AKTIVNÍ UHLÍ

Aktivní uhlí je velice účinou filtrační látkou, která odstraňuje z vody organické nečistoty adsorpčním způsobem. Tato schopnost je dána jeho rozvinutou porézní strukturou vytvořenou během výrobního procesu, při němž se uhlí drtí a tepelně aktivuje. Vytvoří se tak rozsáhlá síť pórů s velkým plošným povrchem kolem 1000m²/g. 

U filtrů typu ¨block carbon¨ tvoří spojené granule aktivního uhlí nosný celek filtru, čímž je omezen únik prachových částic.

Provozní údaje filtrační vložky s aktivním uhlím typ M-10CTC/85 (block carbon coconut - kokosový ořech)

 Max. průtok                 10´´ - 0,7 gpm (2,65 lit./min), 20´´ - 2    gpm (7,5 lit./min)

max. tlak                     125 psi (0,86Mpa)

max. teplota                50ºC

interval výměny          10´´ - 3 700 gal (14 000 lit.) při 0,5 ppm chloru, 20´´ - 7000 gal

1.1 Definice aktivního uhlí /podle CEFIC/

Aktivní uhlí je průmyslově vyráběný uhlíkatý produkt s pórovitou strukturou a velkým vnitřním povrchem. Může adsorbovat široké spektrum látek, tzn. látky jsou poutány k vnitřnímu povrchu a toto se označuje jako adsorpce. Objem pórů aktivního uhlí je všeobecně větší než 0,2 ml/g, vnitřní povrch větší než 400 m²/g, šířka  pórů je v rozmezí 0,3 - 1000 nm.

1.2 Struktura aktivního uhlí                                                                                                                  

Asi při 300-násobném zvětšení pod mikroskopem lze rozeznat při aktivním uhlí vyrobeném z kokosových skořápek celulární strukturu původního organického materiálu. Molekulární struktura aktivního uhlí se podobá struktuře grafitových destiček širokých několik atomů. Tvoří stěnu molekulárních otvorů tj. pórů aktivního uhlí. Hexagonální kruh uhlíkových atomů je často přerušen a tyto nepravidelnosti poskytují možnosti pro reakce na místech, kde je uhlíkový kruh přerušen.

Póry rozdělujeme podle jejich průměru:
mikropóry s poloměrem menším než 1 nm,
mezopóry s poloměrem 1 - 25 nm a
makropóry s poloměrem větším než 25 nm.
Aktivní uhlí vyrobené z kokosových skořápek má větší část pórů jako mikropóry.

1.3 Výroba

Aktivní uhlí se může vyrábět z každé uhlíkaté látky, např:
- kokosových skořápek
- kamenného uhlí /s extrémně nízkým obsahem popelu/
- dřeva.

Výroba aktivního uhlí z nepórovitých uhlíkatých materiálů se nazývá aktivace. Při aktivaci vzniká mikrokrystalický uhlík a velké množství různě velkých pórů. Rozeznáváme 2 hlavní výrobní metody:
- aktivace v plynné fázi: s vodní parou při teplotách 700 - 1000 °C působí částečná oxidace uhlíkatých látek. V surovině se tak vytváří požadovaná struktura pórů. Takto vznikají jemně pórovité druhy aktivního uhlí.
- chemická aktivace: na surovinu se působí dehydratačním činidlem /chlorid zinečnatý nebo kyselina fosforečná/ a při zahřívání na 400 - 600 °C se aktivuje. Tímto vznikají širokopórovité druhy aktivního uhlí, které jsou vhodné pro odbarvování.

1.4 Definice adsorpce                                                                                                                     

Obohacení látek na povrchu z okolní fáze je všeobecně nazývané adsorpcí. Na pevné látce /aktivní uhlí/ může probíhat adsorpce z plynné fáze i z kapalné fáze. Desorpcí rozumíme obrácení adsorpčního děje. Při adsorpci rozeznáváme fyzikální adsorpci a chemisorpci.
Fyzikální adsorpce je založena na působení van der Waalsových sil. Při tomto procesu zůstávají adsorbované látky chemicky nezměněny. Fyzikální adsorpce je reversibilní děj, tzn. adsorbované látky se mohou za určitých podmínek získat v původním složení.
  Při chemisorpci dochází k chemickým vazbám mezi adsorbovanými látkami a povrchem tak, že se mění jejich chemická struktura. 

1.5 Adsorbovatelné látky                                                                                                                           

Na aktivním uhlí se všeobecně adsorbují organické a nepolární látky, např. rozpouštědla, barviva, oleje apod. Přednostně se adsorbují vysokomolekulární látky a nepolární sloučeniny. Ve všeobecnosti platí, že adsorpční schopnost stoupá s bodem varu a molekulovou hmotností.

1.6 Popis adsorpce                                                                                                                         

Adsorpční schopnost v závislosti od koncentrace látky se vyjadřuje prostřednictvím adsorpční izotermy. Adsorpční izoterma popisuje rovnováhu mezi zbytkovou koncentrací látky v kapalině nebo plynné fázi a množstvím adsorbované látky. Platí, že čím vyšší koncentrace, tím vyšší adsorbované množství.
  

Druhy aktivního uhlí

Rozeznáváme tři druhy aktivního uhlí: práškové aktivní uhlí,
                                                             zrněné aktivní uhlí a
                                                             granulované aktivní uhlí.

Práškové aktivní uhlí - je definováno podle CEFIC, tak že 90 % částic je menší než 0,18 mm. Používá se pro průmyslové čistění kapalin, po adsorpci je potřebné aktivní uhlí odstranit z kapaliny filtrací.

Zrněné aktivní uhlí - je definováno podle CEFIC jako uhlí s min. 90 % obsahem částic nad 0,18 mm. Zrněné aktivní uhlí se skládá z drcených zrn s daným průměrem částic s tím , že se toleruje 5 % obsah nad a podsítné velikosti. Používá se hlavně pro čistění kapalin, hlavně vody. Aktivní uhlí se plní do adsorbérů nebo jiné filtrační jednotky. Pro čištění vzduchu se používá jen hrubě zrněné aktivní uhlí /2-5 mm/.

Granulované aktivní uhlí- je aktivní uhlí ve formě válečků s identickým průměrem a rozdílnou délkou. Granulované aktivní uhlí Silcarbon má následující průměry: 1,5 mm, 2mm, 3 mm, 4 mm, 8 mm. Granulované aktivní uhlí je používáno pro čistění vzduchu a plynů v adsorbérech a filtračních jednotkách.