Węgiel aktywowany
Węgiel aktywny (zwany także węglem aktywnym, węglem aktywowanym lub węglem aktywowanym) jest formą węgla, która została przetworzona w celu nadania mu wyjątkowo porowatości, a tym samym posiadania bardzo dużej powierzchni dostępnej do adsorpcji i reakcji chemicznych. Pozyskuje się go najczęściej z węgla, drewna, twardych łupin owoców, jąder owoców.
Węgiel aktywny jest cenny w różnorodnych zastosowaniach. Przykłady obejmują oczyszczanie gazów, oczyszczanie wody, ekstrakcję metali, odzysk złota, medycynę, oczyszczanie ścieków, filtry powietrza w maskach gazowych i maskach filtrujących oraz filtry w sprężonym powietrzu. Ponadto węgiel aktywny jest przydatny do dezodoryzacji zamkniętych przestrzeni, takich jak lodówki i magazyny. Wystarczająca aktywacja do użytecznych zastosowań może wynikać wyłącznie z dużej powierzchni, chociaż dalsza obróbka chemiczna często zwiększa zdolność materiału do adsorpcji.
Aplikacje
Węgiel aktywny znajduje zastosowanie w oczyszczaniu gazów, oczyszczaniu złota, ekstrakcji metali, oczyszczaniu wody, medycynie, oczyszczaniu ścieków, filtrach powietrza w maskach gazowych i maskach filtrujących, filtrach sprężonego powietrza i wielu innych zastosowaniach.
Jedno z głównych zastosowań przemysłowych obejmuje zastosowanie węgla aktywnego w dziedzinie wykańczania metali. Jest bardzo szeroko stosowany do oczyszczania roztworów galwanicznych. Na przykład jest to główna technika oczyszczania polegająca na usuwaniu zanieczyszczeń organicznych z jasnych roztworów do niklowania. Do roztworów galwanicznych dodaje się różnorodne organiczne substancje chemiczne w celu poprawy jakości osadzania i poprawy właściwości, takich jak jasność, gładkość i plastyczność. W wyniku przepływu prądu stałego i reakcji elektrolitycznych utleniania anodowego i redukcji katodowej, dodatki organiczne wytwarzają w roztworze niepożądane produkty rozkładu. Ich nadmierne nagromadzenie może niekorzystnie wpłynąć na jakość powłoki i właściwości fizyczne osadzonego metalu. Obróbka węglem aktywnym usuwa takie zanieczyszczenia i przywraca wydajność galwaniczną do pożądanego poziomu.
Zastosowania środowiskowe
Adsorpcja węgla ma liczne zastosowania w usuwaniu zanieczyszczeń ze strumieni powietrza lub wody zarówno w terenie, jak i w procesach przemysłowych, takich jak:
- Oczyszczanie wycieków
- Rekultywacja wód gruntowych
- Filtracja wody pitnej
- Oczyszczanie powietrza
- Lotne związki organiczne wychwytywane są podczas malowania, czyszczenia chemicznego, dystrybucji benzyny i innych procesów.
Zastosowania medyczne
Węgiel aktywny stosuje się w leczeniu zatruć i przedawkowań po spożyciu doustnym.
Uważa się, że wiąże się z trucizną i zapobiega jej wchłanianiu z przewodu pokarmowego. W przypadku podejrzenia zatrucia personel medyczny podaje węgiel aktywowany na miejscu zdarzenia lub na szpitalnym oddziale ratunkowym. Dawkowanie jest zwykle empiryczne i wynosi 1 gram/kg masy ciała, zwykle podawane tylko raz. W zależności od przyjętego leku, może on zostać podany więcej niż raz. W rzadkich sytuacjach na oddziałach intensywnej terapii stosuje się węgiel aktywowany w celu odfiltrowania szkodliwych leków z krwioobiegu zatrutych pacjentów. Węgiel aktywny stał się lekiem z wyboru w przypadku wielu zatruć, a inne metody odkażania, takie jak wymioty wywołane ipecakiem lub pompki żołądkowe, są obecnie rzadko stosowane.
Chociaż węgiel aktywny jest przydatny w przypadku ostrego zatrucia, wykazano, że nie jest skuteczny w przypadku długotrwałego gromadzenia się toksyn, na przykład w przypadku stosowania toksycznych herbicydów.
Mechanizmy działania:
- Wiązanie toksyny w celu zapobiegania wchłanianiu w żołądku i jelitach. Wiązanie jest odwracalne, dlatego można dodać również środek przeczyszczający, taki jak sorbitol
- Przerywa krążenie jelitowo-wątrobowe niektórych leków/toksyn i ich metabolitów
- Umożliwia usunięcie niektórych leków/toksyn z krwi i związanie się z węglem drzewnym w jelitach – rodzaj „dializy jelitowej”
Nieprawidłowe podanie (na przykład do płuc) powoduje aspirację do płuc, która czasami może zakończyć się śmiercią, jeśli nie zostanie podjęte natychmiastowe leczenie. Stosowanie węgla aktywowanego jest przeciwwskazane, jeśli połknięta substancja jest kwasem, zasadą lub produktem naftowym.
Do użytku przedszpitalnego dostępny jest w plastikowych tubkach lub butelkach, zwykle 12,5 lub 25 gramów, wstępnie zmieszanych z wodą. Nazwy handlowe obejmują InstaChar, SuperChar, Actidose i Liqui-Char, ale powszechnie nazywa się go po prostu węglem aktywowanym.
Jako lek dostępny bez recepty jest często stosowany w leczeniu łagodnej biegunki.
Oczyszczanie gazu
Filtry z węglem aktywnym są zwykle stosowane w oczyszczaniu sprężonego powietrza i gazów w celu usuwania z powietrza oparów oleju, zapachów i innych węglowodorów. Najpopularniejsze konstrukcje wykorzystują zasadę filtracji jednostopniowej lub dwustopniowej, w której węgiel aktywny jest osadzony wewnątrz materiału filtrującego. Węgiel aktywowany jest również stosowany w podstawowych systemach podtrzymywania życia skafandrów kosmicznych.
Oczyszczanie destylowanych napojów alkoholowych
Filtry z węglem aktywnym można wykorzystać do filtrowania wódki i whisky z zanieczyszczeń organicznych. Ponieważ węgiel aktywny nie wiąże się dobrze z alkoholami, nie ma to znaczącego wpływu na zawartość procentową etanolu, ale węgiel wiąże się i usuwa wiele zanieczyszczeń organicznych, które mogą wpływać na kolor, smak i zapach.
Oczyszczanie rtęci z gazu kominowego
Węgiel aktywowany, często impregnowany jodem lub siarką, jest szeroko stosowany do wychwytywania emisji rtęci z elektrowni węglowych, spalarni medycznych i gazu ziemnego na głowicy odwiertu. Ten węgiel jest produktem specjalnym, ale często nie jest poddawany recyklingowi.
Węgiel aktywny zawierający rtęć stwarza problem z utylizacją. Jeśli węgiel aktywny zawiera mniej niż 260 części rtęci na milion (ppm), przepisy federalne zezwalają na jego stabilizację (na przykład uwięzienie w betonie) w celu składowania na wysypiskach. Jednakże odpady zawierające więcej niż 260 ppm zaliczane są do podkategorii „wysoka zawartość rtęci” i nie można ich składować na wysypiskach (przepis dotyczący zakazu gruntów). Materiał ten gromadzi się obecnie w magazynach i głęboko opuszczonych kopalniach w szacunkowej ilości 1000 ton rocznie.
