Активированный уголь для стройности, красоты и здоровья

По своему химическому составу активированный уголь сходен с графитом – материалом, который используют для изготовления обычных карандашей. Активированный уголь, алмаз, графит – все это формы углерода, практически не содержащие примесей. Активированный уголь с точки зрения химии – это одна из форм углерода с несовершенной структурой, в отличие от алмаза, где структура максимально прочная. Несовершенная форма характеризуется высокой степенью пористости с порами, размер которых колеблется в широком диапазоне с пределами, различающимися более чем в 10 раз, – от видимых трещин и щелей до различных брешей и пустот на молекулярном уровне. Именно высокий уровень пористости делает активированный уголь «активированным».

Межмолекулярное притяжение, существующее в порах угля, приводит к возникновению адсорбционных сил, которые по своей природе сродни гравитационной силе, с той лишь разницей, что действуют они на молекулярном, а не на астрономическом уровне.

Эффективность угля как адсорбента зависит от величины его доступной площади поверхности. На эффективность адсорбции могут также влиять такие факторы, как размер молекул адсорбата (чем меньше молекулы, тем активнее идет адсорбция), размер пор и гранул угля, температура и pH раствора.

За счет сорбционной способности на поверхности активированного угля собираются органические вещества относительно небольшой массы, но имеющие достаточно высокую «ядовитость». В первую очередь активированный уголь проявляет «заинтересованность» в органических веществах с цианогруппой в составе (родственники синильной кислоты), сульфгидрильной группой (сульфаниламиды, меркаптоны, тиоловые яды), бензоловой группой (фенолы). Большинство перечисленных веществ являются сильнейшими обменными ядами, входят в состав многих бактериальных токсинов и ядовитых продуктов распада белков.

Кроме того, в лечебной практике широко используется способность активированного угля адсорбировать алкалоиды, гликозиды, барбитураты и другие снотворные, токсины бактериального, растительного, животного происхождения, производные фенола, синильной кислоты, сульфаниламиды, газы.

Вместе с тем следует заметить, что воздействие активированного угля на организм не исчерпывается только адсорбцией. Этот процесс активен в отношении многоатомных веществ. Газы (хлор, например) и соли тяжелых металлов удаляются за счет каталитического сокращения – процесса, заставляющего притягиваться отрицательно заряженные ионы загрязнителя к положительно заряженному активированному углероду.

Сырье для производства активированного угля

Активированные угли могут быть получены из разнообразного углеродсодержащего сырья: древесины, каменного и бурого угля, торфа и т. п.

В промышленном производстве активированных углей в качестве сырья чаще всего используются каменный уголь, скорлупа кокосовых орехов и древесина.

Сначала углеродсодержащее сырье подвергают карбонизации – обжигу при высокой температуре в инертной атмосфере без доступа воздуха. Однако полученный карбонизат обладает плохими адсорбционными свойствами, поскольку размеры его пор невелики и внутренняя площадь поверхности мала. Поэтому карбонизат подвергают активации для получения специфической структуры пор и улучшения адсорбционных свойств. Сущность процесса активации состоит во вскрытии пор, находящихся в углеродном материале в закрытом состоянии.

Активация углей может осуществляться посредством обработки водяным паром или специальными химическими реагентами. Активация водяным паром проводится при температуре 800–1000 °C в строго контролируемых условиях. При этом на поверхности пор происходит химическая реакция между водяным паром и углем, в результате чего образуется развитая структура пор и увеличивается внутренняя поверхность угля. С помощью такого процесса можно получать угли, обладающие различными адсорбционными свойствами.

Активация водяным паром позволяет получать угли с внутренней площадью поверхности до 1 500 м² на грамм угля. Благодаря этой огромной площади контакта активированные угли являются прекрасными адсорбентами. Тем не менее не вся эта площадь может быть доступна для адсорбции, поскольку крупные молекулы адсорбируемых веществ не могут проникать в поры малого размера.