Tartalomjegyzék
Mi az aktív szén?
Az aktív szén vagy az aktív szén porózus szén, amely főként szerves vegyületeket csapdába ejt gázban vagy folyadékban. Olyan hatékonyan teszi, hogy az emberi lény által a legtöbbször használt tisztítószer.
A szerves vegyületek az élőlények anyagcseréjéből származnak, és alapszerkezetük szén- és hidrogénatomláncokból áll. Köztük a növényi és állati világ összes származéka, beleértve az olajat és az abból nyert vegyületeket.
A szilárd anyag tulajdonságát, hogy egy áramló molekulát tapadjon a falaihoz, "adszorpciónak" nevezünk. A szilárd anyagot "adszorbensnek", a molekulát "adsorbensnek" nevezik.
Szűrés után - amelynek célja a folyadékban lévő szilárd anyagok megtartása - nincs egyetlen tisztítási eljárás, amelynél több alkalmazás lenne, mint az aktív szén. Közöttük vannak:
- Víztisztítás (a szén visszatartja a peszticideket, zsírokat, olajokat, detergenseket, fertőtlenítési melléktermékeket, toxinokat, színt termelő vegyületeket, az algák és zöldségek bomlása vagy az állatok anyagcseréje által okozott vegyületeket ...)
- Szagtalanítás és légtisztítás (például patronos légzőkészülékekben, közterületen lévő légvisszaforgató rendszerekben, lefolyónyílásokban és víztisztító üzemekben, festékkabinokban, szerves oldószereket tároló vagy felvevő helyeken ...)
- Akut mérgezésben szenvedők kezelése (az aktív szén a "leguniverzálisabb antidotum", sürgősségi helyiségekben és kórházakban alkalmazzák)
- Cukorfinomítás (a szén megtartja a nádlé színét adó fehérjéket; ennek a folyamatnak a fő célja a cukor erjedésének és romlásának megakadályozása)
- A növényi olajok (például a kókuszdió), a kukorica glükóz és más, élelmiszerekhez használt folyadékok elszíneződése
- Az alkoholtartalmú italok (például szőlőborok és bármilyen eredetű párlatok) elszíneződése és szagtalanítása
- Arany visszanyerése (az arany, amelyet flotációs eljárásokkal nem lehet elválasztani az ásványoktól, nátrium-cianidban oldják és aktív szénen adszorbeálják)
Mi adja az aktív szénnek az adszorbeálódás tulajdonságát, főleg szerves molekulák?
Bármely szénrészecske képes adszorbeálódni. Ezért teszik egyesek a szenet a hűtőszekrénybe a szagok megszüntetése érdekében. Ugyanez történik, ha a szenet egy tartályba helyezik: megszünteti a színt, az ízt és a szagot. Vagy vidéken az emberek tortillát égetnek és esznek az emésztési problémák (például enyhe fertőzések, emésztési zavarok vagy puffadás) enyhítésére.
A szén aktiválása abból áll, hogy porózissá teszi az adszorpciós képesség növelését. Egy gramm szén mennyisége körülbelül 50 m2. Aktiválásával eléri a 600 vagy 800 m2-t. Vagyis 12 és 16-szorosára nő.
A szilárd anyagot képező szénatomokat, amelyeket „szénnek” nevezünk, kovalens kötések kötik össze. Minden atomnak négy másik szénatomja van egy elektronon (nem szabad elfelejteni, hogy ionkötésekben a legtöbb elektronegatív atom egy vagy több elektront lop el a másiktól).
Azok az atomok, amelyek nincsenek a felszínen, elosztják négy kötésüket minden irányban. De a felszíni atomok, noha négy másikhoz kapcsolódnak, kevesebb helyen kényszerülnek erre, és az erők egyensúlyhiánya megmarad bennük. Ez az egyensúlyhiány arra készteti őket, hogy csapdába ejtsék a szenet körülvevő folyadék egy molekuláját.
Az erőt, amellyel a felszíni szénatom megfogja a másikat, „londoni erőnek” nevezzük, amely a „Van der Waals-erők” hét típusának egyike. Fizikai-kémiai kötésnek számít, amely elég erős az adszorbát megtartásához, de nem olyan erős, hogy visszafordíthatatlan kémiai kötésnek minősül, amely új molekulaszerkezetet alkot. Ezért az adszorpció reverzibilis, és az aktív szén újraaktiválható újrafelhasználás céljából.
Mint mondtuk, a szén által felszívódó molekulák általában kovalensek; nem ionos, mivel ez utóbbi megpróbálna elektronokat ellopni vagy adományozni a szénatomokra. A szén- és hidrogénatomok közötti kötések kovalensek, ezért a szén jó adszorbens a szerves molekulák számára.
Nem minden szerves molekula szokott kovalens lenni. Általában oxigént, ként és más magas elektronegativitású atomokat tartalmaznak, amelyek ionhajlamot adnak a molekula azon részének, amely tartalmazza őket. Másrészt nem minden szervetlen molekula szokott ionos lenni; vannak kovalens tendenciák is. Ilyen például az arany-dicianid, amely az aktív szenet e nemesfém extrakciós folyamatának elengedhetetlen részévé teszi.
Milyen alapanyagokból nyerhető aktív szén?
Elméletileg bármilyen szénrészecske aktiválható. Ha azonban a szén nagyon rendezett (például gyémánt vagy grafit), akkor nehéz néhány szénatomot eltávolítani a pórusok létrehozásához.
A szénatomok osztályozásának egyik módja a kokszolás mértékén vagy szénatomjaik elrendezésén alapszik. Minél kevésbé rendezett, a szén kevésbé kemény és könnyebben aktiválható.
Az aktív szén előállításához leggyakrabban használt nyersanyagok a következők: puha fák (például fenyő), ásványi szén (barnaszén, bitumenes és antracit) és növényi héjak vagy csontok (kókuszhéj, olíva- vagy barackkő, diófélék).
A puha erdőből készült aktív szén nagy átmérőjű pórusokat képez, és különösen alkalmas folyadékok fehérítésére.
Az ásványi szénből készültek általában sokféle pórust alkotnak; általában alkalmasabbak olyan alkalmazásokra, ahol a visszatartandó vegyületek különböző molekulatömegűek.
Azokat, amelyek héjakból vagy kemény csontokból indulnak ki, kis pórusokat képeznek, és a gázok kezelésében vagy a kutakból származó vizek tisztításában alkalmazzák.