Węgiel aktywny – jego właściwości i zastosowanie
Węgiel aktywny już od czasów starożytnych był znany z doskonałych właściwości oczyszczających, szczególnie do usuwania nieprzyjemnego zapachu, na przykład z ran o wyjątkowo przykrej woni. Jednak od początku XX wieku węgiel aktywny jest już produkowany na skalę przemysłową i w obecnych czasach znajduje szerokie zastosowanie w najbardziej wymagających branżach technologicznych.
Jak powstaje i do czego się stosuje? Jakie zanieczyszczenia usunie z powietrza? Czy jest produktem odnawialnym? Tego dowiesz się w niniejszym artykule.
Węgiel aktywny – jego właściwości i zastosowanie.
Węgiel aktywny używany jest do zatrzymywania wszelkiego rodzaju substancji w postaci płynnej lub gazowej. Oczyszczanie węglem oparte jest przede wszystkim na naturalnie występującym zjawisku zwanym adsorpcją, w którym cząsteczki płynu lub gazu zostają doczepione do zewnętrznej lub wewnętrznej powierzchni ciała stałego. Zjawisko to przypomina zbieranie opiłków żelaza magnesem.
Węgiel aktywny ma bardzo dużą powierzchnię wewnętrzną i dzięki temu jest idealnym materiałem do adsorpcji, czyli wyłapywania rozpuszczonych, niewidocznych „gołym okiem” zanieczyszczeń.
Węgiel aktywny może być wytwarzany z wielu różnych surowców takich jak węgiel kamienny, brunatny, drewno, torf czy łupiny orzecha kokosowego. Proces przetwarzania surowca w produkt końcowy czyli adsorbent, składa się z procesu termicznego i procesu chemicznego.
Przy aktywacji parą wodną (szczególnie węgla kamiennego i brunatnego) stosuje się temperaturę 700-11000C. Reakcja gazu wodnego (Ryc. 1), odgrywa znaczącą rolę, gdyż przez częściowe gazowanie powstaje wysoko porowaty, aktywny szkielet węglowy.
C + H2O -> CO + H2
Schemat.1. Reakcja węgla z parą wodną
Z kolei przy chemicznej aktywacji, którą stosuje się dla materiałów surowych takich jak np. trociny, mieszane są z chlorkiem cynku, kwasem fosforowym lub siarkowym, a następnie poddawane temperaturze 400- 8000C, suszeniu, oksydacji i aktywacji.
Węgiel aktywny – zastosowanie
Węgle aktywne znajdują zastosowanie między innymi w:
- przemyśle spożywczym np. cukrownie, zakłady spirytusowe, gorzelnie, browary, produkcja napoi bezalkoholowych, produkcji słodyczy, olejów, margaryn,
- uzdatnianiu wód pitnych,
- oczyszczaniu ścieków,
- oczyszczaniu powietrza (wkłady filtracyjne),
- oczyszczaniu gazów,
- maskach i filtrach przeciwgazowych,
- przemyśle farmaceutycznym (plastry na trudno gojące się rany)
Produkowany węgiel aktywny występuje zawsze w postaci sypkiej, czyli granulowanej, formowanej lub pylistej. W przypadku oczyszczania powietrza, musi być on umieszczony w specjalnej obudowie przez które powietrze może swobodnie przepłynąć. Taki wyrób nazywamy filtrem węglowym, który jest zintegrowany z oczyszczaczem powietrza.
W przypadku oczyszczania powietrza za pomocą filtrów węglowych usuwamy przede wszystkim lotne związki organiczne, węglowodory, alergeny, dioksyny (głównie z palenia śmieci), wszelkie substancje rozpuszczone i nieprzyjemny zapach na przykład od dymu papierosowego, zwierząt czy odpadów.
W zależności od zastosowania, głównie w celu oczyszczania powietrza i gazów, węgiel aktywny może być prasowany i chemicznie impregnowany odpowiednimi chemikaliami, co zdecydowanie podwyższa skuteczność oczyszczania powietrza również w zakresie zanieczyszczeń nieorganicznych takich jak pyły PM10 i PM2,5, azotany, dwutlenek węgla, tlenek węgla, metale ciężkie czy WWA.
Węgiel aktywny ma w swojej strukturze ograniczoną pojemność adsorpcyjną, co oznacza, że z czasem nie jest w stanie przyjąć więcej zanieczyszczeń. W celu sprawdzenia jakości węgla i jego możliwości oczyszczających można pobrać próbki węgla (tylko w formie sypkiej) z miejsca zastosowania, a następnie zbadać w warunkach laboratoryjnych.
Jeżeli wyniki potwierdzą spadek jakości węgla aktywnego można go poddać termicznej reaktywacji, gdyż węgiel ma zdolności regeneracyjne.
Termiczna reaktywacja zużytego węgla aktywnego (również tylko w postaci sypkiej) odbywa się w piecach obrotowych (rurowych) czy półkowych w temperaturach rzędu 700-8000C, dzięki czemu węgiel ponownie nabiera możliwości adsorpcyjne. W zależności od rodzaju i poziomu zużycia węgla aktywnego, regenerację węgla aktywnego można przeprowadzać kilkukrotnie.
Aczkolwiek badanie jakości i poddanie regeneracji węgla aktywnego ma uzasadnienie ekonomiczne, tylko wtedy, kiedy stosuje się go w dużych ilościach np. na stacjach uzdatniania wody. Regeneracji nie stosuje się dla węgla aktywnego używanego w filtrach do oczyszczania powietrza, gdyż jest go zbyt mało i występuje zwykle w formie przetworzonej (sprasowanej).
W związku z powyższym, aby utrzymać nieustannie czyste powietrze w domu należy pamiętać o regularnej wymianie filtra na nowy. Wymiana filtra powinna nastąpić, gdy spadnie wydajność oczyszczacza, która charakteryzuje się zmniejszeniem mocy wydmuchiwanego powietrza, lub kiedy pojawi się nieprzyjemny zapach.
Jaki filtr węglowy wybrać?
Gwarantowane i skuteczne oczyszczanie powietrza w Twoim domu zapewni węgiel aktywny w postaci plastra miodu w filtrze węglowym typu FZ-A61DFR do Sharp KC-A60EUW czy
w formie tkaniny filtracyjnej tak jak w filtrze FZ-Y30SFE do Sharp KC-930EUW.
Sprawdź i przekonaj się sam!