Как сделать активированный уголь дома? 

Делать активированный уголь дома — не просто ?сжечь дрова?, это про контроль пиролиза и активации. Многие путают обугленную древесину с активированным углем, но разница в пористости и адсорбционной способности — как между губкой и куском коры. Я расскажу о реальном процессе, с оговорками и деталями, которые обычно умалчивают в блогах ?сделай сам?.

Сырьё: что годится, а что — нет

Начнём с основы. Идеально — древесина лиственных пород: берёза, дуб, бук. Хвойные содержат смолы, которые забивают поры при пиролизе, так что сосна или ель — плохой выбор. Некоторые пробуют скорлупу кокоса или косточки фруктов — да, это отличное сырьё для высокопористого угля, но в домашних условиях с ними сложнее: нужна очень высокая температура карбонизации. Я как-то экспериментировал с абрикосовыми косточками — результат был неплох, но процесс занял вдвое больше времени, чем с берёзой.

Важно: древесина должна быть сухой, без коры. Кора часто даёт избыток золы и снижает качество. Я обычно беру обрезки от дров, дроблю их до кусков размером 3–5 см. Меньше — сгорят слишком быстро, больше — не прокалятся равномерно. Один раз я пожадничал и заложил крупные чурки — в итоге получилась смесь угля и недожжённой древесины внутри. Пришлось переделывать.

Здесь стоит отметить, что в промышленности, например, на сайте ООО Шэньму Тянье Экологические Технологии (https://www.tianye-environmental-protection-technology.ru), используют специальные сорта каменного угля для получения дроблёного и крупнофракционного продукта. Это другой уровень, но принцип контроля параметров тот же.

Пиролиз: главное — ограничить кислород

Сердцевина процесса — пиролиз, то есть разложение органики при высокой температуре без доступа воздуха. В идеале нужна печь-реторта, но дома можно обойтись железной бочкой с плотной крышкой или даже большой кастрюлей, которую можно герметично закрыть. Ключ — минимум кислорода. Если будет доступ воздуху, древесина просто сгорит в золу, а не обуглится.

Я обычно делаю так: загружаю сырьё в ёмкость, закрываю крышкой с небольшим отверстием для выхода газов (это важно — давление может сорвать крышку). Нагреваю на открытом огне, например, на костре или в мангале. Первые пары идут белые — это испаряется влага. Потом дым становится жёлтым, едким — это идут пиролизные газы. Когда дым почти прекращается — процесс идёт к завершению. Тут легко ошибиться: если снять слишком рано — внутри будет ?деревянная? сердцевина, если передержать — уголь может стать слишком хрупким, с низкой механической прочностью.

По времени — зависит от объёма и нагрева. Для 5-литровой кастрюли с мелкими кусочками берёзы у меня уходило около 2–3 часов. После нагрева ёмкость должна остыть полностью, не открывая. Иначе горячий уголь вспыхнет при контакте с кислородом. Был у меня такой конфуз — открыл рано, и половина партии ярко вспыхнула, превратившись в пепел. Учитесь на моих ошибках.

Активация: создаём поры

Вот здесь и рождается именно активированный уголь. После пиролиза у нас есть пористый уголь-сырец, но его удельная поверхность ещё мала. Активация — это процесс увеличения числа и размера пор. Есть два основных пути: физический (паром) и химический.

Паровая активация в домашних условиях — сложно. Нужен устойчивый перегретый пар при температуре 800–900°C. Я пробовал пропускать пар от кипятильника через раскалённую банку с углём — результат был так себе, едва заметное улучшение адсорбции. Для серьёзной активации паром нужны специальные установки.

Химическая активация доступнее. Классический активатор — хлорид цинка или фосфорная кислота. Но они опасны, требуют осторожности и последующей тщательной промывки. Более безопасный (относительно) вариант — раствор обычной поваренной соли (NaCl) или, что лучше, хлорида кальция (CaCl2). Уголь-сырец вымачивают в насыщенном растворе несколько часов, потом снова прокаливают в закрытой ёмкости при температуре 500–600°C. Соль разъедает структуру, создавая дополнительные поры. После этого уголь нужно очень хорошо промыть, чтобы удалить все остатки активатора. Я проверяю промывку на вкус (не пробуйте!) — точнее, на отсутствие солёности в воде после полоскания.

Дробление и фракционирование

Полученный активированный уголь — это обычно куски разного размера. Для многих применений (фильтры, адсорбция в малых объёмах) его нужно измельчить и отсортировать. Я дроблю в металлической ступке или заворачиваю в плотную ткань и бью молотком. Главное — не превратить в пыль. Пылевидная фракция плохо подходит для фильтрации — она слеживается.

Затем просеиваю через сита. Для домашнего фильтра для воды, например, хороша фракция 1–3 мм. Более мелкая будет быстро забиваться, более крупная — иметь меньшую площадь контакта. Кстати, если посмотреть на ассортимент профессиональных производителей, вроде ООО Шэньму Тянье Экологические Технологии, то видно, что они предлагают и дроблёный, и крупнофракционный уголь — под разные технологические нужды. В домашних условиях мы, по сути, воспроизводим этот процесс в миниатюре и без точного контроля гранулометрического состава.

Храню готовый продукт в сухой, герметично закрытой стеклянной банке. Влажность — враг адсорбционной способности.

Где это можно применять и ограничения

Самодельный активированный уголь можно использовать для простых бытовых фильтров (например, для очистки воды в походных условиях или в аквариуме-медике), как адсорбент для устранения запахов в холодильнике или в обуви. В качестве грунта для некоторых растений, требующих дренажа и нейтрализации.

Но важно понимать его ограничения. Его адсорбционная ёмкость и, главное, предсказуемость будут значительно ниже, чем у промышленного продукта. Для медицинского применения (при отравлениях) я категорически не рекомендую самодельный уголь — неизвестна точная адсорбционная способность, возможны примеси. Промышленный, как у упомянутой компании, проходит строгий контроль на содержание тяжёлых металлов, зольность, йодный индекс.

Мой опыт показывает, что домашнее производство — это скорее интересный эксперимент, демонстрирующий принцип, а не способ получения высокоэффективного сорбента. Это как испечь хлеб дома — он будет вкусным и настоящим, но для массового, стандартизированного производства нужны пекарни с точным контролем. Так и здесь: сделать можно, но для ответственных задач лучше довериться специалистам, которые, как ООО Шэньму Тянье Экологические Технологии, занимаются именно этим профессионально.