Węgiel aktywny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Węgiel aktywny

Węgiel aktywny, węgiel aktywowany – substancja składająca się głównie z węgla pierwiastkowego w formie bezpostaciowej (sadza), częściowo w postaci drobnokrystalicznego grafitu (poza węglem zawiera zwykle popiół, głównie tlenki metali alkalicznych i krzemionkę). Charakteryzuje się bardzo dużą powierzchnią w przeliczeniu na jednostkę masy, do ponad 3300 m²/g w produktach komercyjnych[1][2][3][4] i ok. 3900 m²/g laboratoryjnie[5][6] (dla porównania powierzchnia kortu tenisowego wynosi około 260 m²), dzięki czemu jest doskonałym adsorbentem wielu związków chemicznych.

Wielka powierzchnia właściwa węgla aktywnego jest wynikiem istnienia wewnętrznej struktury porowatej pozostałej po wyjściowym materiale organicznym, a rozwiniętej w procesie wygrzewania w wysokiej temperaturze przy ograniczonym dostępie powietrza. Większość porów to silnie adsorbujące mikropory oraz pełniące głównie rolę kanałów transportowych mezopory. Węgiel aktywny jest często modyfikowany (np. przez usunięcie popiołu lub impregnację związkami chemicznymi), aby zachowując swoje właściwości adsorpcyjne, mógł bardziej specyficznie pochłaniać określony składnik (np. metale ciężkie).

Znaczenie węgla aktywnego podnosi fakt, że jest to substancja nietoksyczna, tania w produkcji (otrzymywana m.in. z drewna jako węgiel drzewny i z rozmaitych odpadów produkcji rolniczej, np. ze skorup orzechów, pestek i nasion owoców, łupin, łusek, słomy i wielu innych[7][8]), a jednocześnie łatwa do utylizacji po zużyciu (przez spalenie). Jeżeli adsorbowane były metale ciężkie, można je łatwo odzyskać z powstałego popiołu.

Zastosowania[edytuj]

  • w medycynie (węgiel leczniczy, węgiel medyczny, łac. carbo medicinalis) w leczeniu biegunek, niestrawności i wzdęć oraz, w porozumieniu z lekarzem, przy zatruciach lekami i innymi związkami chemicznymi, do usuwania bakterii i toksyn po zatruciu pokarmowym; efekt terapeutyczny jest w wielu przypadkach silnie uzależniony od powierzchni właściwej preparatu[2][3][4] (np. stwierdzono, że węgiel o powierzchni właściwej 3000 m²/g jest 2,6 razy bardziej skuteczny od węgla o wartości tego parametru wynoszącej 1500 m²/g w hamowaniu wchłaniania aspiryny[4]), jednak nie zawsze zależność taka jest obserwowana[1]
  • w przemyśle chemicznym jako katalizator oraz nośnik stały dla innych katalizatorów[9]
  • w technice jako składnik pochłaniaczy gazów (w filtrach papierosowych, także w lodówkach i klimatyzatorach); także jako jeden z sorbentów wypełniających pochłaniacze w maskach przeciwgazowych[9] oraz pokrywający odzież chroniącą przez substancjami niebezpiecznymi stosowaną m.in. przez niektóre służby policyjne bądź marynarkę wojenną Stanów Zjednoczonych[10]
  • w elektrotechnice (elektronice) jako materiał pozwalający uzyskać wielkie pojemności w superkondensatorach
  • w uzdatnianiu wody (również w filtrach domowych) do usuwania śladów zanieczyszczeń
  • w akwarystyce jako filtr węglowy wchłaniający szkodliwe związki chemiczne.

Przypisy[edytuj]

  1. a b K. Ilkhanipour, D.M. Yealy, E.P. Krenzelok. Activated charcoal surface area and its role in multiple-dose charcoal therapy. „American Journal of Emergency Medicine”. 11 (6), s. 583–585, 1993. DOI: 10.1016/0735-6757(93)90005-V. PMID: 8240556. 
  2. a b G.D. Park, R. Spector, M.J. Goldberg, G.F. Johnson i inni. Effect of the surface area of activated charcoal on theophylline clearance. „Journal of Clinical Pharmacology”. 24 (7), s. 289–292, 1984. DOI: 10.1002/j.1552-4604.1984.tb01835.x. PMID: 6480875. 
  3. a b publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać J.R. Roberts, E.J. Gracely, J.M. Schoffstall. Advantage of high-surface-area charcoal for gastrointestinal decontamination in a human acetaminophen ingestion model. „Academic Emergency Medicine”. 4 (3), s. 167–174, 1997. DOI: 10.1111/j.1553-2712.1997.tb03735.x. PMID: 9063541. 
  4. a b c E.C. Dillon, J.H. Wilton, J.C. Barlow, W.A. Watson. Large surface area activated charcoal and the inhibition of aspirin absorption. „Annals of Emergency Medicine”. 18 (5), s. 547–552, 1989. DOI: 10.1016/S0196-0644(89)80841-8. PMID: 2719366. 
  5. Hacer Dolas, Omer Sahin, Cafer Saka, Halil Demir. A new method on producing high surface area activated carbon: The effect of salt on the surface area and the pore size distribution of activated carbon prepared from pistachio shell. „Chemical Engineering Journal”. 166 (1), s. 191–197, 2011. DOI: 10.1016/j.cej.2010.10.061. 
  6. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać B.S. Patil, K.S. Kulkarni. Development of high surface area activated carbon from waste material. „International Journal of Advanced Engineering Research and Studies”. 1 (2), s. 109–113, 2012. ISSN 2249-8974. 
  7. Fatemeh Tavakoli Foroushani, Hossein Tavanai, Farzaneh Ali Hosseini. An investigation on the effect of KMnO4 on the pore characteristics of pistachio nut shell based activated carbon. „Microporous and Mesoporous Materials”. 230, s. 39–48, 2016. DOI: 10.1016/j.micromeso.2016.04.030. 
  8. Ömer Şahin, Cafer Saka. Preparation and characterization of activated carbon from acorn shell by physical activation with H2O–CO2 in two-step pretreatment. „Bioresource Technology”. 136, s. 163–168, 2013. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.02.074. 
  9. a b Stanisław Mortka: węgle aktywne. W: 1000 słów o chemii i broni chemicznej. Zygfryd Witkiewicz (red.). Wyd. 1. Warszawa: Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1987. ISBN 8311073961. OCLC 19360683.
  10. Seshadri S. Ramkumar, Utkarsh Sata, Munim Hussain: Personnel Protective Fabric Technologies for Chemical Countermeasures. W: Advances in Biological and Chemical Terrorism Countermeasures. Ronald J. Kendall, Steven M. Presley, Galen P. Austin, Philip N. Smith (red.). Boca Raton: CRC Press, 2008, s. 204. ISBN 9781420076547.

Star of life.svg Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.