"Тайные свойства активированного угля" - исследовательская работа

X Всероссийская с международным участием

научно-практическая конференция

 «С наукой в будущее».

 

 

НАПРАВЛЕНИЕ: химия

Тайные свойства активированного угля.

Исследовательская работа

                                                              Выполнена  учащейся 8 «а» класса

МОУ «Средняя общеобразовательная

                                                                            школа №76», МО «Котлас»

                                                                                Архангельской области

Мисировой Эльвирой Бахман кызы

                                                                                 Научный руководитель:

                                                                             учитель химии и биологии

МОУ «Средняя общеобразовательная

                                                                         школа №76», МО «Котлас»

                                                                               Архангельской области

                                                                          Петухова Наталья Сергеевна

Котлас, 2019

Содержание

Введение………………………………………………..……….…….…...3

Глава 1. Основная часть…………………………………………………...4

1.1.          Строение и свойства активированного угля..………………….......4

1.2.          Виды активированного угля…………………………………..….. . 5

1.3.          Область применения активированного угля………………….….6

Глава 2. Экспериментальная часть……………………………….…......7

2.1. Адсорбция активированным углем различных веществ из растворов. ………………………………………………………………………………..7

         2.2. Адсорбция кувшином «Аквафор» холодной воды из крана……….7

         2.3. Адсорбция активированным углем краски «гуашь»………………..8

Заключение……………………………………………………….….…...9

Список литературы…….……………………………………………....10

Приложение………………………………………………….…….…....11

Введение

Считается, что уголь невероятно полезен. Его добавляют в мороженое, в мыло, в зубную пасту, в алкогольные коктейли. То, что прежде было исключительно медикаментом, сейчас является модным компонентом самых разнообразных продуктов. Дома практически у каждого есть активированный уголь. И все мы знаем, что его применяют при отравлениях. Но у меня возник вопрос, а почему и какие же свойства помогают ему бороться с отравлением?

   Актуальность работы заключается в значимости активированного угля для решения проблем со здоровьем и решения проблем для  получения более чистых веществ.

  Целью моей работы является узнать строение и свойства активированного угля

Задачи: 

·                      Изучить научно-познавательную литературу по теме исследования;

·                     Экспериментально изучить свойства активированного угля.

·                     Понаблюдать за свойства активированного угля.

·                     проверить адсорбционную способность активированного угля в лаборатории и дома

Гипотеза: активированный уголь обладает хорошими поглощающими свойствами.

Объект исследования:  активированный уголь.

Предмет исследования: поглотительная способность активированного угля.

Методы исследования:

·                   анализ научно-популярной литературы

·                   наблюдение;

·                   поиск информации в Интернете

·                   эксперимент.

Глава 1. Основная часть

1.1.          Строение и свойства активированного угля.

Активированный (или активный) уголь — это вещество с высокоразвитой пористой структурой, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения, таких как древесный уголь, каменноугольный кокс, нефтяной кокс, скорлупа кокоса, грецкого ореха, косточки абрикоса, маслины и других плодовых культур.

Активированный уголь с точки зрения химии – это одна из форм углерода с несовершенной структурой. Активированный уголь на 87-97 % по массе состоит из углерода, также может содержать водород, кислород, азот, серу и другие вещества. По своему химическому составу активированный уголь сходен с графитом, материалом, используемым в обычных карандашах. Активированный уголь, алмаз, графит – все это формы углерода, практически не содержащие примесей.

Активированный уголь имеет большое количество пор, вследствие чего обладает хорошей поглотительной (адсорбционной)  способностью. Способность поглощать какие-либо вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твердого тела (адсорбентом) называется адсорбцией. Именно высокий уровень пористости делает активированный уголь «активированным». Эти поры как раз и придают активированному углю его свойства – поры способны поглощать и удерживать в себе другие вещества.

В конце 18 века впервые была обнаружена примечательная способность древесного угля поглощать (адсорбировать) разнообразные пары, газы, пахучие и красящие вещества из растворов. В 1773 году известный химик Карл Шееле наблюдал адсорбцию газов на древесном угле.  Тобиас Ловиц применял древесный уголь для очистки самых различных продуктов (лекарств, питьевой воды, хлебной водки, мёда и других сахаристых веществ, селитры и т.п.). А в 1794 г. активный уголь был использован для осветления сиропов на сахарно-рафинадном заводе в Англии. 

1.2.          Виды активированного угля.

В настоящее время активированный уголь выпускается в 4 формах

1.                 Гранулированный активированный уголь -  частицы размером от 0,1 до 5 мм (более чем 90 % состава).

2.            Порошковый активированный уголь - имеет частицы размером менее 0,1 мм.  (более чем 90 % общего состава).

3.                 Экструдированный активированный уголь (экструдер) - выпускается с частицами в форме цилиндров диаметром от 0,8 до 5 мм.

4.                 Ткань, пропитанная активированным углем -  выпускается различных форм и размеров, наиболее часто применяются для очистки газов и воздуха, например в автомобильных воздушных фильтрах.

1.3.          Область применения активированного угля.

Активированный уголь нашел широкое применение в различных отраслях.

1.                 В медицине:

o        с целью очистки организма от каких-либо вредоносных веществ.

o        при разных отравлениях и диарее.

2.                 При очистке воды

Основной задачей при очистке вод является улучшение их вкусовых качеств (дезодорация воды). Наиболее эффективным методом удаления из воды ряда органических и неорганических примесей признан сорбционный метод очистки на активном угле.

Большое распространение в быту получили фильтры-кувшины, в которых вода проходит через сменный картридж в нижний сосуд. Фильтрующий элемент картриджа содержит гранулированный активированный уголь.

Порошковый уголь используется для промышленной очистки жидкостей, включая очистку хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод.

3.                 Применение активных углей в золотодобывающей промышленности.

При покачивании раствора цианида золота через тонкопористый активный уголь происходит восстановление золота и адсорбция его на угле.

4.                 Очистка воздуха и газов

Активные угли широко используются для очистки воздушных сред. Ткань, пропитанная активированным углем, применяется в автомобильных воздушных фильтрах.

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Адсорбция активированным углем различных веществ из растворов. 

Цель работы: изучили адсорбцию активированным углем различных веществ из растворов.

Ход работы.  В химический стакан, мерным цилиндром отмерили по 5 мл 0,01% -х растворов – сульфата меди, йода, дихромата калия. В каждый стакан внесли по 0,25г растертого активированного угля. После взбалтывания через 5-10 минут смеси отфильтровали через обычные фильтры.

Наблюдения (приложение 1):

В результате эксперимента мы заметили или полное обесцвечивание раствора или частичное, результаты видны в таблице.

	было	Стал
Йод	Темно-желтый, коричневатый	Бесцветный
Сульфат меди	голубой	Светло-голубой
Дихромат калия	Ярко-желтый	бесцветный

Вывод: чем прозрачнее и светлее жидкость, тем лучше произошла адсорбция или поглощение, т.е. йод и дихромат калия адсорбируют лучше всего.

2.2. Адсорбция кувшином «Аквафор» холодной воды из крана.

Цель работы: изучить адсорбционные способности фильтра-кувшина «Аквафор»

Ход работы. Для опыта мы взяли: глубокую миску белого цвета, воду из крана, фильтр-кувшин с картриджем «Аквафор».

В белую чистую миску, налили  холодную воду из крана. Вода прозрачная но с примесью ржавчины. Перелили часть воды в кувшин с картриджем, а часть оставили как контрольный образец. После того как, вода была отфильтрована кувшином «Аквафор», перелили воду в чистую белую миску и  сравнили полученный образец из фильтра с начальным образцом из крана.

Наблюдение (приложение 2):  образец из фильтра прозрачный, без видимых загрязнений.

Вывод: активированный уголь, находящийся в фильтре справился со своей задачей по очистке воды от видимых загрязнений, т.е. ржавчины.

2.3.   Адсорбция активированным углем краски гуашь.

Цель: изучить адсорбционные свойства активированного угля на примере подкрашенной воды краской гуашь красного цвета.

Ход работы: в воде растворили красную гуашь и помещали активированный уголь, засекая время, когда начнёт происходить обесцвечивание (адсорбент будет поглощать краситель).

Наблюдение (приложение 3):  образец воды, подкрашенный красной гуашью, после действия адсорбента стал намного светлее. 

Вывод: активированный уголь справляется с процессом очистки воды от примесей. Так как раствор был сильно концентрированный, то очистка была не на 100%.

Вывод: активированный уголь представляют собой аморфный мелкопористый углерод с особой текстурой, прошедший специальную обработку и закалку. Это активный адсорбент, обладающий поверхностным воздействием, его механизм действия основан именно на связывании и выведении токсинов и молекул красящих веществ.  Активированный уголь применяют для обесцвечивания жидкостей, окрашенных нежелательными примесями, для удаления из растворов посторонних растворенных веществ, для поглощения газов, для устранения неприятных запахов. 

Заключение.

Изучая различную литературу об активированном угле, было найдено много информации по его применению. Основная цель работы было выяснить, какими свойствами обладает активированный уголь, который есть практически в каждой домашней аптечке. На основе проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1.                 Активированный уголь – вещество, обладающее поглотительными, то есть адсорбционными свойствами. Его частицы буквально пронизаны порами (для этого уголь особым способом обрабатывают и удаляют из него примеси). А  адсорбция — это поглощение поверхностью, то ясно: чем больше поверхность, тем и поглощение лучше. 

2.                 Обладая адсорбционными свойствами, активированный уголь находит широкое применение в различных областях очистки от вредных веществ и токсинов.

3.                 Гипотеза о том, что активированный уголь обладает поглощающими свойствами,  подтвердилась.

Данная работа вызвала широкий интерес к дальнейшему изучению. Планируется изучить влияние активированного угля на организм человека.

.

Список литературы.

1.     Кинле X, Бадер X. 1984. Активные угли и их применение. Л.: Химия. 210 с.

2.     Колышкин Д.А., Михайлова К.К. 1972. Активные угли. Справочник.     Л.:«Химия».5-7.

3.     Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. 2000. Активные угли России. М.: Металлургия.

4.     http://www.gastroscan.ru/handbook/144/6352

5.     https://ru.wikipedia.org/wiki/Активированный_уголь

6.     http://allencyclopedia.ru/1091

7.      http://www.nehudlit.ru/articles/descr363913.html

8.      http://allencyclopedia.ru/1091

9.     http://www.peoples.ru/science/chemistry/zelinskiy/

10. wikipedia.org

Приложение 1.

 Адсорбция активированным углем различных веществ из растворов. 

йод – желтый, прозрачный;

сульфат меди – светло-голубой;

 дихромат калия – ярко желтый, прозрачный.

 

 

Приложение 2.  Адсорбция кувшином «Аквафор» холодной воды из крана.

Приложение 3. 

Адсорбция активированным углем краски гуашь.