на пигменти во кафеава боја од концентрати од бело грозје. Понекогаш се користи како биојадар.
1.6 Прочистување на дестилиран алкохолен пијалак
Филтрите со активен јаглен (АЈ филтри) може да се употребуваат за филтрирање на вотка и виски од органски нечистотии кои можат да влијаат на бојата, вкусот и мирисот. Пропуштањето на органски нечиста вотка преку филтер со активен јаглен со соодветна брзина на проток би можело да резултира во вотка со идентична содржина на алкохол и значително зголемена органска чистота, според мирисот и вкусот.
1.7 Складирање гориво
Се прави истражување за тестирање на способноста на различни активни јаглероди да складираат природен гас и водороден гас. Порозниот материјал делува како сунѓер за различни видови гасови. Гасот се привлекува кон јаглеродниот материјал преку вандервалсовите сили. Некои јаглероди успеале да постигнат енергии на врзување од 5-10 kJ на mol. Гасот потоа може повторно да се собере кога е подложен на повисоки температури и или да се согорува за да изврши работа или во случај на водороден гас што се извлекува за употреба во водородна горивни ќелии. Складирањето гас во активен јаглен претставува привлечен метод за складирање на гас затоа што гасот може да се складира во средина со низок притисок, мала маса и мал волумен, што би било многу поизводливо од гломазните резервоари под притисок во возилата. Министерството за енергетика на Соединетите Американски Држави навело одредени цели што треба да се постигнат во областа на истражување и развој на нано-порозни јаглеродни материјали. Сите цели допрва треба да се исполнат, но голем број на институции, вклучувајќи ја и програмата ALL-CRAFT, продолжуваат да работат на ова поле.
1.8 Гасово прочистување
Филтрите со активен јаглен обично се користат при прочистување на компримиран воздух и гас за да се отстранат нафтените пареи, мирисот и другите јаглеводороди од воздухот. Најчестите модели користат принцип на филтрирање во 1 или 2 степени во кој активниот јаглерод е вграден во филтрирачкиот медиум.
Филтрите со активен јаглен се користат за задржување на радиоактивни гасови во воздухот вакумиран од турбински кондензатор на реактор со јадрена врела вода. Големите јагленови корита ги адсорбираат овие гасови и ги задржуваат додека брзо се распаѓаат до нерадиоактивни тврди видови. Цврстите материи се заробени во честичките јаглен, додека филтрираниот воздух поминува преку нив.
1.9 Хемиско прочистување
Активниот јаглерод најчесто се употребува на лабораториски размери за прочистување на растворите од органски молекули кои содржат несакани обоени органски нечистотии.
Филтрацијата преку активен јаглен се користи во големи хемиски и фармацевтски процеси за истата цел. Јаглеродот може или да се помеша со растворот и потоа да се филтрира или се да се имобилизира во филтер.
1.10 Чистење со жива
Активниот јаглерод, често внесен преку сулфур или јод, широко се употребува за заробување на емисиите на жива од јагленските електрани, медицинските печки за согорување и од природниот гас на бунарот. Сепак, и покрај неговата ефикасност, активниот јаглерод е скап за употреба.
Бидејќи често не се преработува, активниот јаглерод преполн со жива претставува дилема за отстранување. Доколку активниот јаглерод содржи помалку од 260 ppm жива, сојузните регулативи на Соединетите Американски Држави дозволуваат тој да се стабилизира (на пример, заробен во бетон) за депонирање. Сепак, отпадот што содржи повеќе од 260 ppm се смета дека е во поткатегоријата со висока содржина на жива и е забранет за депонирање (Правило за забрана на земјиштето).Овој материјал сега се акумулира во магацини и во длабоки напуштени рудници со проценета стапка од 100 тони годишно.
Проблемот со отстранување на активниот јаглерод натоварен со жива не е единствен само за Соединетите Американски Држави. Во Холандија, оваа жива во голема мера се обновува  и активираниот јаглерод се отстранува со целосно согорување, формирајќи јаглерод диоксид.
1.11 Додаток за храна
Активираниот јаглен од типот на храна станал тренд на храна во 2016 година, кој се користи како додаток за давање „малку зачаден“ вкус и темна боја на производите, вклучувајќи хот-дог, сладолед, бо пица и ѓевреци. На луѓето кои земаат лекови, вклучително и апчиња за контрацепција и антидепресиви, им се советува да избегнуваат храна или пијалаци кои користат бои со активен јаглен бидејќи може да го направат лекот неефикасен.
1.12 Филтер при пушење
Активниот јаглен се користи во филтрите на цигарите за пушење како начин да се намали содржината на катран и други хемикалии присутни во чадот, што е резултат на согорувањето, при што било откриено дека ги намалува отровите од чадот од тутунот, особено слободните радикали.
2 Структура
Структурата на активниот јаглен долго време претставува предмет на расправа. Во книгата објавена во 2006 година, Хари Марш и Франциско Родригез-Рејносо разгледале повеќе од 15 модели за структурата, без да донесат дефинитивен заклучок за тоа кој е точен. Неодамнешната работа со помош на преносна електронска микроскопија корегирана со аберација покажува дека активните јаглероди може да имаат структура поврзана со структурата на фулерените, со пентагонални и седумаголни јаглеродни прстени.
3 Производство
Активиран јаглерод претставува јаглерод произведен од јаглеродни изворни материјали како што се бамбус, лушпа од кокос, тресетиште од врба, дрво, кокос, лигнит, јаглен и нафтен терен. Може да се произведе (активира) со еден од следниве процеси:
# Физичко активирање: изворниот материјал се развива во активен јаглен со помош на топли гасови. Воздухот потоа се внесува за да ги изгори гасовите, создавајќи оценета, исчистена и исчистена форма на активен јаглен. Ова обично се прави преку користење на еден или повеќе од следниве процеси:
#*''Карбонизација'': Материјалот со содржина на јаглерод се пиролизира на температури во опсег од 600-900 °C, обично во инертна атмосфера со гасови како аргон или азот
#*''Активирање/оксидација'': суровина или карбонизиран материјал е изложен на оксидирачка атмосфера (кислород или пареа) на температури над 250 °C, обично во температурен опсег од 600–1200 °C. Активирањето се врши преку загревање на примерокот 1 час во придушувачка печка на 450 °C во присуство на воздух.
# Хемиско активирање: Јаглеродниот материјал е натопен со одредени хемикалии. Хемикалијата е типично киселина, силна алкалија, или сол ( фосфорна киселина 25%, калиум хидроксид 5%, натриум хидроксид 5%, калиум карбонат 5%, калциум хлорид 25%, и цинк хлорид 25%) . Јаглеродот потоа е подложен на високи температури (250-600 °C). Се верува дека температурата го активира јаглеродот во оваа фаза со тоа што го принудува материјалот да се отвори и да има повеќе микроскопски пори. Хемиското активирање се претпочита повеќе од физичката активација поради пониските температури, подобрата конзистентност и пократкото време потребно за активирање на материјалот.
Холандската компанија Norit NV, дел од Cabot Corporation, е најголемиот производител на активен јаглен во светот. Haycarb, компанија со седиште од Шри Ланка, контролира 16% од уделот на глобалниот пазар.
4 Класификација
Активираните јаглероди се сложени производи кои тешко се класифицираат врз основа на нивното однесување, површинските карактеристики и други основни критериуми. Сепак, одредена широка класификација била направена за општи цели врз основа на нивната големина, методи на подготовка и индустриски употреби.
4.1 Прашкаст активиран јаглен (ПАЈ)
Нормално, активните јаглероди (R 1) се прават во форма на честички како прашок или фини гранули помали од 1,0 mm во големина со просечен пречник помеѓу 0,15 и 0,25 мм. Така тие претставуваат голем сооднос на површината до волуменот со мало дифузно растојание. Активиран јаглерод (R 1) е дефиниран како честички од активен јаглен задржани на сито од 0,297 мм.
Материјалот од активниот јаглен (ПАЈ) во прав е пофин материјал. Тој се состои од здробени или мелени јаглеродни честички, од кои 95-100% поминуваат преку одредено мрежно сито. Американското здружение за тестирање и материјали ги класифицира честичките што минуваат низ сито од 0,177 мм и помали како ПАЈ. Не е вообичаено да се користи ПАЈ во посветен сад, поради големата ''пиезометриска висина'' што би се случила. Наместо тоа, ПАЈ генерално се додава директно во други процесни единици, како што се доводи на сирова вода, базени за брзо мешање, разјаснувачи и гравитациони филтри.
4.2 Грануларен активен јаглен (ГАЈ)
Грануларниот активен јаглен (ГАЈ) има релативно поголема големина на честички во споредба со прашкастиот активиран јаглерод и следствено, претставува помала надворешна површина. Затоа, расејувањето на адсорбат претставува важен фактор. Овие јаглероди се погодни за адсорпција на гасови и пареи, бидејќи гасните материи брзо се дифузираат. Гранулираните јаглероди се користат за филтрирање на воздухот и третман на вода, како и за општо дезодорирање и одвојување на компонентите во системите за проток и во басените за брзо мешање. ГАЈ може да се добие или во грануларна или во екструдирана форма. ГАЈ е означен со големини како што се 8×20, 20×40 или 8×30 за употреби во течна фаза и 4×6, 4×8 или 4×10 за употреби во фаза на пареа. Јаглерод со големина 20×40 е направен од честички кои ќе поминат низ ситото на американска стандардна мрежа со големина бр. 20 (0,84 mm) (општо е наведено како 85% поминување), но да се задржи на сито со стандардна мрежа со големина бр. 40 (0,42 mm) (општо специфицирано како 95% задржано). Американското здружение за водостопанство (1992) B604 користи сито со 50 мрежи (0,297 mm) како минимална големина на ГАЈ. Најпопуларните јаглероди во водена фаза се големини 12×40 и 8×30 бидејќи имаат добар баланс на големината, површината и карактеристиките на ''пиезометриска висина''.
4.3 Екструдиран активен јаглен (ЕАЈ)
Екструдиран активен јаглен (ЕАЈ) комбинира активен јаглен во прав со врзивно средство, кои се споени заедно и екструдирани во блок од активен јаглен со цилиндричен облик со пречник од 0,8 до 130 мм. Тие главно се користат за употреба во гасна фаза поради нивниот низок пад на притисок, високата механичка сила и малата содржина на прашина. Се продава и како CTO филтер (хлор, вкус, мирис).
4.4 Монистички активен јаглен (МАЈ)
Монистички активен јаглерод (МАЈ) е направен од нафтен терен и се испорачува во пречници од приближно 0,35 до 0,80 мм. Слично на ЕАЈ, исто така е забележан по нискиот пад на притисокот, високата механичка сила и ниската содржина на прашина, но со помала големина на зрното. Неговата сферична форма го прави претпочитан за употреба на филтрација на вода.
4.5 Импрегниран јаглен
Порозни јаглероди кои содржат неколку видови неоргански импрегнати како што се јод и сребро. Катјоните како алуминиум, манган, цинк, железо, литиум и калциум се исто така подготвени за специфична примена во контролата на загадувањето на воздухот особено во музеите и галериите. Поради неговите антимикробни и антисептички својства, активниот јаглерод со сребро се употребува како адсорбент за прочистување на домашната вода. Водата за пиење може да се добие од природна вода со третирање на природната вода со мешавина од активен јаглен и алуминиум хидроксид (Al(OH)<sub>3</sub> ), флокулирачки агенс. Импрегнирани јаглероди се користат и за адсорпција на водород сулфид ( H<sub>2</sub>S) и тиоли. Пријавени се стапки на адсорпција за H<sub>2</sub>S до 50% по тежина.
4.6 Полимерски обложен јаглен
Ова претставува процес со кој порозниот јаглерод може да се обложи со биокомпатибилен полимер за да се добие мазен и пропустлив слој без блокирање на порите. Добиениот јаглерод се употребува за хемоперфузија. Хемоперфузија е техника на третман во која големи количини на крв на пациентот се пренесуваат преку адсорбента супстанција со цел да се отстранат отровните материи од крвта.
4.7 Ткаен јаглен
Постои технологија за преработка на технички влакна од вискоза во ткаенина со активен јаглен за филтрирање на јаглерод. Капацитетот на адсорпција на активираната ткаенина е поголем од оној на активниот јаглен (теорија на Брунауер-Емет-Тлер) на површината: 500–1500 m<sup>2</sup>/g, волумен на пора: 0,3-0,8 cm<sup>3</sup>/g). Благодарение на различните форми на активиран материјал, може да се користи во широк спектар на употреба (суперкондензатори, апсорбери на мирис, CBRN-одбранбена индустрија итн.).
5 Својства
Еден грам активен јаглен може да има површина поголема од , со е лесно остварливо. Јаглеродните аерогели, иако се поскапи, имаат уште поголема површина и се користат во посебни примени.
Под електронски микроскоп, се откриваат структурите на активниот јаглерод со висока површина. Поединечните честички се интензивно свиени и покажуваат различни видови на порозност; може да има многу области каде што рамните површини на материјал сличен на графит се движат паралелно една со друга, одвоени со само неколку нанометри или слично. Овие микропори обезбедуваат одлични услови за појава на адсорпција, бидејќи адсорбирачкиот материјал може да комуницира со многу површини во исто време. Тестовите за однесување на адсорпција обично се прават со азотен гас на 77 K под висок вакуум, но во секојдневни услови активниот јаглерод е совршено способен да произведе еквивалент, со адсорпција од неговата околина, течна вода од пареа на и притисок од 1/10.000 од атмосферата.
Џејмс Дјуар, научникот по кој е именуван Дјуар ( вакуумска колба), поминал долго време проучувајќи го активниот јаглен и објавил труд во врска со неговиот капацитет за адсорпција во однос на гасовите. Во овој труд, тој открил дека ладењето на јаглеродот до температурите на течен азот му овозможило да адсорбира значителни количини на бројни воздушни гасови, меѓу другото, кои потоа може да се соберат преку едноставно дозволување на јаглеродот повторно да се загрее и дека јаглеродот на база на кокос е супериорен за ефектот. Тој користел кислород како пример, каде што активираниот јаглерод обично ја адсорбира атмосферската концентрација (21%) во стандардни услови, но ослободува преку 80% кислород доколку јаглеродот прво се олади на ниски температури.
Физички, активираниот јаглерод ги врзува материјалите со Вандервалсовата сила или Лондонската дисперзивна сила.
Активниот јаглерод не се врзува добро за одредени хемикалии, вклучувајќи алкохоли, диоли, силни киселини и бази, метали и поголемиот дел од неорганските материи, како што се литиум, натриум, железо, олово, арсен, флуор и борна киселина.
Активниот јаглерод многу добро го адсорбира јодот. Капацитетот на јод, mg/g, (Американско здружение за водостопанство D28 - Тест со стандарден метод) може да се користи како индикација за вкупната површина.
Јаглерод моноксидот не се адсорбира добро од активниот јаглерод. Ова треба да биде особено загрижувачко за оние што го употребуваат материјалот во филтри за респиратори, аспиратори или други системи за контрола на гасот бидејќи гасот е незабележлив за човечките сетила, отровен за метаболизмот и невротоксичен.
На интернет може да се пронајдат значителни списоци на вообичаени индустриски и земјоделски гасови адсорбирани од активен јаглен.
Активниот јаглерод може да се користи како супстрат за примена на различни хемикалии за подобрување на адсорптивниот капацитет за некои неоргански (и проблематични органски) соединенија како што се водород сулфид (H<sub>2</sub>S), амонијак (NH<sub>3</sub>), формалдехид (HCOH), жива (Hg) и радиоактивен јод-131 (<sup>131</sup>I). Ова својство е познато како хемисорпција.
5.1 Јоден број
Голем број на јаглероди преференцијално адсорбираат мали молекули. Јодниот број е најфундаменталниот параметар што се користи за карактеризирање на перформансите на активен јаглен. Тоа е мерка за нивото на активност (поголем број означува повисок степен на активација ) често пријавена во mg/g (типичен опсег 500–1200 mg/g). Тоа е мерка за содржината на микропорите на активниот јаглерод (0 до 20 Å, или до 2 nm) со адсорпција на јод од растворот. Тоа е еквивалентно на површината на јаглерод помеѓу 900 и 1100 m<sup>2</sup>/g. Тоа е стандардна мерка за употреба во течна фаза.
Јодниот број се дефинира како милиграми јод адсорбиран од еден грам јаглерод кога концентрацијата на јод во резидуалниот филтрат е во концентрација од 0,02 нормала (т.е. 0,02 N). Во основа, јодниот број е мерка за адсорбираниот јод во порите и, како таков, е показател за волуменот на порите достапен во активниот јаглерод од интерес. Вообичаено, јаглеродот за третман на вода има јоден број кој се движи од 600 до 1100. Често, овој размер се користи за одредување на степенот на исцрпување на јаглеродот што се употребува. Сепак, на оваа практика треба да се гледа со претпазливост, бидејќи хемиските заемни дејства со адсорбатот може да влијаат на навлегувањето на јод, давајќи лажни резултати. Така, употребата на јодниот број како мерка за степенот на исцрпување на јаглеродниот слој може да се препорача единствено доколку се покаже дека нема хемиски интеракции со адсорбати и доколку е одредена експериментална корелација помеѓу јодниот број и степенот на исцрпеност за конкретната употреба.
5.2 Меласа
Некои јаглероди се повешти за адсорпција на големи молекули. Бројот на меласа или ефикасноста на меласата е мерка за содржината на мезопор во активниот јаглерод (поголема од 20 Å, или поголема од 2 nm) со адсорпција на меласа од растворот. Високиот број на меласа укажува на висока адсорпција на големи молекули (опсег 95-600). Карамел dp е сличен на бројот на меласа. Ефикасноста на меласата е пријавена како процент (опсег 40%–185%) и паралелен број на меласа (600 = 185%, 425 = 85%). Европскиот број на меласа (опсег 525-110) е обратно поврзан со северноамериканскиот број на меласа.
Бројот на меласа претставува мерка за степенот на обезбојување на стандардниот раствор на меласа кој е разреден и стандардизиран во однос на стандардизиран активен јаглен. Поради големината на телата на бојата, бројот на меласа го претставува потенцијалниот волумен на порите достапен за поголемите адсорбирачки видови. Бидејќи целиот волумен на порите можеби не е достапен за адсорпција во одредена употреба на отпадна вода, и бидејќи дел од адсорбатот може да навлезе во помали пори, тоа не е добра мерка за вредноста на одреден активен јаглен за одредена употреба. Често, овој размер е корисен за проценка на низа активни јаглероди за нивната стапка на адсорпција. Со оглед на два активни јаглерода со слични волумени на пори за адсорпција, оној со поголем број на меласа обично ќе има поголеми пори на доводот што резултира со поефикасен пренос на адсорбат во просторот за адсорпција.
5.3 Танин
Танините претставуваат мешавина од големи и средни молекули. Јаглеродот со комбинација на макропори и мезопори апсорбира танини. Способноста на јаглеродот да адсорбира танини е пријавена во делови на милион концентрација (опсег 200 ppm-362 ppm).
5.4 Метиленско сино
Некои јаглероди имаат мезопорска (20 Å до 50 Å, или 2 до 5 nm) структура која адсорбира молекули со средна големина, како што е метиленското сино. Атсорпцијата на метиленско сино е пријавена во g/100g (опсег 11-28 g/100g).
5.5 Дехлорирање
Некои јаглероди се оценуваат врз основа на должината на полураспдот на дехлорирање, што ја мери ефикасноста на отстранување на хлорот на активниот јаглерод. Должината на полувредноста на дехлорирањето е длабочината на јаглеродот потребна за намалување на концентрацијата на хлор за 50%. Пониската должина на половина вредност покажува супериорни перформанси.
5.6 Густина
Цврстата или скелетната густина на активните јаглероди обично ќе се движи помеѓу 2000 и 2100 година kg/m <sup>3</sup> (125-130 фунти/кубна нога). Сепак, голем дел од примерокот од активен јаглен ќе се состои од воздушен простор помеѓу честичките и затоа вистинската или привидната густина ќе биде помала, обично 400 до 500 kg/m <sup>3</sup> (25–31 фунти/кубна нога).
Поголемата густина обезбедува поголема волуменска активност и нормално укажува на поквалитетен активен јаглен. ASTM D 2854 -09 (2014) се користи за одредување на привидната густина на активен јаглен.
5.7 Број на тврдост/абразија
Тоа е мерка за отпорноста на активираниот јаглен при триење. Тоа е важен показател за активиран јаглерод за да го одржи неговиот физички интегритет и да ги издржи силите на триење. Постојат големи разлики во тврдоста на активните јаглероди, во зависност од суровината и нивото на активност (порозност).
5.8 Содржина на пепел
Пепелта ја намалува севкупната активност на активираниот јаглерод и ја намалува ефикасноста на реактивирањето. Количината е исклучиво зависна од основната суровина што се користи за производство на активен јаглен (на пример, кокос, дрво, јаглен итн.). Металните оксиди (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) може да се исцедат од активен јаглен што резултира со промена на бојата. Содржината на пепел растворлива во киселина/вода е позначајна од вкупната содржина на пепел. Содржината на растворлив пепел може да биде многу важна за аквариумите, бидејќи железен оксид може да промовира израстоци на алги. Јаглерод со мала содржина на растворлив пепел треба да се користи за морски, слатководни риби и резервоари за гребени за да се избегне труење со тешки метали и вишок растение/алги. ASTM (D2866 Тест со стандарден метод) се употребува за одредување на содржината на пепел во активен јаглен.
5.9 Активен тетрахлориден јаглерод
Мерење на порозноста на активен јаглен со адсорпција на заситена пареа на јаглерод тетрахлорид.
5.10 Распределба на големината на честичките
Колку е поситна големината на честичките на активниот јаглерод, толку е подобар пристапот до површината и толку е поголема брзината на кинетиката на адсорпција. Во системите со пареа ова треба да се земе предвид против падот на притисокот, што ќе влијае на цената на енергијата. Внимателно разгледување на распространетоста на големината на честичките може да обезбеди значителни оперативни придобивки. Меѓутоа, во случај на употреба на активен јаглен за адсорпција на минерали како злато, големината на честичките треба да биде во опсег од 3,35 - 1,4 милиметри. Активиран јаглерод со големина на честички помала од 1 mm не би биле погодни за елуирање (отстранување на минералот од активен јаглен).
6 Модификација на својствата и реактивноста
Киселинско-базните, оксидациско-редуктивните и специфичните карактеристики на адсорпција се силно зависни од составот на површинските функционални групи.
Површината на конвенционалниот активиран јаглерод е реактивна, способна за оксидација со атмосферски кислород и кислородна плазма пареа, и озон.
Оксидацијата во течната фаза е предизвикана од широк опсег на реагенси (HNO<sub>3</sub>, H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>, KMnO<sub>4</sub>).
Преку формирање на голем број на основни и кисели групи на површината на оксидиран јаглерод до сорпција и други својства може значително да се разликуваат од немодифицираните форми.
Активираниот јаглерод може да се азотира преку природни производи или полимери или преку преработка на јаглерод со азотни реагенси.
Активираниот јаглерод може да има заемно дејство со хлор, бром и флуор .
Површината на активен јаглен, како и другите јаглеродни материјали, може да се флуоралкилира со третман преку (пер)флуорополиетер пероксид во течна фаза или со широк опсег на флуорооргански супстанции со CVD-метод. Таквите материјали комбинираат висока хидрофобност и хемиска стабилност со електрична и топлинска спроводливост и може да се користат како електроен материјал за супер кондензатори.
Функционалните групи на сулфонска киселина може да се прикачат на активиран јаглерод за да се добијат „старбони“ кои можат да се користат за селективно катализирање на естерификацијата на масните киселини. Формирањето на такви активирани јаглероди од халогенирани прекурсори дава поефикасен катализатор кој се смета дека е резултат на преостанатите халогени кои ја подобруваат стабилноста. Пријавено е за синтеза на активен јаглен со хемиски пресадени места на суперкиселина - CF<sub>2</sub>SO<sub>3</sub>H.
Некои од хемиските својства на активниот јаглерод се припишуваат на присуството на површинска двојна врска.
Теоријата на адсорпција на Полијани е популарен метод за анализа на адсорпција на различни органски супстанции на нивната површина.
7 Примери за адсорпција
7.1 Хетерогена катализа
Најчесто се среќава форма на хемисорпција во индустријата, се јавува кога цврст катализатор е во заемно дејство со гасовита суровина, реактантот/и. Атсорпцијата на реактант/и на површината на катализаторот создава хемиска врска, менувајќи ја густината на електроните околу молекулата на реактантот и дозволувајќи му да претрпи реакции кои вообичаено не би биле достапни за него.
8 Реактивирање и регенерација
Реактивирањето или регенерацијата на активните јаглероди вклучува враќање на адсорптивниот капацитет на заситениот активен јаглен со повторно собирање на адсорбираните загадувачи на површината на активен јаглен.
8.1 Топлинска реактивација
Најчестата техника на регенерација што се користи во индустриските процеси е топлинска реактивација. Процесот на топлинска регенерација генерално следи три чекори:* Сушење со адсорбент на приближно
* Десорпција и распаѓање со висока температура под инертна атмосфера
* Преостаната органска гасификација со неоксидирачки гас (пареа или јаглерод диоксид) на покачени температури
Фазата на топлинска обработка ја користи егзотермната природа на атсорпцијата и резултира со десорпција, делумно пукање и полимеризација на адсорбираните органски материи. Последниот чекор има за цел да ги отстрани јагленосаните органски остатоци формирани во порозната структура во претходната фаза и повторно да ја изложи порозната јаглеродна структура, регенерирајќи ги нејзините оригинални површински карактеристики. По третманот, колоната за адсорпција може повторно да се користи. По циклус на адсорпција-топлинска регенерација помеѓу 5-15 wt% од јаглеродниот слој се согорува што резултира со губење на адсорптивниот капацитет. Топлинската регенерација е процес со висока енергија поради високите потребни температури што го прави енергетски и комерцијално скап процес. Постројките што се потпираат на топлинска регенерација на активен јаглен мора да бидат со одредена големина пред да биде економски исплатливо да има капацитети за регенерација на лице место. Како резултат на тоа, вообичаено е помалите места за третман на отпад да ги испраќаат своите јадра со активен јаглен до специјализирани капацитети за регенерација.
8.2 Други техники за регенерација
Тековната загриженост за високата енергетска/трошна природа на топлинската регенерација на активен јаглен поттикнало истражување на алтернативни методи за регенерација за да се намали влијанието врз животната средина од таквите процеси. Иако неколку од наведените техники за регенерација останале места на чисто академско истражување, некои алтернативи на системите за топлинска регенерација биле употребени во индустријата. Тековните алтернативни методи за регенерација се:
* TSA (топлинска адсорпција) и/или PSA ( притисочна адсорпција): преку конвекција (пренос на топлина) со помош на пареа, „жежок“ инертен гас (обично загреан азот (150-250 °C (302–482 °F))), или вакуум (T+VSA или TVSA, комбинирајќи TSA и VSA процеси) in situ регенерација
* MWR (микробранова регенерација) * Хемиска и регенерација на растворувачи * Микробна регенерација * Електрохемиска регенерација * Ултразвучна регенерација * Оксидација на влажен воздух