De vanligaste frågorna

Kol är det element på jorden som det finns rikligast av. Bland de vanligaste formerna av kol finns stenkol, kokosnötskal, trä, torv och brunkol.

Noga utvalda råmaterial bearbetas i låga temperaturer för att avlägsna naturliga flyktiga komponenter och resterande fuktnivåer. Detta är det inledande förkolningssteget. Detta följs av att det förkolnade råmaterialet passerar genom aktiveringsugnar med mycket hög temperatur i ett strikt kontrollerat flöde av ånga som används som oxideringsmedium.

Den resulterande produkten är ett kraftfullt adsorbent med en mängd porer i molekylära dimensioner. Vid skanning med ett elektronmikroskop är porerna tydligt synliga och ser ut som en porös svamp. Denna höga koncentration av porer i en relativt låg volym producerar ett material med ett fenomenalt inre ytområde (800-1600 m2/g BET N2). För att ge lite perspektiv, en tesked aktivt kol har ett ytområde som motsvarar en fotbollsplan. Det är denna enorma inre yta som ger aktivt kol dess unika förmåga att adsorbera en mängd olika komponenter både under vätske- och gasfasen. Målämnet får kontakt med det aktiva kolet och diffunderar in i den interna porstrukturen. Det interna ytområdet i det aktiva kolet visar svaga Van der Waals-krafter som låser ämnet i porstrukturen.

Processen då molekyler överförs från gas- eller vätskefas till en solid yta kallas adsorption.

Det finns många metoder för att producera aktivt kol. Den vanligaste metoden som Jacobi Carbons använder är ångaktivering, antingen i roterande ugnar (kokosnötskal) eller vertikala axelugnar (kol). Jacobi Carbons producerar också träbaserat kol genom kemisk aktivering med fosforsyra.

Aktivt kol kan framställas av i stort sett alla kolhaltiga råmaterial. Jacobi Carbons material tillverkas antingen av träsågspån, bituminöst kol, antracitkol eller kokosnötskal. Vi väljer korrekt råmaterial för att tillhandahålla det bästa aktiva kolet för ett visst användningsområde.

Adsorptionsporer är den inre volym där grafitplattorna ligger väldigt tätt tillsammans och skapar en stark attraherande kraft (Van der Waals kraft).
Dessa krafter håller kvar kontamineringen i kolstrukturen. Detta kallas adsorption. Enligt International Union of Applied Chemistry delas porstorleken hos aktivt kol upp i tre grupper: mikroporer (r1nm) mesoporer (r1-25nm) makroporer (r25nm).

Avlägsnande av kontaminerande ämnen kan ske via fysisk adsorption – fysisorption, genom kemisk reaktion – kemisorption eller en kombination av dessa mekaniker. Vid fysisorption förs det kontaminerande ämnet in i kolgranulatet via transportporer (meso- och makroporer), sprids i kolmatrisen tills det når de mindre porerna (mikroporer) där de adsorbtiva krafterna aktiveras. När det når områden med högre energi blir de adsorbtiva krafterna större än diffusionskrafterna och det kontaminerande ämnet fastnar i mikroporen. Vid fysisorption sker ingen reaktion och det kontaminerande ämnet förblir oförändrat. Det kan desorberas och återvinnas genom ökad temperatur eller minskat tryck vilket är grunden för alla lösningar för återvinning av lösningsmedel. Vid kemisorption förs det kontaminerande ämnet in i kolet via diffusion precis som ovan, men adsorbenten är speciellt parad för att främja kemiska reaktioner där det kontaminerande ämnet konsumeras. Specialkol finns tillgängligt från Jacobi Carbons i vilket ytterligare kemikalier läggs till på kolets yta och reagerar med specifika kontaminerande ämnen, t.ex. kvicksilver, eller med kontamineringsgrupper, t.ex. frätande gaser. Det kontaminerande ämnet reagerar med dessa kemikalier och transformeras och bevaras i adsorbentet.

Enda säkra sättet att avgöra om aktivt kol är förbrukat är att testa utflödet för koladsorbentet efter det kontaminerande ämne som tas bort. När koncentrationen av det kontaminerande ämnet ligger över den acceptabla utsläppsnivån anses det aktiva kolet vara förbrukat och måste bytas ut. I situationer där det är svårt eller omöjligt att mäta utsläpp tas ett prov av kolet från lämplig adsorbtionszon och skickas till Jacobi Carbons för analys av återstående livslängd. Baserat på prediktioner och jämförelser av aktivitetsnivån av det ursprungliga materialet kan den återstående livslängden förutsägas teoretiskt.

Jacobi Carbons kan uppskatta det aktiva kolets upptagningshastighet genom att använda data som samlats in under många år av praktisk erfarenhet. Om du tillhandahåller flödeshastighet, information om det kontaminerande ämnet och intagskoncentration kan vi tillhandahålla en uppskattning av det aktiva kolets konsumptionshastighet.

Fysisorption av kontaminerande ämnen är att föredra vid låga temperaturer och minskar då procesströmmens temperatur ökar. Kemisorption av kontaminerande ämnen kan vara att föredra vid högre temperaturer med tanke på den ökade reaktionshastigheten vid ökade temperaturer. Dock kan denna effekt förskjutas av resulterande instabilitet hos kemisorptionsämnena på kolet och potentiell desorption av reaktionsprodukter. För specifik information om effekterna av temperatur, osv. kontakta Jacobi Carbons.

Kontakttid (eller EBCT – Empty Bed Contact Time) är den tid som krävs för en vätska eller ånga att färdas genom en kolkolumn förutsatt att all vätska eller ånga färdas i samma hastighet. Den motsvarar volymen hos den tomma bädden delat med flödeshastigheten.

Exempel: Med en vätske-flödeshastighet på 60 kubikmeter per timme och en kolbädd som innehåller 9000 kg aktivt kol med en densitet på 0,45 kubikmeter per 1000 kg.

9000 kg aktivt kol kommer att ta upp en volym på 20 kubikmeter.

Kontakttiden kommer att vara 20/60 timmar, d.v.s. 0,33 timmar eller 20 minuter.

Kontakttiderna ska vara så långa som är ekonomiskt möjligt så att ett kontaminerande ämnen närmar sig sin mättnadskapacitet på kol vid en viss koncentration. Jacobi Carbons inser dock att det är till hjälp att ha vissa generella indikationer på ”normala” kontakttider tillgängliga för kunder under det preliminära utformningsskedet av adsorberare. För kontaminerande vätskor är kontakttider på 10-20 minuter för tomma bäddar vanligtvis den längsta tid som krävs för att närvarande kontaminerande ämnen ska nå låg koncentration. För kontaminerande gaser, då diffusionen av det kontaminerande ämnet i kolpartiklarna är mycket snabbare, sänks de vanliga kontakttiderna till sekunder. Föreslagna kontakttider för adsorbtion i gasfasen är vanligen 0,1-1 sekund för kontaminerande ämnen som behandlas med fysisorption och 1–4 sekunder för kontaminerande ämnen som behandlas med kemisorption. För specifik information om kontakttider och annat, kontakta Jacobi Carbons.