A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Aktívne uhlie alebo adsorpčné uhlie[1] je spoločné meno pre skupinu umelo vytvorených, pórovitých uhlíkov s hubovitou štruktúrou. Vyznačujú sa veľkým aktívnym povrchom s vysokou schopnosťou adsorbovať široké spektrum mikro- a makromolekulárnych látok.
Princíp činnosti aktívneho uhlia
Adsorpcia je proces, pri ktorom látka priľne na povrch adsorbenta. Aktívne uhlie je najpoužívanejším adsorpčným médiom (adsorbentom). Radí sa medzi organické adsorpčné médiá, pretože organické molekuly, ako sú herbicídy, pesticídy a priemyselné rozpúšťadlá, rôzne druhy liečiv, fosfáty, majú schopnosť priľnúť na povrch aktívneho uhlia. Táto jeho absorpčná schopnosť je v niektorých prípadoch umocnená katalytickou schopnosťou. Napríklad chlór rozpustený vo vode sa na povrchu aktívneho uhlia mení v neškodný chlorid, sírovodík na síran atď.
Aktívny povrch
Aktívne uhlie, ako médium, môže byť vyrobené z niekoľkých materiálov. Ale, bez ohľadu na základný materiál, štruktúra povrchu každého aktívneho uhlia je špongiová. V dôsledku tejto štruktúry, má kávová lyžička aktívneho uhlia celkový aktívny povrch veľkosti futbalového ihriska:
- Príklad: Kocka uhlíka s dĺžkou hrany 1 cm² váži 2,2 g. Jej povrch je 6 cm² (6 strán × 1 cm²). Takáto kocka rozrezaná na 1 000 malých kociek s dĺžkou hrany 1 mm má plochu 60 cm² (1 000 kociek × 6 strán × 1 mm²). Ak týchto 1 000 kociek rozomelieme na prach, bude jeho povrch 6 000 cm² = 0,6 m² (109 kociek × 6 strán × 10 µm²).
Vnútorná plocha od rovnakého množstva aktívneho uhlia môže byť až 2 000 m²!
Vo všeobecnosti sa udáva, že relatívny aktívny povrch aktívneho uhlia je 500 – 1 000 m²/g.
Výroba aktívneho uhlia
Aktívne uhlie sa vyrába z rašeliny, dreva, hnedého uhlia, čierneho uhlia a orechovej (kokosovej) škrupiny. Tieto materiály musia najskôr zuhoľnatieť. Pritom vznikajú len veľmi malé póry. Z aktívneho – porézneho systému sa pri tom odstránia nestále látky (vodík, kyslík, dusík, síra atď.). Zároveň sa uvoľnia aj dechtové produkty, ktoré sú usadené v jemne pórovitom uhlíku, tým sa uvolní a sprístupní rozsiahly skelet uhlíku. Toto sa deje pôsobením horúcich vodných pár pri teplote od 900 do 1 100 °C pri ktorej materiál zuhoľnatie. Pritom dôjde k oxidačnej chemickej reakcii medzi uhlíkom a vodou na vnútorných povrchoch uhlíka, ktorý odstraňuje aj uhlík zo stien pórov:
- 2 C + 3 H2O → CO + CO2 + 3 H2
Veľkosť pórov sa dá „vyrobiť na mieru“ podľa typu aplikácie zmenou teploty, času pôsobenia pary a pod. Celosvetovo sa za rok vyrobí takmer 250 000 ton aktívneho uhlia.
Použitie
Výrobky, pri ktorých je použité aktívne uhlie pozná každý zo všedného dňa. Hoci je využitie aktívneho uhlia rôzne, princípom je využitie adsorpčného mechanizmu. Mnohé jeho funkcie sú niekedy skombinované v jednej aplikácii, ale majú jednoznačne odlišné úlohy, zatiaľ čo sa určitý druh aktívneho uhlia výborne hodí pre jednu aplikáciu, nemusí byť vhodný pre inú.
Priemysel
Čistenie výrobkov od nežiaducich prímesí:
- Čistenie bieleho cukru aby sa zbavil hnedej farby,
- čistenie jedlého oleja,
- čistenie liehu,
- čistenie mydla.
Medicína
Aj dnes sa ešte aktívne uhlie pod názvom Carbo medicinalis používa pri liečbe žalúdočno-črevných ťažkostí (Carbosorb, Carbotox, živočíšne uhlie). Aktívne uhlie sa používa aj pri hemoperfúzii pri otravách jedmi.
Ochrana zdravia a života
- Úplné ostránenie zápachu z ovzdušia.
- Filtre na kontrolu chuti a zápachu,
- filtre na odstraňovanie chlóru,
- odstraňovanie škodlivých organických chemikálií,
- náplň do plynových masiek a pod.
Použitie pri filtrácii vody v akváriu
Pred prvým použitím je nevyhnutné filtračnú vložku z aktívneho uhlia prepláchnuť dostatočne vodou a nevystavovať vplyvu priameho slnečného žiarenia. Filtračná vložka musí byť vymenená po skončení odporúčanej životnosti, pretože môže dôjsť k uvoľneniu zachytených nečistôt do vody a spôsobiť otravu akvária. Filtračné vložky s aktívnym uhlím zaraďujeme do filtrácie len za konkrétnym účelom. Na použitie pri bežnej prevádzke akvária napr. na prevenciu a pod. je aktívne uhlie nevhodné pretože odoberá dôležité látky potrebné pre faunu a flóru v akváriu.
Pretože účinnosť absorpcie aktívneho uhlia výrazne klesá s množstvom nerozpustených látok vo vode, treba predradiť vo filtrácii vhodnú mechanickú filtráciu. Môžeme použiť napr. molitan, filtračnú vatu, poprípade rôzne typy keramických filtračných médií. Odporúča sa umiestniť mechanickú filtráciu aj za aktívne uhlie, z uhlia sa uvoľňuje zákal, ktorý môže tvoriť film nečistôt na hladine.
História
Aktívne uhlie sa používa už veľmi veľa rokov. Malé množstvo aktivovaného uhlia dával svojim pacientom už Hippokrates, otec lekárstva, pred 2 500 rokmi.
Vedecký výskum aktívneho uhlia začal v r. 1785, keď Lowitz objavil jeho adsorpciu rozpustených látok. V roku 1812 podal správu o procese adsorpcie rôznych plynov Susurre, pričom opísal vznik tepla pri tomto procese. Gibbs odvodil v roku 1876 pomocou termodynamiky adsorpčný zákon.
Začiatkom 20. storočia boli matematicky opísané adsorpčné mechanizmy v rôznych vedeckých publikáciách. Prvé veľké technické použitie aktívneho uhlia našlo uplatnenie v roku 1923 vo firme Bayer AG, kde sa používalo na adsorbciu výparov z liehu a benzénu.
Regenerácia
Po vyčerpaní kapacity sa aktívne uhlie recykluje dvoma spôsobmi:
Desorpcia
Obrátenie adsorpčného procesu – znížením príťažlivých medzipovrchových Van der Waalsovych síl, až sa zachytené látky začnú uvoľňovať. Tu ide predovšetkým o teplotu. Čím je teplota vyššia, tým sú Van der Waalsove sily menšie. Prakticky sa to robí vodnou parou (110 – 200 °C). Podľa kvality aktívneho uhlia sa recyklácia desorpciou môže vykonať viac ako 1000×.
Reaktivácia
Úplná reaktivácia prehriatou vodnou parou (vyše 600 °C) za minimálnej prítomnosti kyslíka.
Forma aktívneho uhlia
Aktívne uhlie sa upravuje do rôznych foriem, podľa spôsobu aplikácie:
- Uhlíkové brikety
- Granulované aktívne uhlie
- Postriebrené granulované aktívne uhlie (striebro zamedzuje rast baktérií)
- Práškové aktívne uhlie
- Polyuretánové pláty napustené aktívnym uhlím
Referencie
- ↑ Adsorpčné uhlie. In: Encyclopaedia Beliana. 1. vyd. Bratislava : Encyklopedický ústav SAV; Veda, 1999. 696 s. ISBN 80-224-0554-X. Zväzok 1. (A – Belk), s. 58.
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.
Šelak
Žltá 2G
Žltá SY
Β-Kryptoxantín
Acesulfám draselný
Acetanhydrid
Aktívne uhlie
Amarant
Amoniak
Anoxomer
Antokyán
Argón
Aspartám
Bentonit
Benzoan sodný
Benzoylperoxid
Benzylalkohol
Betakarotén
Bifenyl
Brilantná čierna BN
Brilantná modrá FCF
Brilantná zelená BS
Bután
Celulóza (organická látka)
Chlór
Chlorid amónny
Chlorid cínatý
Chlorid draselný
Chlorid horečnatý
Chlorid vápenatý
Chlorofyl
Citrát trisodný
Citrát trivápenatý
Difosforečnan
Dihydrogéncitrát sodný
Dihydrogencitrát vápenatý
Dihydrogenfosforečnan sodný
Dusík
Dusičnan draselný
Dusičnan sodný
Dusitan sodný
Erytorban sodný
Etanol
Etylacetát
E číslo
Flavínmononukleotid
Flavoxantín
Glutaman sodný
Glycín
Glycerol
Hélium
Hexakyanoželeznatan draselný
Hexametyléntetraamín
Hliník
Hydrogéncitrát sodný
Hydrogénsíran sodný
Hydrogénuhličitan sodný
Hydrogencitrát vápenatý
Hydrogenfosforečnan vápenatý
Hydrogensíran draselný
Hydrogenvínan draselný
Hydroxid draselný
Hydroxid sodný
Hydroxid vápenatý
Inozinát sodný
Jodid draselný
Jodid vápenatý
Karagén
Karamel
Karmín
Karotén
Kyselina adipová
Kyselina askorbová
Kyselina benzoová
Kyselina chlorovodíková
Kyselina citrónová
Kyselina erytorbová
Kyselina fumarová
Kyselina glutámová
Kyselina jablčná
Kyselina jantárová
Kyselina mliečna
Kyselina mravčia
Kyselina octová
Kyselina propiónová
Kyselina sírová
Kyselina sorbová
Kyselina trihydrogenfosforečná
Kyselina vínna
Kyslík
Lanolín
Manitol
Metylpropán
Mliečnan sodný
Mravčan amónny
Mravčan vápenatý
Niacín
Octan sodný
Oxidy dusíka
Oxid chloričitý
Oxid dusný
Oxid horečnatý
Oxid kremičitý
Oxid siričitý
Oxid titaničitý
Oxid uhličitý
Oxid vápenatý
Pektín
Propán
Propionát draselný
Propionát sodný
Propionát vápenatý
Riboflavín
Sépiolit
Síran amónno-hlinitý
Síran amónny
Síran draselný
Síran draselno-hlinitý
Síran meďnatý
Síran sodný
Síran vápenatý
Sorban draselný
Sorbitol
Striebro
Sukralóza
Talk
Tartrazín
Tetracyklín
Tiosíran sodný
Trietylcitrát
Uhličitan železnatý
Uhličitan draselný
Uhličitan horečnatý
Uhličitan sodný
Uhličitan vápenatý
Vermikulit
Vodík
Zlato
Zoznam prídavných látok v potravinách
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk