Виды активированного угля, сферы применения и критерии выбора

Активированный уголь — один из наиболее универсальных сорбентов, применяемых в промышленности, водоочистке и газоочистке. Его эффективность определяется развитой пористой структурой, благодаря которой он способен поглощать органические вещества, хлор, запахи, растворители и газы.

Сегодня активированный уголь купить можно в разных формах и на разных сырьевых основах. От правильного выбора зависит не только качество очистки, но и стабильность работы всей системы. Человечество, конечно, придумало тысячи способов загрязнить воду и воздух, поэтому теперь приходится так же изобретательно справляться с проблемой.

Активированный уголь получают из углеродсодержащего сырья: древесины, каменного угля или кокосовой скорлупы. Сырье проходит карбонизацию при высокой температуре без доступа кислорода, затем активируется паром или химическими реагентами.

В результате формируется материал с развитой системой микро- и мезопор. Именно это определяет ключевые характеристики и свойства активированного угля.

Характеристики и свойства активированного угля

• Высокая удельная поверхность (до 1000–1500 м²/г)
• Способность адсорбировать органические соединения и газы
• Низкая зольность (особенно у кокосового угля)
• Химическая инертность
• Механическая прочность (зависит от сырья)

Эти свойства делают активированный уголь основным материалом для фильтрационных процессов.

Основные виды активированного угля

Различают несколько типов активированного угля в зависимости от формы и сырья. Это важно учитывать при подборе под конкретную задачу.

1. Гранулированный уголь (GAC) применяется в фильтрах для очистки воды и сточных вод. Он выпускается в разных фракциях, например 6×12, 8×30, 12×40. Более крупная фракция снижает гидравлическое сопротивление, а мелкая обеспечивает более интенсивную сорбцию.
2. Порошковый уголь (PAC) используется для дозирования в воду или стоки. Благодаря малому размеру частиц быстро адсорбирует загрязнения. Такой вариант применяют при разовых или переменных нагрузках, например для удаления цвета или запаха.
3. Экструдированный уголь (пеллеты) имеет цилиндрическую форму и отличается высокой прочностью. Он чаще используется в системах газоочистки и воздухоочистки, где важна устойчивость к истиранию и стабильность слоя.
4. Отдельно стоит отметить популярные марки, например активированный уголь БАУ-А — древесный сорбент с хорошей адсорбционной способностью, широко применяемый в водоочистке и пищевой промышленности.

Сферы применения активированного угля

Активированный уголь применяется в разных отраслях, но основные направления остаются неизменными.

• В водоподготовке активированный уголь для очистки воды используют для удаления свободного хлора, органических соединений, запахов и побочных продуктов дезинфекции. Это один из базовых этапов подготовки питьевой и технологической воды.
• В очистке сточных вод сорбент применяют на стадиях доочистки, когда необходимо снизить концентрации ПАВ, нефтепродуктов, фенолов и других трудноудаляемых загрязнений.
• В газоочистке активированный уголь эффективно удаляет летучие органические соединения (VOC), пары растворителей и запахи. Он используется в вентиляционных системах, на производстве и в лабораториях.
• В пищевой промышленности, фармацевтике, золотодобыче и химическом производстве, где требуется высокая степень очистки, также применяется активированный уголь.

Как выбрать активированный уголь

Выбор сорбента всегда должен опираться на конкретную задачу и параметры среды. Универсального решения не существует.

Ключевые параметры:

• Фракция. Для систем водоочистки чаще используют фракции 8×30 или 12×40. Они обеспечивают хороший баланс между скоростью фильтрации и эффективностью сорбции. Для крупных промышленных фильтров и высоких расходов воды применяют более крупную фракцию 6×12, так как она снижает потери давления. В газоочистке обычно используют пеллеты диаметром 3–4 мм.
• Насыпная плотность. Обычно составляет 380–550 г/л в зависимости от сырья и структуры угля. Кокосовый уголь имеет более высокую плотность и подходит для компактных фильтров с большой сорбционной емкостью. Древесный уголь легче и часто применяется там, где важна высокая скорость адсорбции.
• Йодное число. Один из главных показателей активности угля. Для питьевой воды обычно используют уголь с йодным числом 800–1000 мг/г. Для глубокой очистки органики, удаления запахов и работы в пищевой промышленности применяют материалы с показателем 1000–1200 мг/г. Чем выше значение, тем более развита микропористая структура сорбента.
• Механическая прочность. Для промышленных фильтров непрерывного действия рекомендуется показатель прочности не ниже 95–98%. Особенно это важно для колонн с обратной промывкой и систем газоочистки, где уголь подвергается постоянной нагрузке и трению.
• CTC и объем пор. Показатель CTC (адсорбция четыреххлористого углерода) особенно важен для газоочистки и улавливания органических паров. Для вентиляционных систем и очистки VOC применяют уголь с CTC 50–70%. При работе с растворителями и нефтехимией используют материалы с увеличенным объемом мезопор, так как крупные органические молекулы хуже удерживаются в мелких порах. Всё как у людей: одним нужны компактные квартиры, другим склад на полрайона.
• Тип сырья. Кокосовый активированный уголь отличается низкой зольностью и высокой микропористостью, поэтому эффективен для питьевой воды, пищевой промышленности и тонкой очистки. Каменноугольный уголь хорошо работает с крупными органическими загрязнениями и применяется на очистных сооружениях и в промышленности. Древесный уголь часто используют для удаления запахов, цветности и в фармацевтической отрасли.

Если задача связана с водоочисткой, чаще используют гранулированный активированный уголь для водоочистки с йодным числом от 900 мг/г и фракцией 8×30 или 12×40. Для переменных нагрузок и быстрой обработки загрязнений применяют порошковый уголь. Для очистки воздуха и газов оптимален экструдированный уголь с высокой механической прочностью и показателем CTC от 50%.

Активированный уголь в решениях NWC Carbon

ООО «ЭнВиСи КАРБОН РУС» поставляет активированный уголь различных типов и марок для промышленных задач. В ассортименте представлены гранулированные, порошковые и экструдированные сорбенты, включая популярные решения для водоочистки, сточных вод и газоочистки.

Можно подобрать и купить активированный уголь с учетом конкретной задачи: состава воды или газа, типа оборудования, требуемого ресурса и условий эксплуатации. Специалисты компании помогают рассчитать загрузку, подобрать оптимальную фракцию и предложить экономически эффективное решение.