Istnieje kilka zastosowań węgla aktywnego. W zielarstwie jest on przydatny na kilka sposobów. Stosowany jest do wyciągania toksyn z krwi. Jego właściwości fizykochemiczne obejmują pojemność adsorpcyjną i ładunek powierzchniowy. Ponadto jest cennym narzędziem w fuzji szynkowej, procedurze medycznej polegającej na przepuszczeniu dużej objętości krwi przez biokompatybilny polimer.
Właściwości fizykochemiczne
Węgiel aktywny jest produktem odpadowym powstającym przy produkcji chińskich leków ziołowych. Odpady te są zazwyczaj usuwane jako składowisko odpadów. Jednakże duża ilość tych odpadów może być przekształcona w użyteczny węgiel poprzez aktywację kwasem fosforowym. Wydajność węgla z tego procesu zależy od zastosowanych warunków przygotowania. Tekstura porowata, powierzchnia i objętość porów węgla aktywnego zostały scharakteryzowane przy użyciu adsorpcji azotu w temperaturze 77 K.
Objętość porów węgla aktywnego jest duża. Cecha ta związana jest z rozkładem lotnych substancji i obecnością czynnika odwadniającego. Na powierzchni węgla mogą jednak pozostać nierozpuszczalne tlenki. Może to powodować blokowanie niektórych ścieżek.
W procesie wytwarzania węgla aktywnego z chińskich leków ziołowych zastosowano mieszaninę metod chemicznych i fizycznych. Najpierw z impregnowanych materiałów wytworzono węgiel z gałązek Pterocarpus indicus. Następnie suszono je pod słońcem do momentu wystąpienia około 15% zawartości wody. Następnie przesiewano je do pożądanej wielkości cząstek. Na koniec poddano je kalcynacji przy użyciu roztworu kwasu fosforowego otrzymanego z Soochow Weixu Trading Co, Ltd, Chiny.
Inną metodą wytwarzania węgla aktywnego z naturalnej celulozy jest kompozytowa aktywacja chemiczna. W metodzie tej łączy się pojedynczy środek aktywujący z szeregiem innych środków w celu uzyskania mieszaniny związków o różnych właściwościach. Połączone środki przyczyniają się również do adsorpcji barwników.
Węgiel aktywny ma bardzo porowatą strukturę i dużą powierzchnię BET. Po podgrzaniu do 450 stopni C, powierzchnia węgla aktywnego podwaja się, a wielkość mikroporów zwiększa się prawie dwukrotnie.
Pojemność adsorpcyjna
Pojemność adsorpcyjna węgli aktywnych zależy od objętości porów i powierzchni. Węgle aktywne o dużej powierzchni są bardziej skuteczne w zastosowaniach zielarskich niż te o małej powierzchni. Mają one również większą objętość porów przy wysokich ciśnieniach i są bardziej stabilne przy niskich pH. Pojemność adsorpcyjna węgla aktywnego zmienia się w zależności od ilości obecnych w nim materiałów roślinnych.
Węgiel aktywny jest szeroko stosowany w ziołolecznictwie. Jest doskonałym absorbentem dla różnych toksyn. Jest również skuteczny w detoksykacji organizmu. Jego maksymalna zdolność adsorpcyjna jest ściśle związana z jego powierzchnią, która jest mierzona w jednostkach b. Nie jest jednak dobrym zamiennikiem dla naturalnych ziół.
W badaniach EPA zebrała dane dotyczące pojemności adsorpcyjnej 62 różnych zanieczyszczeń organicznych. Były to substancje podlegające regulacjom prawnym i będące przedmiotem zainteresowania regulatorów, w tym chloroacetanilidy i halogenowane węglowodory alifatyczne. Ponadto, pięć dodatkowych próbek węgla aktywnego zostało wykorzystanych w zewnętrznym badaniu walidacyjnym.
Zdolność adsorpcyjna granulowanego i sproszkowanego węgla aktywnego została oceniona i porównana z innymi adsorbentami. Stwierdzono, że granulowany węgiel aktywny ma najwyższą pojemność adsorpcyjną, a następnie węgiel aktywny z łodyg winogron, porowaty polimer organiczny na bazie fosforanu fenylu i naturalny osad z gliny piaszczystej.
Węgiel aktywny produkowany z łuski ryżu ma doskonałą zdolność adsorpcji CO2. Jest jednak materiałem stosunkowo drogim, a proces jest energochłonny. Proces ten ogranicza liczbę przypadków, w których może on być ponownie wykorzystany.
Ładunek powierzchniowy
Węgle aktywne mają wysoki ładunek powierzchniowy i wykazują zachowanie kwasowo-zasadowe. Mogą być modelowane jako słabe kwasy monoprotowe. Ten artykuł bada zastosowanie węgla aktywnego w ziołolecznictwie. Opisuje proces używany do tworzenia tej substancji. Metoda jest praktyczna i ma wiele zastosowań.
W metodzie wykorzystano związki modelowe n-oktan i n-dodekan. Dodatkowo bada się obecność donora wodoru stosując PX-21. Oba związki modelowe mają różne masy molowe. Otrzymany materiał może być stosowany w różnych preparatach zielarskich.
Inną metodą jest wykorzystanie dołów daktylowych do produkcji węgla aktywnego. Są one doskonałym przykładem naturalnych materiałów o dużym ładunku powierzchniowym i porowatości. Węgle można wytworzyć poprzez utlenienie ich kwasem azotowym. Wyniki pokazują zmianę grup funkcyjnych i morfologii powierzchni tych materiałów.
Zasadowość węgli aktywnych jest wciąż przedmiotem dyskusji. Ogólnie rzecz biorąc, GAC jest nieco bardziej zasadowy niż GACo, podczas gdy GACo ma nieco niższe kwaśne pH. Różnica ta wynika z rozmieszczenia grupy karbonylowej i tlenu. Oba związki mają jednak różny ładunek powierzchniowy.
Ładunek powierzchniowy węgla aktywnego zależy od zawartości mezoporów w węglu. Węgiel o dużej zawartości mezoporów może adsorbować duże cząsteczki. Ta właściwość jest znana jako liczba molowa. Ważne jest, aby wiedzieć, ile węgla może adsorbować węgiel aktywny i jak dobrze może to zrobić.
Węgle aktywne zostały przygotowane z łupiny orzecha Foxa. Węgle te były przygotowywane w różnych temperaturach aktywacji. Adsorpcję azotu przeprowadzono w temperaturze 77 K. Średnice porów trzech węgli zmierzono metodą Barreta-Joynera-Halendy. Próbka S-350 ma rozkład wielkości mezoporów z wąskim pikiem w pobliżu 2,8 nm.
Przygotowanie
Węgiel aktywny jest stosowany w ekstrakcji niektórych ziół. W szczególności przy jego użyciu ekstrahuje się substancję yongmaebyeol bigyo. Jej wartość lecznicza jest zachowana pomimo wysokiej toksyczności. Jest ona powszechnie stosowana w przygotowaniu żeń-szenia i szałwii.
Węgiel aktywny jest związkiem chemicznym wytwarzanym z naturalnej celulozy. Może być wytwarzany poprzez jednostopniową aktywację chemiczną lub poprzez zastosowanie różnych współczynników impregnacji masy. Posiada dużą powierzchnię i wysoką pojemność adsorpcyjną. Ten proces adsorpcji ma zastosowania przemysłowe, ale niewiele wiadomo o mechanizmach nim rządzących.
Przygotowanie węgli aktywnych w zielarstwie jest procesem obejmującym kilka etapów, w tym impregnację chemiczną, karbonizację i aktywację. Najpierw kora Pterocarpus indicus jest impregnowana H3PO4 i ZnCl2. Następnie impregnowana próbka jest suszona przez 24 h w temperaturze pokojowej 110 stopni C. Zaimpregnowaną próbkę umieszcza się w piecu muflowym w celu aktywacji. Otrzymane węgle aktywowane moczy się następnie przez noc w rozcieńczonym roztworze HCl. Na koniec, przed użyciem, węgle są wypalane w piecu.
TAC3 jest przykładem węgla o wysokiej zawartości węgla. Jego całkowita objętość porów jest większa niż w przypadku TAC2, co wskazuje na dobry rozwój porów. Ponadto, TAC3 zawiera dużą ilość H3PO4 do aktywacji. H3PO4 sprzyja utracie masy węgla, jednocześnie promując rozwój porowatej struktury w wyższej temperaturze aktywacji.
Widma FTIR surowca wykazują pik przy 3700 cm-1. Pasmo o średniej intensywności wokół tego punktu jest spowodowane drganiami grup hydroksylowych w strukturach lignocelulozowych. Kolejne pasmo pojawia się przy 2.370 cm-1, wskazując na rozciąganie grup karboksylowych. Znika ono w TAC2 ze względu na silne działanie odwadniające ZnCl2.
Wpływ na mikroelementy
Karbonizacja ziół może wpływać na stężenie niektórych mikroelementów. Niektóre z tych pierwiastków są szkodliwe dla organizmu człowieka, inne zaś są korzystne. Karbonizacja zwiększa rozpuszczanie tych minerałów, a stosowana w rozsądnych ilościach może wzmocnić działanie związków ziołowych i zmniejszyć ich toksyczność. W jednym z badań, środek karbonizujący został użyty do leczenia Rhizoma Coptidis, wspólnego zioła używanego w TCM ze względu na jego zdolność do tłumienia gorączki, rozproszenia wilgoci i usunięcia toksyczności.
W osobnym badaniu wietnamski węgiel z łupin orzecha kokosowego był aktywowany przez dwutlenek węgla, parę wodną i K2CO3. Wyniki pokazały, że na pojemność adsorpcyjną tego węgla miało wpływ kilka parametrów procesu, w tym stosunek impregnacji, temperatura aktywacji i czas aktywacji. Zmierzono zawartość jodu w węglu aktywnym.
Karbonizacja kawałków wywaru TCM wyprodukowała duże ilości węgla, wzmacniając ściągające i antybakteryjne efekty leku. Ponadto, karbonizacja w wysokiej temperaturze generuje liczne luźne otwory w węglu drzewnym leków, które mogą promować hemostazę. Węgiel aktywny posiada szczególne właściwości, takie jak zdolność do aktywacji osoczowych czynników krzepnięcia. Wykazano również, że promuje krzepnięcie i wzmacnia mięśnie gładkie.
Węgiel aktywny może być stosowany do adsorpcji metali ciężkich ze ścieków. Jest to niedrogi materiał, którego obfite źródła znajdują się w Malezji. Węgiel jest poddawany procesowi chemicznemu, w którym jest podgrzewany w temperaturze 650 do 850 stopni Celsjusza. Następnie jest suszony w temperaturze 300 stopni. Następnie węgiel poddawany jest procesowi charakteryzacji za pomocą mikroskopu elektronowego. Poddawany jest również spektroskopii dyspersji energii pod kątem składu, gęstości i porowatości.
Podobne tematy