Уже в начале ХХ века русский ученый-химик Николай Дмитриевич Зелинский обратил внимание на адсорбирующие свойства древесного угля. Он понимал, что невозможно найти универсальное средство против различных химических веществ, которые противник на поле боя может использовать в качестве ядовитого газа. Поэтому решил найти подходящий пористый материал, который сможет нейтрализовать действие яда не химическим, а механическим способом (поглотит его своей поверхностью). Для его задач почти идеально подходил активированный древесный уголь, который несколькими годами ранее был разработан в его лаборатории для очистки спирта. Почти, потому что пористость этого угля была очень высокой, но недостаточной для того, чтобы полноценно защитить человека во время газовой атаки. Поэтому ученый продолжил работы по улучшению его качеств, добившись увеличения поглощающей способности еще на целых 60%. После успешных испытаний новый активированный уголь стал основой знаменитого противогаза Зелинского-Кумманта (Куммант создал резиновую маску, плотно прилегающую к голове).
Уголь БАУ-А, фасовка 10 кг | Уголь БАУ |
Свойства активированного угля
Активированный уголь — эффективный адсорбент, то есть материал, собирающий (впитывающий) посторонние примеси поверхностным слоем. Этим уголь отличается от абсорбентов, распределяющих примеси по всему своему объему.
Кроме адсорбирующих свойств, активированный уголь способен к каталитическому окислению некоторых веществ. Например, на этом свойстве основана очистка воды от свободного хлора — дехлорирование. Хлор окисляется до соляной кислоты, а затем кислота нейтрализуется щелочными радикалами бикарбонатов, содержащихся в воде. Сам активированный уголь при этом не расходуется и свойств не изменяет.
Получение
Уголь для фильтров получают из разных источников: из древесины (например, березовый активированный уголь БАУ), кокосовой скорлупы, каменного угля, нефтяного кокса. После специализированной обработки обычный уголь становится активированным, его эффективная поглощающая поверхность и пористость возрастает во много раз. 1 г такого угля может обладать поглощающей поверхностью от 500 до 2200 квадратных метров.
На практике используется две технологии активации угля:
• термохимический метод;
• метод обработки перегретым паром, углекислым газом или смесью углекислого газа и пара при +800 – +850 °С.
Термохимический метод подразумевает пропитывание угля растворами смесей химических соединений и последующей термообработкой в условиях отсутствия доступа к кислороду воздуха.
Оба способа позволяют получить высококачественный активированный уголь с эффективной площадью поверхности более 1800 квадратных метров на 1 грамм вещества.
Активированный уголь различают не только по виду исходного сырья, но и по размеру пор:
• макро (более 50 нм в диаметре) характерны для древесного активированного угля;
• мезо (от 50 до 2 нм) свойственны каменноугольному активированному углю;
• микро (менее 2 нм) поры отличают активированный уголь из кокосовой скорлупы.