6.2. Области применения активированных углей

1. Очистка воды

Порошкообразные активные угли используют для очистки воды однократно на городских станциях водоподготовки, вводя их во время или после коагуляции.

Зернистые угли применяются для очистки воды фильтрацией в аппаратах со сплошным слоем сорбента типа механического фильтра воды. В зависимости от типа угли могут регенерироваться острым паром или реагентами. Однако из-за сложности организации такого процесса, больших потерь угля и невозможности полной его регенерации (только на 40–70%) обычно уголь при очистке воды используют однократно.

Волокнистые активные угли имеют наибольшую эффективную площадь поверхности и могут применяться в фильтрах воды специальной конструкции. Они нашли широкое применение в бытовых фильтрах очистки воды.

2. Сорбция нефтепродуктов

Разливы нефти, происходящие при её морской транспортировке из районов добычи, при шельфовой добыче и на других месторождениях, различные аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод – всё это влечет за собой серьезные экологические катастрофы. Ежегодно в океан попадает более 6 млн. тонн нефти. Сорбция нефтепродуктов – очень важное открытие человечества для защиты окружающей среды. Применение сорбентов является технологией щадящего устранения последствий нефтезагрязнений и позволяет снизить отрицательные последствия для экологии. Другие способы локализации и ликвидации разливов нефти – контролируемое сжигание, механический сбор, диспергирование – существенно ограничены по применению и зависят от времени, погодных условий, экологической обстановки и т. д.

Существует достаточно широкий ассортимент сорбентов для сбора нефтяных разливов. Сорбенты на основе неорганических материалов (диатомит, цеолиты, глина, песок) имеют низкую нефтеемкость, гидрофильны (не могут применяться на воде), требуют дополнительного модифицирования, вызывают трудности с утилизацией и совершенно не удерживают легкие фракции нефтепродуктов (бензин, керосин, дизельное топливо). Синтетические сорбенты обладают хорошей поглотительной способностью, однако отличаются большей стоимостью и сложностью утилизации в силу высокой токсичности продуктов горения. Наиболее привлекательны и перспективны сорбенты растительного (органического) происхождения. Они являются органической частью существующих экосистем и в наибольшей степени соответствуют экологическим требованиям. В качестве таковых можно выделить сорбенты на основе торфяного мха или стружки скорлупы кокосового ореха. Скорлупа кокоса – это отход пищевого производства и изготовление кокосового абсорбента – отличный пример эффективного использованием природных ресурсов экосистемы. Растительный сорбент обладает высокой сорбционной емкостью и гидрофобностью.

3. Очистка сточных вод

Проблема очистки сточных вод самая актуальная в области экологической безопасности. Вода, в силу широкого использования в быту, сельском хозяйстве, промышленности подвержена постоянному антропогенному загрязнению. Эта использованная человеком сточная вода поступает в природные водоемы. Последние, кроме того, аккумулируют большинство загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу или литосферу.

Существует множество методов очистки сточных вод: механические, физико-химические, химические, биохимические, электрохимические, мембранные, термические.

К физико-химическим методам относятся и адсорбционные методы, которые широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными. Применение локальных установок целесообразно, если вещество хорошо адсорбируется при небольшом удельном расходе адсорбента. Адсорбцию используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических нитросоединений, поверхностно-активных веществ (ПАВ), красителей, нефтепродуктов и т. д. Достоинством адсорбционного метода является высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ. Адсорбционная очистка вод может быть регенеративной, т.е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией, и деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80—98 %. Наиболее универсальным сорбентом является активированный уголь.

4. Лечебные мероприятия

Лечебные мероприятия, конечной целью которых является прекращение действия токсинов и их вывод из организма, объединяются в группу методов активной экстракорпоральной детоксикации организма. Одна из шести применяемых для этого технологий – сорбционная.

Гемосорбция - метод лечения, направленный на удаление из крови различных токсических продуктов и регуляцию гемостаза путем контакта крови с сорбентом вне организма. Для гемосорбции используются сорбенты двух классов: неселективные, поглощающие из крови несколько веществ, и селективные, извлекающие вещества определенной структуры. К первой группе относятся активированные угли, на поверхности которых собираются индолы, скатолы, гуанидиновые основания, жирные кислоты, билирубин, органические кислоты и т.д. К селективным сорбентам относятся ионообменные смолы, способные удалять из организма ионы калия, аммоний, гаптоглобин, билирубин. Разработаны гемосорбенты избирательного действия для удаления липопротеидов, протеолитических ферментов.

Удаление токсинов адсорбционным способом из других жидких сред организма – лимфы, плазмы, спинномозговой жидкости, было названо соответственно лимфосорбцией, плазмосорбцией и ликворосорбцией.

Применение гемосорбции оправдано при острых отравлениях лекарственными препаратами и химическими ядами (барбитуратами, транквилизаторами, хлорированными углеводородами, фосфорорганическими соединениями и т.д.); острых поражениях печени любого генеза, особенно в стадии прекомы и комы; первичном билиарном циррозе печени; холодовой крапивнице; острой системной красной волчанке; бронхиальной астме и т.д.

Энтеросорбция – вид адсорбционной детоксикации, при котором сорбент вводится перорально. Проходя через различные отделы пищеварительного тракта, сорбент поглощает токсические вещества и метаболиты различной этиологии.

Большинство заболеваний сегодня вызваны заражением радионуклидами, тяжелыми металлами, пестицидами. Организм перенасыщен отравляющими веществами, получаемыми извне, и токсинами, которые образуются как продукт внутренних процессов в условиях нарушенного обмена. Поэтому ученые приходят к выводу, что без применения методов адсорбции уже практически ничего нельзя лечить долго, т. к. без выведения токсических продуктов все методики лечения либо слабо эффективны, либо вообще неэффективны. Таким образом, применение новых сорбционных препаратов и методик оказалось очень полезным при лечении десятков заболеваний, причем самых различных: иммунных и аутоиммунных; аллергических; хронических гепатитов; панкреатитов; поражений почек; поражений нервной системы и т. д.

Среди энтеросорбентов наиболее распространен активированный уголь. Разработана серия новых препаратов на основе косточкового угля (используются косточки абрикос, слив). Эффективными энтеросорбентами оказались волокнистые угольные сорбенты.

Для лечения ран и ожогов используются как классические аппликационные адсорбенты на основе активированных волокнистых углеродных материалов, так и углеродистые активированные материалы, обогащенные различными добавками. Например, аппликационные сорбенты с привитыми ферментами, углекомплексы для лечения гнойных ран, для лечения инфицированных ран, сорбенты с напыленной медью.