Dřevěné uhlí

Dřevěné uhlí  je mikroporézní produkt s vysokým obsahem uhlíku vznikající při pyrolýze dřeva bez přístupu vzduchu . Uhlí hoří při teplotách přesahujících 1100 °C [1] . Hotové dřevěné uhlí se skládá převážně z uhlíku . Výhodou použití dřevěného uhlí místo klasického spalování dřeva je absence vody a dalších složek. To umožňuje dřevěnému uhlí hořet při vyšších teplotách a vydávat velmi málo kouře (běžné dřevo vydává velké množství páry, organických těkavých látek a nespálených uhlíkových částic).

Pyrolýza dřeva

Pyrolýza , neboli suchá destilace, je rozklad organických látek zahříváním bez (nebo s omezením) přístupu vzduchu k zamezení spalování [2] . Pyrolýza je také prvním procesem, ke kterému dochází při spalování dřeva. Plameny se tvoří v důsledku spalování nikoli samotného dřeva, ale plynů - těkavých produktů pyrolýzy. Při pyrolýze dřeva (450-500°C) vzniká řada látek: dřevěné uhlí, metanol , kyselina octová , aceton , pryskyřice a další.

Tento proces se používá v pyrolýzních kotlích . Proces zplyňování dřeva (pyrolýza) probíhá v horní komoře kotle (přikládacím prostoru) vlivem tepla a za omezeného přístupu vzduchu. Vzniklý dřevoplyn proudí tepelnou vrstvou, dostává se do trysky a tam se mísí se sekundárním vzduchem.

Vlastnosti

Při pyrolýze dřeva je zachována struktura jeho vodivých tkání , proto je ve výsledném dřevěném uhlí velké množství kapilár a pórů s velkým celkovým povrchem, což přispívá k jeho vysoké adsorpční kapacitě. Za normální teploty může dřevěné uhlí ze svých roztoků adsorbovat různé látky a také různé plyny , včetně inertních . Navíc, čím snadněji je plyn zkapalněn , tím lépe je absorbován dřevěným uhlím. Při zahřátí je dřevěné uhlí, které adsorbovalo látky, uvolňuje a opět získává schopnost adsorbovat. Pro zvýšení adsorpční kapacity uhlí se aktivuje ohřevem bez přístupu vzduchu [3] .

Schopnost absorbovat plyny s uhlím byla téměř současně popsána v 80. letech 18. století švédským chemikem Carlem Wilhelmem Scheele a italským vědcem Felicem Fontanou . V Rusku v roce 1785 akademik Tovij Egorovič Lovitz objevil a podrobně studoval fenomén adsorpce uhlím v kapalném prostředí a navrhl jej použít k čištění organických látek. [čtyři]

Typy

• Konvenční dřevěné uhlí  se vyrábí z rašeliny, uhlí, dřeva, kokosových skořápek nebo oleje.
• Cukrové uhlí  se získává karbonizací cukru a je zvláště čisté. Čistí se varem s kyselinami, aby se odstranily případné minerály a následně se dlouho spaluje v proudu chlóru, aby se odstranily poslední stopy vodíku [5] .
• Aktivní uhlí  je podobné běžnému uhlí, ale je vyrobeno speciálně pro lékařské použití. K výrobě aktivního uhlí výrobci zahřívají běžné dřevěné uhlí v přítomnosti plynu, který způsobuje, že dřevěné uhlí tvoří mnoho vnitřních prostorů nebo „pórů“. Tyto póry pomáhají lapačům aktivního uhlí.
• Kusové dřevěné uhlí  je tradiční dřevěné uhlí vyrobené přímo z tvrdého dřeva. Obvykle produkuje mnohem méně popela než brikety.
• Japonské dřevěné uhlí mělo kyselinu pyrrolinovou, která byla odstraněna při výrobě dřevěného uhlí; proto při spalování neprodukuje téměř žádný zápach ani kouř.
• Polštáře ve formě briket se vyrábí lisováním dřevěného uhlí, obvykle vyrobeného z pilin a jiného dřevěného odpadu, s pojivem (nejčastěji škrobem ) a dalšími přísadami. Brikety mohou také obsahovat hnědé uhlí (zdroj tepla), minerální uhlík (zdroj tepla), tetraboritan sodný, dusičnan sodný (činidlo pro zapalování), vápenec (činidlo pro bělení popela), surové piliny (činidlo pro zapalování) a další přísady.
• Dřevěné uhlí z pilin se vyrábí lisováním pilin bez pojiv a přísad. Upřednostňuje se pro použití na Středním východě, Tchaj-wanu, Koreji, Řecku atd. Používá se hlavně na grilování, protože nevydává zápach a kouř, malé množství popela; má vysokou teplotu hoření a dobu hoření více než 4 hodiny.
• Extrudované dřevěné uhlí se vyrábí lisováním surového, drceného nebo karbonizovaného dřeva na polena bez použití pojiva. Teplo a tlak procesu vytlačování drží uhelnou hmotu pohromadě. Pokud je protlačování vyrobeno ze surového dřevěného materiálu, jsou vytlačovaná polena následně zuhelnatělá.

Aplikace

Dřevěné uhlí je klasifikováno v systému norem - GOST 7657-84 "Uhlí".

Používá se k čištění, separaci, extrakci různých látek, jako antiseptikum , čistič, absorbér vody . Například při výrobě krystalického křemíku , sirouhlíku , železných a neželezných kovů , aktivního uhlí jako paliva pro domácnost, v zahradnictví , květinářství a při výrobě organického hnojiva terra preta .

Registrováno jako potravinářské barvivo pod kódem E153 .

Dřevěné uhlí je také obsaženo v několika kosmetických přípravcích [6] .

Medicínské využití aktivního uhlí je především ve vstřebávání jedů a toxinů [7] . Aktivní uhlí je dostupné bez lékařského předpisu, takže se používá pro různé zdravotní ošetření. Často se například používá ke snížení nepohodlí a rozpaků v důsledku nadměrné tvorby plynů (nadýmání) v trávicím traktu [8] .

Historie

V Rusku se dřevěné uhlí vyrábí již od starověku. Kovářské kovárny pracovaly na dřevěném uhlí. Nejběžnějšími způsoby získávání byly haldové a důlní dřevěné uhlí. Možnosti haldy byly „stack“ a „kanec“. Tyto technologie byly primitivní, proces trval až měsíc a vyžadoval pravidelné monitorování a údržbu. Všechny plynné a kapalné (v parách) produkty rozkladu (a to jsou asi dvě třetiny původní hmotnosti absolutně suchého dřeva) byly uvolněny do atmosféry. Hromadná výroba uhlí pomocí těchto technologií byla možná pouze v 17.-18. století, kdy byla hustota osídlení nízká a řada území nebyla rozvinuta. Od 19. století byly v Rusku preferovány jednoduché cihlářské pece na výrobu uhlí.

Za rodiště průmyslové výroby dřevěného uhlí je třeba považovat Ural . Demidovská slévárna železa vznikla přesně na dřevěném uhlí. Grum-Grzhimailo, Vladimir Efimovich preferoval dřevěné uhlí pro použití v metalurgii.

Návrat ke spalování haldového uhlí se odehrál v prvních letech sovětské moci na pozadí kolapsu průmyslu. Poté byly vybudovány velké uhelné elektrárny ( Asha , Syava, Amzya , Moloma , Verkhnyaya Sinyachikha ), které zajišťovaly relativně ekologickou produkci uhlí. Současně, zejména na severním Uralu , nadále fungovaly různé úpravy nejjednodušších cihlových pecí.

Briketa na dřevěné uhlí byla poprvé vynalezena a patentována v roce 1897 [9] a vyrobena společností Zwoyer Fuel Company. Tento proces zpopularizoval Henry Ford , který používal dřevo a piliny jako suroviny k výrobě automobilů.

V 21. století došlo k návratu k této staré a škodlivé technologii. Dravou těžbu dřeva tajgy Číňany provází zpracování dřeva na dřevěné uhlí, někdy i nelegálně. V Ujarském okrese (Krasnojarské území) byla odhalena stavba pecí na výrobu dřevěného uhlí technologií zakázanou v ČLR (Ekologicky velmi nebezpečné, práce jsou v Ruské federaci prováděny nelegálně, v blízkosti takové výroby vysychají stromy a lidé onemocnět v důsledku znečištění ovzduší fenoly atd. [10] ); protesty místních obyvatel si vynutily pozastavení prací [11] . Rozvoj takové výroby je plánován i v okrese Taishet (Irkutská oblast) [12] .

Viz také

• aktivní uhlí (droga)
• Bílé uhlí
• odlesňování
• Terra preta
• hořák na dřevěné uhlí

Poznámky

1. ↑ sciencing.com . Staženo 10. června 2019. Archivováno z originálu 18. listopadu 2018. (neurčitý)
2. ↑ Khodakov Yu. V., Epshtein D. A., Gloriozov P. A. § ​​42. Alotropické modifikace uhlíku // Anorganická chemie. Učebnice pro 9. ročník. - 7. vyd. - M .: Vzdělávání , 1976. - S. 82-83. — 2 350 000 výtisků.
3. ↑ Khodakov Yu. V., Epshtein D. A., Gloriozov P. A. § ​​43. Adsorpce // Anorganická chemie. Učebnice pro 9. ročník. - 7. vyd. - M .: Vzdělávání , 1976. - S. 84-85. — 2 350 000 výtisků.
4. ↑ Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Obecná a anorganická chemie. - Moskva: Chemie, 1981. - 632 s.
5. ↑ Chisholm, Hugh, ed. (1911), Carbon , Encyclopædia Britannica , sv. 5 (11. vydání), Cambridge University Press , pp. 305–307 
6. ↑ Ahmad, N; Isa, SSM; Ramli, M. M.; Hambali, NAMA; Kasjoo, S.R.; Isa, M.M.; Nor, NIM; Khalid, N. Adsorpční vlastnosti a potenciální aplikace bambusového dřevěného uhlí: Přehled.  (anglicky)  // MATEC Web of Conferences : journal. - 2016. - Sv. 78 . - str. 1-7 . Archivováno z originálu 24. července 2018.
7. ↑ Dawson, Andrew. Aktivní uhlí: lžíce cukru  (neopr.)  // Australian Prescriber. - 1997. - T. 20 . - S. 14-16 . - doi : 10.18773/austprescr.1997.008 .
8. ↑ Léčba plynatosti . NHS . NHS UK. Datum přístupu: 27. května 2012. Archivováno z originálu 4. června 2012. (neurčitý)
9. ↑ Grilování - Historie grilování . Inventors.about.com (15. června 2010). Staženo: 28. prosince 2011. (neurčitý)
10. ↑ Jurij Judkevič. Výroba dřevěného uhlí . Bioenergetika . Časopis "LesPromInform" č. 3 (69) (2010) . Staženo 8. 5. 2019. Archivováno z originálu 14. 9. 2018. (Ruština)
11. ↑ Viktor Resheten. Pece v oborech (Porušování norem a pravidel)  // Ochrana a bezpečnost práce ve stavebnictví. - Moskva: Nakladatelství "Panorama", 2016. - Listopad ( č. 11 ). - S. 46-47 . — ISSN 2074-8795 . (Ruština)
12. ↑ Výroba dřevěného uhlí pro Čínu bude zahájena v oblasti Taishet . Novinky . www.snews.ru _ Irkutská oblast: Informační agentura „Siberian News“ (16. března 2018) . Získáno 8. května 2019. Archivováno z originálu dne 8. května 2019. (Ruština)

Literatura

• Charcoal // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
• Kozlov VN, Nimvitsky AA Technologie pyrogenetického zpracování dřeva. - M.-L.: Goslesbumizdat, 1954.
• Dřevěné uhlí. — Dřevařský průmysl. — M.: 1979.
• Koryakin V. I. Tepelný rozklad dřeva. - Goslesbumizdat, - M.: 1962.
• Yudkevich Yu. D., Vasiliev S. N., Yagodin V. I. Získávání chemických produktů z dřevěného odpadu - ed. LTA, S.-Pb., 2002.
• Yuryev Yu. L. Dřevěné uhlí. Adresář. - Jekatěrinburg: Sokrates, 2007. - 184 s. — ISBN 978-5-88664-298-8 .

Odkazy

• Těžba uhlí v Indii

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus Brockhaus a Efron Britannica (online) Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4126285-2 J9U : 987007284793405171 LCCN : sh85022633 NDL : 00567799 NKC : ph632345