Actieve kool een natuurlijke grondstof

De natuurlijke stof actieve kool wordt door CARBONIT verfijnd met behulp van een uniek en internationaal gepatenteerd proces. Alle door CARBONIT verwerkte grondstoffen zijn residu-gecontroleerd en LGA-gecontroleerd. Ze voldoen aan strenge Europese normen voor waterfilters. State-of-the-art technologie zorgt voor ongeëvenaarde prestaties. De CARBONIT-waterfilters combineren een uitzonderlijke filterfijnheid tot 0,45 µm met het hoge adsorptie-effect van de actieve kool. Zoals bronwater uit de kraan. Geen gesjouw met zware waterboxen.

Actieve kool is een materiaal op basis van natuurlijke grondstoffen, dat door zijn poreuze structuur en het resulterende extreem grote binnenoppervlak chemische verbindingen en moleculen bindt. Actieve kool wordt van oudsher gebruikt in veel processen in de chemische industrie. Vanwege zijn hoge adsorptie-eigenschappen wordt het voornamelijk gebruikt voor het reinigen van afvoerlucht, drinkwater en afvalwater, maar ook in de levensmiddelentechnologie, farmacie en chemie.

De uitgangsmaterialen voor de productie van actieve kool zijn koolstofhoudende grondstoffen zoals hout, turf, bruinkool, steenkool, fruitpitten of kokosnootschalen. Maar ook andere koolstofhoudende materialen, zoals plastic afval of aardolieproducten, kunnen vanwege hun hoge koolstofgehalte worden verwerkt tot actieve kool. Deze koolstofhoudende materialen worden verkregen op een manier die vergelijkbaar is met de vervaardiging van houtskool en vervolgens, zoals de naam suggereert, geactiveerd. Dit activeringsproces verhoogt de adsorptie-eigenschappen van de houtskool en leidt tot een verbetering van de reinigingsprestaties in vergelijking met conventionele houtskool.

Actieve kool bestaat uit een onregelmatig gerangschikt kristalrooster van koolstofatomen. Deze willekeurig verschoven roostervlakken leiden tot een zeer poreuze structuur en dus een groot binnenoppervlak. Het kan in het bereik van 500 tot 1500 vierkante meter per gram liggen voor in de handel verkrijgbare actieve kool.

Ter vergelijking: 4 tot 5 gram actieve kool bedekt de oppervlakte van een heel voetbalveld. Het binnenoppervlak van de actieve kool wordt gekenmerkt door het poriënsysteem.Kortom, er wordt onderscheid gemaakt tussen poriën van verschillende grootte of diameter. Er wordt onderscheid gemaakt tussen macroporiën (de toevoerporiën in het inwendige van de korrel) en adsorptieporiën (d.w.z. de poriën waarin de eigenlijke aanhechting van de moleculen aan het binnenoppervlak plaatsvindt).

De structuur van het poriënsysteem beïnvloedt het transport van de sorptiestoffen van de rand van de korrel naar het inwendige van de korrel, evenals de adsorptie-eigenschappen van de betreffende stof aan het oppervlak.

Oppervlakte-eigenschappen van actieve kool

Naast de poriënstructuur hebben ook de chemische eigenschappen van het oppervlak een beslissende invloed op het adsorptievermogen van actieve kool. Gezien de overvloed aan onzuiverheden die in water of in de lucht kunnen voorkomen, is de reinigende werking van actieve kool in de praktijk afgestemd op zeer specifieke stofgroepen. Hieronder volgt een selectie van probleemstoffen, zoals die kunnen voorkomen in het voorbeeld van drinkwaterzuivering:

geuren en smaken,

• kleuren,
• aardolie koolwaterstoffen,
• gehalogeneerde organische koolwaterstoffen,
• organische koolwaterstoffen,
• chloor, chloordioxide, ozon, permanganaat,
• zware metalen,
• ammonium nitraat,
• farmaceutische middelen.

Omdat elk van deze verbindingen door zijn chemische samenstelling een ander adsorptiegedrag en bindingsvermogen heeft, worden de fysische eigenschappen zoals korrel- en poriegrootte gecombineerd met de chemische eigenschappen van het oppervlak. Uiteindelijk leidt dit tot optimale reinigingsprestaties in de betreffende toepassing.

adsorptie

Adsorptie is een proces waarbij stoffen zich ophopen op een oppervlak (fig. B). Er zijn twee soorten adsorptie bekend. Enerzijds spreekt men van fysieke adsorptie, die vooral wordt veroorzaakt door de krachten van Van der Waal. De van der Waals-kracht is een zeer zwakke aantrekkingskracht, maar is voldoende om moleculen of atomen op een oppervlak vast te houden (adsorberen) vanwege hun lading. Deze kracht is omkeerbaar, dwz als er een sterkere kracht optreedt, bijv. Brownse beweging bij verhoging van de temperatuur, kan de geadsorbeerde stof weer worden opgelost. Anders ligt het bij chemische adsorptie, ook wel chemisorptie genoemd. Zoals bij alle chemische reacties moet hier een activeringsenergie worden overwonnen, zodat de storende stof (adsorptiemiddel) een chemische binding aangaat met het oppervlak van de actieve kool (adsorptiemiddel). Chemisorptie is sterker in zijn binding dan fysische adsorptie. In principe kan het echter ook hier tot een desorptie (opnieuw oplossen) van de stoffen leiden als de bindingskrachten van andere stofgroepen meer uitgesproken zijn. Als de capaciteit (opnamecapaciteit voor verontreinigende stoffen) van een actief koolfilter is uitgeput, spreekt men van een belast filter. Beladen filters hoeven echter niet noodzakelijkerwijs te worden weggegooid. De actieve kool in het filter kan vaak worden geregenereerd door de geadsorbeerde stoffen van het oppervlak van de actieve kool te verwijderen. Dit desorptieproces (dwz het omgekeerde adsorptieproces) kan bijvoorbeeld. B. worden bewerkstelligd door een drukverlaging of temperatuurverhoging. Echter, na herhaalde desorptie of bij het adsorberen van moeilijk desorbeerbare stoffen, moet de beladen actieve kool volledig worden gereactiveerd.De beladen actieve kool doorloopt dan een nieuw – zij het korter – activeringsproces met als doel het binnenoppervlak weer naar boven te brengen. origineel niveau. Een andere manier om beladen actieve kool te regenereren is door middel van extractie. De geadsorbeerde stoffen worden met behulp van een organisch oplosmiddel van het oppervlak van de steenkool verwijderd. Micro-organismen kunnen echter ook (macroporeuze) actieve kool regenereren door gemakkelijk afbreekbare organische verbindingen biologisch af te breken. Geregenereerde actieve kool wordt met name gebruikt in industriële toepassingen, bijvoorbeeld in printers, in de levensmiddelentechnologie, drinkwaterzuivering en afvalwaterzuivering. Waardevolle stoffen kunnen vaak worden teruggewonnen door desorptie, zoals blijkt uit de adsorptieterugwinning van tolueen in drukkerijen, waarbij het uit de afvoerlucht teruggewonnen tolueen wordt teruggevoerd naar het drukproces.

productie methode

Actieve kool kan van bijna elk koolstofhoudend materiaal worden gemaakt. Deze grondstoffen kunnen zowel in onverkoolde vorm als in de vorm van kolen en cokes zijn. Het basisprincipe van activering is het selectief afbreken van een deel van de koolstof onder geschikte omstandigheden. Door de selectieve afbraak ontstaan ​​door het ontsnappen van vluchtige stoffen tal van poriën, spleten en scheuren waarin de adsorptie van stoffen kan plaatsvinden. Er zijn twee methoden om actieve kool te produceren: chemische activering en gasactivering. Bij chemische activering worden onverkoolde grondstoffen zoals turf of zaagsel behandeld met een dehydraterend (waterverwijderend) middel, bijvoorbeeld zinkchloride of fosforzuur. gemengd en vervolgens geactiveerd bij temperaturen van 400 - 600 °C. Hierdoor ontstaat voornamelijk actieve kool met grove poriën, die door zijn eigenschappen bijvoorbeeld kan worden gebruikt voor het ontkleuren van vloeistoffen.

De tweede variant is gasactivering. Over het algemeen worden reeds verkoolde natuurlijke producten gebruikt, zoals houtskool, turfcokes, kokosnootcokes, steenkool of bruinkool. Deze hebben al vóór activering enkele kleine poriën en dus een aanvankelijk, zij het niet erg uitgesproken, adsorptieoppervlak.Door het activeringsproces neemt het aantal poriën en daarmee de grootte van het oppervlak aanzienlijk toe. Activering wordt uitgevoerd bij temperaturen van 700 - 1000 °C met behulp van stoom en kooldioxide. De waterdamp en het kooldioxide leiden met name tot een gedeeltelijke oxidatie van de niet-kristallijne koolstof. Daarbij worden teerachtige producten die de fijne poriën verstoppen, verdreven en wordt het koolstofframe grotendeels blootgelegd. De gewenste poriën voor actieve kool met fijne poriën worden nu in de grondstof gevormd. Omdat activering een hoge temperatuur vereist, is het gebruik van draaitrommelovens, meerdeks- of schachtovens ingeburgerd in de industrie. Actieve kool en de poriënverdeling hiervan kunnen hier op maat worden gemaakt voor de verschillende toepassingen.

Actieve kool wordt verkocht als poeder, korrels of gegoten koolstof. Bij de productie van vormkool, bijvoorbeeld voor waterfilters (actieve koolblokfilters), wordt het verkoolde halffabrikaat verpulverd, geactiveerd en vervolgens gemengd met een bindmiddel en naar behoefte geëxtrudeerd of gesinterd. De houtskool, die enkele millimeters groot is, is verkrijgbaar als gebroken deeltjes of als staafvormige pellets. Steenkool wordt gebruikt in adsorptievaten waar de te reinigen gas- of vloeistofstroom doorheen wordt geleid. De gebroken, scherpkantige actieve kool wordt bij voorkeur gebruikt voor waterzuivering. Dankzij het compacte ontwerp vervangt een actief koolblokfilter volumineuze losse poederkoolbedden. Ook wordt het absorptievermogen voor de ophoping van ongewenste stoffen aanzienlijk vergroot en is de neiging om eenmaal opgehoopte stoffen af ​​te geven (het zogenaamde chromatografische effect) lager. Naast de chemisch-fysische adsorptie hebben fijnporige blokfilters met een hoge filterfijnheid ook goede mechanische filtratie-eigenschappen tegen deeltjes en micro-organismen.

drinkwater behandeling

Drinkwater wordt meestal gewonnen uit watervoerende lagen, maar ook in gebieden met weinig grondwater, bijvoorbeeld uit het oeverfiltraat van rivieren. Een groot deel van de verbindingen en onzuiverheden die de mens in de natuur afgeeft, wordt biologisch afgebroken wanneer ze door bodembacteriën wegsijpelen. Toch worden de wettelijke grenswaarden herhaaldelijk overschreden, waardoor het verkregen water moet worden gezuiverd voordat het in het drinkwaternet wordt gevoerd. De filters die hiervoor worden gebruikt, worden enkellaags- of meerlaagsfilters genoemd.

De enkellaagsfilters bestaan ​​volledig uit slechts één filtermateriaal, terwijl de meerlaagsfilters bestaan ​​uit een combinatie van verschillende filtermaterialen. De meerlagenfilters bestaan ​​meestal uit een laag (bijvoorbeeld zand) voor het tegenhouden van grove deeltjes en een laag actieve kool. Omdat leveranciers volgens de wet alleen de kwaliteit van het drinkwater garanderen tot aan de huisaansluiting, worden ook in de particuliere sector steeds vaker drinkwaterfilters toegepast.

Deze filters hebben de taak om eventuele deeltjes, bacteriën, geuren en smaken en zware metalen die in het leidingnet terecht zijn gekomen, te verwijderen. Het kan ook gebeuren dat verontreinigende stoffen niet volledig worden vastgehouden in het waterleidingbedrijf. Dit kunnen bestrijdingsmiddelen, medicijnresten of zelfs hormonale stoffen zijn die via diffuus intrede in het grondwater terechtkomen en ongehinderd door het waterleidingbedrijf gaan. Door ongeschikte of verouderde huishoudelijke installaties kunnen zware metalen in het drinkwater terechtkomen. Zware metaalionen kunnen worden opgelost als bij de keuze van de leidingmaterialen onvoldoende rekening wordt gehouden met de verschillende lokale drinkwatereigenschappen. Dit zijn ionen van de elementen koper, nikkel, zink en lood. In al deze gevallen is het aan te raden direct voor het tappunt van het drinkwater een actief koolfilter te plaatsen, dat deze zware metalen, medicijnresten en bestrijdingsmiddelen uit het drinkwater kan verwijderen (fig. F). De voor het menselijk organisme essentiële mineralen, zouten en sporenelementen blijven onaangetast. Door hun kleine formaat en goede beweeglijkheid gaan ze door het filter en zijn dus ook na filtering beschikbaar.