Как восстановить активированный уголь
Восстановление активированного угля
Цель. Обработка отработанного активированного угля для получения материала со свойствами и качеством, очень сходными с исходным активированным углем.
Принцип действия. Термические виды обработки являются основными процессами, используемыми для восстановления. В течение процесса проводятся сушка, термодесорбция и тепловая обработка.
Потоки поступающего сырья и отходов. Активированный уголь имеется в продаже в трех формах: экструдированный, гранулированный и порошкообразный. Так как порошкообразный уголь чрезвычайно трудно регенерировать, эта деятельность не проводится на порошкообразном материале.
Описание процесса. Регенерация обычно проводится термически, и обычно она включает в себя следующие операции:
Прием, обращение и обезвоживание. Отработанный активированный уголь обычно получают на в виде осушенного твердого материала в цистерне. На участке регенерации добавляется вода для того, чтобы превратить уголь в суспензию, которая направляется в бак, где происходит обезвоживание, а затем он подается в печь для регенерации.
Термическая регенерация. После отделения от воды влажный уголь направляется в печь для регенерации. При термической регенерации проводятся сушка, термодесорбция (т.е. удаление органических химических веществ) и высокотемпературная (от 650 до 1000 С) тепловая обработка в слегка окислительной контролируемой атмосфере. оборудования, обычно используемыми, являются многоподовые печи, вращающиеся печи прямого нагрева. Могут также применяться печи с кипящим слоем и печи с инфракрасным нагревом.
Очистка дымовых газов. Применение. Наиболее обычным термическая регенерация активированного угля используется на установках, где происходит регенерация угля промышленного сорта или угля для питьевой воды/продуктов питания пищевого сорта. Другие методы, такие как паровая регенерация, как правило, применяются в специальных областях, и обычно они проводятся на месте образования отхода.
Многоподовые печи широко используются во всем мире. В сочетании с многоподовыми печами одним из наиболее распространенных типов используемых печей являются вращающиеся печи (прямого или косвенного нагрева). Печи с кипящим слоем используются главным образом в Европе для регенерации угля, применяемого для очистки питьевой воды, а также в Северной Америке для сточных вод и обесцвечивания.
Имеются другие виды обработки. Например, паровая, химическая и биологическая регенерация. Однако они используются только для регенерации по месту, а не на отдельных объектах. Паровая регенерация является неразрушающим способом, и она используется главным образом там, где в отработанном угле содержится много летучих соединений. Образующиеся пары летучих органических соединений конденсируются. Химическая регенерация является неразрушающим способом, в котором используются различные газообразные или жидкие десорбенты.
Сорбционная очистка
Регенерация сорбентов
Сорбция относится к обратимому процессу, при котором поглощенное сорбентом вещество может переходить обратно в раствор. Скорость протекания процесса сорбции и обратного процесса десорбции зависят от концентрации вещества в растворе и на поверхности сорбента.
На начальном этапе процесса концентрация вещества в растворе максимальна, поэтому скорость сорбции тоже максимальна.
По мере того, как растет концентрация вещества на поверхности сорбента, растет и количество молекул, переходящих обратно из сорбента в раствор.
При достижении равновесной концентрации количество сорбируемых из раствора молекул в единицу времени сравнивается с количеством молекул, переходящих с поверхности сорбента в раствор. При этом концентрация раствора становится постоянной.
Если после достижения момента равновесия незначительно повысить концентрацию раствора сорбата, то какая-то часть растворенных веществ будет еще поглощена сорбентом.
После полного использования сорбционной емкости сорбента равновесие перестанет восстанавливаться. То есть дальнейшее повышение концентрации растворенного вещества в растворе не повлияет на количество сорбируемого вещества.
Регенерация активированного угля
Вещества, поглощенные активированным углем в процессе адсорбции, извлекают десорбцией насыщенным или перегретым паром. Еще один вариант — десорбция нагретым инертным газом.
Температура перегретого пара при избыточном давлении 0,3-0,6 МПа составляет 200-300 °С. Температура нагретых инертных газов — 120-140 °С.
При отгонке легколетучих веществ расход перегретого пара составляет 2,5-3 кг на 1 кг отгоняемого вещества. Для высококипящих веществ расход пара принимают в 5-10 раз больше.
Пары после процесса десорбции конденсируют, и поглощенное вещество выделяют из конденсата.
Для регенерации активированного угля может быть использован метод экстракции или жидкофазной десорбции низкокипящими растворителями.
Органические растворители — метанол, бензол, толуол, дихлорэтан — используются для регенерации в нагретом состоянии или без нагревания.
После окончания регенерации остатки растворителей из угля удаляют при помощи острого пара или инертного газа.
В случае десорбции из адсорбента слабых органических электролитов их предварительно диссоциируют.
Диссоциированные ионы электролитов переходят в раствор, находящийся в порах активированного угля. Ионы из пор удаляются горячей водой, растворами кислот или щелочей (в зависимости от вида электролита).
Иногда для эффективной регенерации адсорбированное вещество путем химической реакции переводят в другое вещество, которое легче извлечь из сорбента.
Если вещество не имеет ценности, его разрушают деструктивными окисляющими реагентами — хлором или озоном, либо методом нагревания.
Термическая регенерация проводится в бескислородной атмосфере при температуре 700-800 °С. При регенерации часть адсорбента — до 15-20%— теряется.
Имеются опытные разработки для биологической регенерации активированных углей, при которых происходит биохимическое окисление адсорбированных веществ. Биологическая регенерация позволит существенно удлинить срок службы адсорбента.
По отношению с адсорбированным веществам различают регенеративную и деструктивную сорбцию. При регенеративной сорбции извлеченные вещества подвергают дальнейшей утилизации. При деструктивной сорбции собранные вещества уничтожают.
В зависимости от того, каким образом и какие вещества удаляются при сорбционной очистке, используют разные методы для регенерации или уничтожения сорбента.
Методы извлечения поглощенных веществ из сорбента:
- экстрагирование при помощи органических растворителей;
- диссоциация слабого электролита в равновесном растворе;
- отгонка поглощенного вещества с водяным паром;
- испарение поглощенного вещества под действием потока инертного газообразного теплоносителя.
В некоторых случаях целесообразно проводить сначала химическую реакцию сорбированных веществ, а затем десорбцию полученных продуктов реакции.
Для десорбции легколетучей органики — бензола, толуола, нитробензола, этилового спирта — применяют воздух, инертные газы или водяной пар.
Воздух при десорбции имеет температуру 120-140 °С, перегретый пар — 200-300 °С, дымовые или инертные газы — 300-500 °С.
Для отгонки легколетучих веществ, сорбированных на активированном угле, расход пара составляет 3-12 кг на 1 кг поглощенного вещества. Для десорбции могут использоваться низкокипящие и легко перегоняющиеся с водяным паром растворители — бензол, бутилацетат, дихлоэтан или толуол.
Десорбция происходит при охлаждении или при нагревании, затем растворитель отгоняется из сорбента при помощи острого пара или теплоносителя.
Деструктивная очистка предусматривает использование методов окисления или высокотемпературного нагрева. Потери адсорбента — активированного угля— при термическом методе десорбции составляют 5-10 %.
С учетом потерь активированного угля затраты на сорбционную очистку на 30-35% состоят из расходов на сорбент.
Правильное углевание самогона
Углевание, или очистка самогона углем, — не такой уж обязательный процесс, как пытаются убедить многие авторы-самогонщики в своих материалах.
Если у вас нормальная бражная колонна и вы хорошо умеете с ней обращаться, уголь не поможет улучшить качество напитка. Однако кое-что он все-таки способен дать вашему напитку, но об этом чуть позже.
Но если же вы перегоняете на классическом аппарате с сухопарником, уголь будет весьма полезен. В первую очередь, эта статья — для вас.
- 1. Как работает уголь
- 2. Какой уголь лучше всего использовать
- 3. Как правильно углевать самогон
- 4. Как не допустить помутнения напитка
- 5. Рекомендации эксперта по правильному углеванию (видео)
В ней мы расскажем, как правильно проуглевать самогон, чтобы на выходе получить чистейший, как слеза, напиток. Ароматный, мягкий, приятный. Поехали! Но прежде — немного теории.
Как работает уголь
Уголь — материал с пористой структурой. Во время очистки он вбирает в себя молекулы сивушных и других вредных примесей. Связывая их, уголь вместе с примесям в последующем оседает на дно в виде осадка. Вам лишь остается осторожно слить очищенную жидкость с осадка.
Эффективность угля зависит от размера пор на его поверхности. Чем они больше, тем лучше уголь очищает напиток от примесей.
Какой уголь следует использовать
Для качественной очистки отлично подойдет березовый уголь. Для его производства используется пиролиз – метод, при котором древесина разлагается без доступа воздуха и при высокой температуре.
Еще неплохим вариантом будет кокосовый уголь, который делают из скорлупы кокосовых орехов. Несмотря на экзотичность, уголь можно купить в любом самогонном магазине.
А вот активированный уголь, который продается в аптеках, не поможет. Его поры слишком малы, чтобы вобрать в себя примеси. К тому же в его составе много добавок, которые при очистке нам совершенно не нужны.
Еще некоторые специалисты самогоноварения рекомендуют использовать для углевания обычный питьевой фильтр, в котором содержится уголь. Это возможно, но следует учесть следующее:
- Как мы писали выше, для очистки самогона подходит отнюдь не любой уголь. Поэтому прежде всего узнайте, какой уголь в фильтре.
- Процесс углевания следует организовать так, чтобы самогон проходил через фильтр достаточно медленно – для вступления угля в химическую реакцию со спиртом требуется время.
Как правильно углевать самогон
Сразу скажем, что если вы решите провести углевание самогона дома, то для этого вам вполне хватит небольшой ёмкости и фильтра из ваты. Сам процесс состоит из двух этапов:
Настаивание. В емкость с самогоном добавляется активированный уголь из расчёта три столовых ложки на литр напитка. Получившаяся масса настаивается в течение нескольких часов. Самогон в емкости необходимо периодически перемешивать.
Фильтрация. По окончании настаивания самогон пропускается через ватный фильтр. На выходе получается готовый к употреблению чистый напиток.
Дадим несколько практических советов по правильной организации процесса:
- Фильтр можно изготовить из подручных средств: для этого достаточно обрезать дно у пластиковой бутылки, а в горлышко вставить ватный тампон. Однако если вам необходимо проводить очистку самогона регулярно, то стоит выделить из бюджета определённую сумму и приобрести угольную колонну – она решит проблему фильтрации на длительное время.
Как не допустить помутнения напитка
В результате углевания напитка возможен один негативный побочный эффект – помутнение в следствие попадания в него угольной пыли. Чтобы этого избежать, перед началом процесса уголь следует очистить от пыли. Самый простой способ — промыть его под проточной водой и высушить. После вы можете быть уверены, что после углевания получите кристально чистый напиток.
