Сейчас активированный уголь еще можно купить в аптеке, но новые лучшие адсорбенты его потихоньку вытесняют. Но двести лет активированный уголь был, фактически, единственным адсорбентом, известным человечеству.
Активированный уголь — хорошая штука не только в медицине. Областей применения масса, хотя вот использование в противогазах вряд ли понадобится попаданцу (хотя галочку поставить рекомендую). Активированным углем можно очищать от примесей и осветлять очень много веществ в химической и пищевой промышленности.
Впервые активированный уголь получили в 1785 году. Получили потому, что к этому времени химическая промышленность уже развилась. Попаданцу же очень желательно запустить это производство поскорее — ему придется постоянно бороться с антисанитарией, а значит — и с желудочными отравлениями.
Вообще сам по себе древесный пористый уголь уже можно использовать как слабый адсорбент, уже в Древнем Риме с его помощью осветляли пиво. Однако, активированный уголь эффективнее на несколько порядков. Сам процесс активации — это открытие в куске угля микропор и микротрещин порядка нескольких нанометров, что увеличивает суммарную площадь поверхности во много раз. Собственно, по этому параметру и считают степень активированности — она измеряется площадью поверхности в 1г угля. Современный качественный активированный уголь имеет до 1500 квадратных метров на 1г. Такого в древнем мире мы не добьемся, но если будет хотя бы 100 квадратных метров на 1г — это будет победа.
Существуют два основные метода активирования угля — химический и парогазовый и, соответственно, разное сырье для них. От сырья зависит еще и размер пор. Лучше, конечно, активировать парогазовым методом (он чище), но для этого нужно обрабатывать уголь перегретым паром (или углекислым газом) с температурой 800-1000 °С — и к тому же в строго контролируемых условиях. В древнем мире на это надеяться не приходится, поэтому рассмотрим только химический метод.
Сырьем для угля будут древесные опилки, торф или кости животных. Очень хороший уголь получается из скорлупы кокосовых орехов и косточек фруктов — у него очень мелкие поры. Для активации используют обезвоживающие химические вещества — фосфорную кислоту и хлорид цинка. Смесь сырья и активирующего агента нужно пережечь примерно при 650°С без доступа воздуха. Если объемы небольшие, то можно это делать в закрытом железном ящике, все щели которого замазаны глиной — нагревая его на открытом огне. Собственно, процесс несложный, но какая-никакая химическая промышленность быть должна, иначе активирующих агентов не достать.
После активирования уголь становится пористым и поэтому — легким. Взвешивая уголь до и после активации можно приблизительно определить пористость.
А активирующий агент после отжига остаётся в угле?
Можно ли таким углём очищать воду для питья?
Газ, который образуется при отжиге древесины каким-то образом выходит из
ящика при отжиге, или всё герметично?
Отжиг и активация — это разные этапы.
Активируют паром, поэтому он там точно не останется.
«использование в противогазах вряд ли понадобится попаданцу»
Ну, если попаданец такой химик, то он и боевые ОВ соорудит, а вот тут ему не обойтись без противогаза для себя и «своих».
Если сейчас боевые ОВ запрещены разными конвенциями, то можно представить, какой вой поднимется тогда! Можно нарваться на священную войну, когда против попаданца объединятся извечные враги. Не рекомендую, даже если будет возможность.
Это только разве для ниндзя-ассасина — убить ядом отдельного персонажа, тогда боевые ОВ будут в тему. Методы ведь не поменялись, а яд — он все равно яд, кто будет разбирать?
Вой все равно поднимется, а там уже от эффективности зависит, будет ли оно принято. ОО запрещали многократно и все, кому не лень, только вот желание пристрелить ближнего всегда перевешивало запреты. Поливание кипятком со стен, равно как закидывание чумных трупов в крепость и прочие радости не слишком отличаются от применения ХО. Зато чем больше толпа собралась — тем эффективнее. Вопрос в поизводстве ХО и, сюрприз, в современном законодрательстве, которое может за особо подробное описание рецептов придушить сей весьма лулзовый ресурс.
>>>Вопрос в поизводстве ХО и, сюрприз, в современном законодрательстве, которое может за особо подробное описание рецептов придушить сей весьма лулзовый ресурс.
Тогда начинать им придется со школьных учебников химии… 🙂
А может пропитать карбонатом калия или натрия, а потом нагреть в закрытом сосуде?
Выделится углекислый газ и прочистит поры, а активированный уголь можно потом раздробить, промыть водой и спрессовать в гранулы.
Уточнение! Не «фосфорная кислота и хлорид цинка», а ОРТОфосфорная кислота ИЛИ хлорид цинка. Потом активатор добавляется не непосредственно перед обжигом, а сырьё выдерживается в его растворе для пропитки.
Активаторы при тёмно-красном калении угля испаряются без остатка.
Есть и более сильные активаторы (тетрафторид титана к примеру), но с ними процесс сложнее и опаснее из-за чего активация ими проводится исключительно в лабораториях.
Из дальнейших усовершенствований процесса активации можно вспомнить активацию эвтектикой хлорида и бромида цинка. И ещё если нужны мелкие поры делают ступеньку при прогреве в районе +350 (с эвтектикой при более низкой температуре и подольше), если большие — нагревают с большой скоростью.
«Но двести лет активированный уголь был, фактически, единственным адсорбентом, известным человечеству.» Михаил Семёнович Цвет почему то в качестве сорбента использовал карбонат кальция. Так что именно карбонат кальция — первый известный сорбент для жидкостных хромотографов. Уголь в этом качестве может и применим, но до этого надо было ещё додуматься.
https://www.youtube.com/watch?v=GNKeps6pIao
Получение активированного угля парогазовым методом.
Костяной уголь
Хотя Товий Егорович (Иоганн Тобиас) Ловиц открыл адсорбцию и использовал древесный уголь для очищения различных веществ еще в 1785 г., позже стали чаще применять животный, или костяной уголь. Такой уголь получали из коровьих или свиных костей обугливанием в закрытых ретортах; продукт состоял из 70-80% фосфата кальция, и по 10-15% карбоната кальция и угля (попутно с углем получалось значительное количество аммиачной воды, костяного масла и горючего газа). Особенно широко костяной уголь применялся при производстве сахара для очищения патоки и получения рафинированного сахара. Использованный уголь оживляли, прокаливая повторно; после нескольких оживлений отработанный уголь использовали как удобрение или непосредственно, или после превращения в суперфосфат https://www.popadancev.net/fosfor/#comment-158424
В наши дни для рафинации сахара используют активированный уголь древесный и ионообменные смолы; впрочем, костяной уголь иногда применяют и сейчас.
Костяной уголь, за счет присутствия мелкодисперсного углерода, обладает хорошей адсорбционной способностью даже без специальной активации; кроме того, за счет присутствия большого количества фосфорнокислого кальция костяной уголь обладает и достаточно высокой ионообменной способностью, и именно поэтому удаляет из сахарной патоки не только окрашенные и дурнопахнущие вещества, но и значительную часть солей. Костяной уголь весьма неплохо задерживает тяжелые металлы (поэтому в городах со свинцовым водопроводом не помешало бы фильтровать через него питьевую воду), мышьяк и избыток фтора (что актуально для некоторых местностей, где используется вода из подземных скважин).
Кроме того, костяной уголь использовался как черный пигмент. Художники даже специально готовили такой уголь — Ivory black — из слоновой кости. Впрочем, вряд ли такой уголь был сильно лучше говяжьего или свиного.
//- На то мы и солдаты,— невозмутимо ответил Швейк,— для того нас матери и на свет породили, чтобы на войне, когда мы наденем мундиры, от нас полетели клочья. И мы на это идем с радостью, потому как знаем, что наши кости не будут гнить понапрасну. Мы падем за государя императора и его августейшую семью, ради которой мы отвоевали Герцеговину. Из наших костей будут вырабатывать костяной уголь для сахарных заводов. Это уже несколько лет тому назад объяснял нам господин лейтенант Циммер. «Вы свиная банда,— говорил он,— кабаны вы необразованные, вы никчемные, ленивые обезьяны, вы своим ножищам покоя не даете, точно они никакой цены не имеют. Если вас убьют на поле сражения, то из каждой вашей ноги выйдет полкило костяного угля, а из целого солдата со всеми костями его рук и ног — свыше двух кило. Сквозь вас, идиоты, на сахароваренных заводах будут фильтровать сахар. Вы и понятия не имеете, как после смерти будете полезны потомкам. Ваши дети будут пить кофе с сахаром, процеженным сквозь ваши кости, олухи». Я, помнится, задумался, а он ко мне: «О чем размышляешь?» — «Осмелюсь доложить, говорю, я полагаю, что костяной уголь из господ офицеров должен быть значительно дороже, чем из простых солдат». За это я получил три дня одиночки.//
// — После войны здесь хороший урожай уродится, после небольшой паузы проговорил Швейк. — Не надо будет покупать костяной муки. Для крестьян очень выгодно, если на их полях сгниёт целый полк: короче говоря, это для них хлеб. Одно только меня беспокоит, как бы эти крестьяне не дали себя одурачить и не продали бы понапрасну эти солдатские кости сахарному заводу на костяной уголь.//