Najczęściej zadawane pytania

Węgiel jest najczęściej występującym pierwiastkiem na ziemi. Najpopularniejsze jego formy to węgiel, łupina orzecha kokosowego, drewno, torf oraz węgiel brunatny.

Starannie wyselekcjonowane surowce są obrabiane w niskich temperaturach, aby usunąć naturalne składniki lotne oraz pozostałą wilgoć. To początkowe stadium karbonizacji. Następnie skarbonizowany surowiec jest osuszany w wysokiej temperaturze i w obecności rygorystycznie kontrolowanego przepływu pary, która pełni rolę środowiska utleniającego.

Tak powstały produkt jest silnym adsorbentem z dużą ilością porów o rozmiarze molekularnym. Rozwój porów, przypominający pojawienie się porowatej gąbki, można zaobserwować pod mikroskopem elektronowym. Wysoka koncentracja porów na względnie niewielkim obszarze tworzy materiał o fenomenalnej powierzchni wewnętrznej (800-1600 m2/g BET N2). Aby lepiej zrozumieć to zjawisko, można powiedzieć, że łyżeczka węgla aktywowanego miałaby powierzchnię odpowiadającą boisku do piłki nożnej. To właśnie ogromna powierzchnia wewnętrzna sprawia, że węgiel aktywowany ma niezwykłe właściwości adsorpcyjne szerokiej gamy związków chemicznych w postaci ciekłej i gazowej. Związek docelowy łączy się z węglem aktywowanym, a następnie przenika do wnętrza porowatej struktury. Wewnętrzna powierzchnia obszaru węgla aktywowanego emituje słabe oddziaływanie Van der Waalsa, które zamyka związek chemiczny w strukturze porowatej.

Proces przemiany cząsteczek ciekłych lub gazowych w stałe nazywamy adsorpcją.

Istnieje wiele metod produkcji węgla aktywowanego. Najpopularniejsza metoda Jacobi Carbons wykorzystuje aktywację parową w piecu obrotowym (łupiny orzecha kokosowego) lub pionowym piecu szybowym (węgiel). Firma Jacobi Carbons produkuje również węgle na bazie drewna, poprzez wykorzystanie aktywacji chemicznej z użyciem kwasu fosforowego.

Węgiel aktywowany można wyprodukować z praktycznie każdego surowca węglowego. Materiały Jacobi Carbons powstają z trocin, węgla kamiennego, antracytu lub łupin orzecha kokosowego. Wybieramy odpowiedni surowiec, aby dostarczyć jak najlepszy węgiel aktywowany dla konkretnego zastosowania.

Pory adsorpcyjne stanowią wewnętrzną powierzchnię, na której płytki grafitowe znajdują się bardzo blisko siebie, emitując silne oddziaływanie przyciągające (oddziaływanie Van der Waalsa). Te siły zatrzymują substancję zanieczyszczającą w strukturze węgla. Proces ten nazywany jest adsorpcją. Według International Union of Applied Chemistry wielkość porów w węglu aktywnym dzieli się na trzy grupy: Mikropory (r1nm) Mezopory (r1-25nm) Makropory (r25nm).

Zanieczyszczenie można usunąć przy pomocy fizycznej adsorpcji, czyli fizysorpcji; reakcji chemicznej, czyli chemisorpcji lub połączenia tych mechanizmów. Fizysorpcja Zanieczyszczenie dostaje się do granulatu węgla przez pory transportowe (mezo i makropory), przenika do matrycy węglowej, a następnie do mniejszych porów (mikro), gdzie zaczynają działać siły adsorpcyjne. Gdy dotrze do obszaru wysokoenergetycznego, siły adsorpcyjne są mocniejsze niż siły dyfuzyjne, a zanieczyszczenie zostaje zatrzymane w mikroporze. W procesie fizysorpcji nie zachodzi żadna reakcja, a forma zanieczyszczenia nie zmienia się. Można je ponownie wydobyć przy pomocy wysokiej temperatury lub mniejszego ciśnienia, co jest podstawową techniką przy odzyskiwaniu rozpuszczalników. Chemisorpcja Zanieczyszczenie, podobnie jak wyżej, dostaje się do węgla w procesie dyfuzji, lecz adsorbent jest specjalnie przygotowany, aby pobudzać reakcje chemiczne, w których zanieczyszczenie zostanie pochłonięte. Specjalistyczne węgle Jacobi Carbons z dodatkiem różnych substancji chemicznych reagują z konkretnymi zanieczyszczeniami, np. rtęcią, lub grupą zanieczyszczeń, np. kwaśnych gazów. Zanieczyszczenia reagują z tymi związkami chemicznymi, a następnie są przekształcane i przechowywane w adsorbencie.

Jedynym sposobem, aby ocenić zużycie węgla jest przebadanie ujścia adsorbentu węglowego pod względem usuwanego zanieczyszczenia. Jeśli poziom zawartości substancji zanieczyszczającej jest wyższy niż akceptowalne poziomy emisji, węgiel aktywowany uznawany jest za zużyty i należy go wymienić. Jeśli pomiar emisji jest trudny lub niemożliwy, próbkę węgla z odpowiedniego obszaru adsorbera można przesłać do Jacobi Carbons w celu analizy pozostałego okresu użytkowania. Opierając się na prognozach i porównaniach początkowego poziomu aktywności nieużywanego materiału, można teoretycznie przewidzieć jego okres użytkowania.

Jacobi Carbons może oszacować zużycie węgla aktywowanego, korzystając z danych zebranych przez lata doświadczenia. Jeśli mamy informacje dotyczące poziomu przepływu, substancji zanieczyszczającej oraz stężenia wlotowego, będziemy w stanie oszacować poziom zużycia węgla aktywowanego.

Fizysorpcja substancji zanieczyszczających wzmaga się w niskich temperaturach i ogranicza, gdy temperatura rośnie. Chemisorpcja substancji zanieczyszczających wzmaga się w wyższej temperaturze, gdyż w wyższych temperaturach zachodzi większa liczba reakcji. Jednak ten proces może być zrównoważony niestabilnością agentów chemisorpcji w węglu oraz potencjalnej desorpcji produktów powstałych w wyniku reakcji. Aby uzyskać więcej informacji na temat wpływu temperatury na węgiel itp., prosimy od kontakt z Jacobi Carbons.

Czas połączeń (lub czas połączeń pustych pokładów, EBCT – Empty Bed Contact Time) to czas konieczny, aby ciecz lub para przedostała się przez kolumnę węgla, zakładając, że cała ciecz lub para przenika przez węgiel z tą samą prędkością. Jest równy objętości pustych pokładów podzielonej przez szybkość przepływu.

Przykład: Przy prędkości przepływu wynoszącej 60 metrów sześciennych na godzinę oraz pustych pokładów wynoszących 9000 kg węgla aktywowanego z gęstością wynoszącą 0,45 metra sześciennego na 1000 kg,

9000kg węgla aktywowanego stanowi objętość rzędu 20 metrów sześciennych.

Czas połączeń wynosi więc 20/60, czyli 0,33 godziny lub 20 minut.

Czas połączeń powinien być tak długi, jak jest to ekonomicznie możliwe, tak aby nasycenie substancji zanieczyszczającej zbliżyło się do jej maksymalnego poziomu w konkretnym stężeniu. Jednakże Jacobi Carbons zdaje sobie sprawę z tego, że ogólne wskazania „typowych” czasów połączeń może być pomocne dla klientów w początkowym stadium projektowania adsorberów. Dla ciekłych substancji zanieczyszczających typowe są czasy połączeń pustych pokładów rzędu 10-20 minut. Dłuższy czas wymagany jest dla substancji zanieczyszczających obecnych w niskim stężeniu. Dla substancji zanieczyszczających w formie gazów, w przypadku których dyfuzja do cząsteczek węgla jest znacznie szybsza, typowy czas połączeń liczony jest w sekundach. Sugerowany czas połączeń dla adsorpcji w fazie gazu to zwykle 0,1-1 sekundy dla substancji zanieczyszczających poddawanych fizysorpcji oraz 1-4 sekundy dla substancji zanieczyszczających poddawanych chemisorpcji. W celu uzyskania dokładniejszych informacji na temat czasów połączeń, prosimy o kontakt z Jacobi Carbons.