Ko’mirni aktivlash

4.8. Boshqa materiallar

Organik tarkibiy qismlarni o'z ichiga olgan loy suspenziyalaridan faol ko'mirlar, ayniqsa, bir xil loylardan og'ir metall oksidlari va boshqa zararli moddalarni olish uchun foydali bo'lishi mumkin.
Galogen o'z ichiga olgan uglevodorod aralashmalari Lyuis kislotasi tipidagi katalizatorlar (masalan, alyuminiy xlorid) ishtirokida 200-500 ⁰ S gacha qizdirilishi mumkin.olingan mahsulotlar adsorbent sifatida ushbu shaklda ishlatilishi mumkin faollashtirilgandan keyin boring.
Kremniy, titan, zirkonyum, alyuminiy, bor karbidlarini xlorlash va uchuvchi metall va metalloid xloridlarni olib tashlash ham faol ko'mir olish imkonini beradi.

§5. Faol ko'mirlarning xususiyatlari

Faol ko'mirlar keng va uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan adsorbsion xususiyatlar bilan bir qatorda ion almashinuvi, shuningdek elektron almashinuvi qobiliyatiga ega. Faol ko'mirning ushbu noyob "qobiliyatlari" batafsilroq tavsiflanishi kerak.

5.1. Faol ko'mirlar-ion almashinuvchilari

Ion almashinuvi hodisasi nima ekanligini qisqacha eslash kerak. Ma'lumki, ko'plab moddalar (elektrolitlar) - kislotalar, ishqorlar, tuzlar – suvda eritilganda turli xil belgilar ionlariga bo'linadi. Bundan tashqari, ulkan kation yoki aniondan hosil bo'lgan qattiq moddalar mavjud bo'lib, ularning zaryadlari tegishli anti-ionlar tomonidan zararsizlantiriladi. Bular, xususan, kislota yoki asosiy tabiatning funktsional guruhlarini o'z ichiga olgan maxsus sintetik polimerlardir. Vodorod yoki gidroksil ionlari kabi tegishli antioionlar tashqi eritma ionlari bilan almashinishi mumkin. Ion almashinuvi sodir bo'ladi, uni sxematik tarzda quyidagicha yozish mumkin:


Bu erda  va -murakkab kation va anion, harakatlanuvchi ionlarni tashuvchi matritsa. O'zlarining harakatlanuvchi ionlarini atrofdagi eritmaning bir xil zaryadlangan ionlariga almashtirishga qodir bo'lgan bunday qattiq erimaydigan moddalar ionitlar deb ataladi. Ion almashinuvi jarayonlari odatda butunlay teskari bo'lib, oldinga va orqaga osongina o'tadi.
Qaysi ionlar almashinishiga qarab, ionitlar kationitlarga (kationlar almashinuvi) va anionitlarga (anionlar almashinuvi) bo'linadi. Amfoter ion almashinuvchilari – amfolitlar ham ma'lum.
Faol ko'mirlarni o'rganayotganda, ular nafaqat maxsus ishlov berilgan, balki eng keng tarqalgan ion almashinuvi qobiliyatiga ega ekanligi ma'lum bo'ldi. Bundan tashqari, pishirish sharoitlariga qarab, ular kationitlar, anionitlar yoki amfolitlar bo'lishi mumkin. Ko'mirdagi ion almashinuvi turli sabablarga bog'liq – kimyoviy va elektrokimyoviy. Shunday qilib, havodagi suvli eritmalardagi oddiy faol ko'mir anion almashinuvi xususiyatlarini namoyish etadi. Buning sababi shundaki, bunday sharoitda ko'mir o'zini kislorod elektrodining bir turi sifatida tutadi. Uning yuzasi musbat zaryadlangan va er-xotin elektr qatlamining tashqi qoplamasi gidroksil ionlari (A. N. Frumkin, D. N. Starjesko):

Faol ko'mirlar juda katta o'ziga xos sirtga ega bo'lganligi sababli, ko'mirning suv (eritma) bilan aloqa qilishining butun yuzasini qoplaydigan bunday er-xotin qatlam yuqori sig'imga ega. Bu sezilarli darajada anion almashish qobiliyatiga olib keladi, chunki gidroksil ionlari atrofdagi eritmaning anionlari bilan osongina almashishi mumkin.
Muayyan maxsus yaratilgan sharoitlarda siz faol ko'mirni elektrokimyoviy ravishda zaryadlashingiz, unga salbiy zaryad berishingiz mumkin. Bunga, masalan, oz miqdordagi platina qo'llaniladigan kislorodsiz ko'mirda, uni vodorod (vodorod ko'mir) atmosferasiga joylashtirganda erishiladi. Bunday holda, er-xotin elektr qatlamining tashqi qoplamasi vodorod ionlari, eritmalarda bunday ko'mir kation almashinuvchisi xususiyatlariga ega
Kation almashinuvi xususiyatlari maxsus tayyorlangan oksidlangan ko'mirlarga xosdir. Uglerod yuzasining oksidlanishi har doim havo kislorodi bilan aloqa qilganda sodir bo'ladi, ammo normal haroratda u juda sekin, yuqori haroratda (400-450 °C oralig'ida) jarayon tezlashadi va ko'mir yuzasi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.kislorodning 15-25% gacha. Oksidlangan ko'mir tarkibida ko'p miqdordagi kislorodli kislotali guruhlar mavjud. Bundan tashqari, uning yuzasi manfiy zaryadlangan, bu ma'lum miqdordagi elektrokimyoviy bog'langan vodorod ionlarining mavjudligiga sabab bo'ladi.
Oddiy va oksidlangan ko'mirlar yuzasi yaqinidagi er-xotin elektr qatlamlarining tuzilishi va ular uchun ion almashinuvi quyidagicha tasvirlanishi mumkin:

O'zbekiston Respublikasi davlat arxitektura va qurilish vazirligi L. V. Pisarjevskiy nomidagi USSR fanlar akademiyasi 60-yillarning boshlarida oksidlangan ko'mirlar, aksariyat sintetik ionitlardan farqli o'laroq, ko'plab tizimlarda namoyon bo'ladigan kation almashinuvida juda yuqori selektivlikka ega ekanligi aniqlandi. Kation aralashmasining alohida tarkibiy qismlarini tanlab olish, boshqalarini eritmada qoldirish qobiliyati ularning sirt tuzilishi bilan bog'liq. Yuqoridagi sxemadan ko'rinib turibdiki, oksidlangan ko'mir yuzasida turli xil kislorodli guruhlar aromatik halqalarning kondensatsiyalangan tizimi bo'lgan uglerod ramkasiga biriktirilgan. Vodorod (kislotali) bo'lganlar eritmaning kationlari bilan almashishga qodir. Alohida so'rilgan ionlar (asosan ko'p zaryadli) funktsional guruhlar bilan sirt koordinatsion birikmalar hosil qilishi mumkin. Bunday holda, u yoki bu ionlar sirt bilan teng ravishda bog'lanmaydi. Ulardan biri, masalan, asosan elektrostatik kuchlar bilan bog'langan gidroksidi metallarning (lityum, natriy, kaliy) bitta zaryadlangan kationlari osongina eritmaga o'tadi, boshqalari funktsional guruhlar bilan yanada mustahkam bog'langan va sirtda qoladi. Oksidlangan ko'mirlarning selektivligi metall ionining tabiatiga bog'liq bo'lgan sirt komplekslarining kuchliligidagi katta farqlar bilan bog'liq.
Deyarli yuqori selektivlik shundan dalolat beradiki, eritmaning oksidlangan ko'mir qatlami orqali bir marta filtrlanishi bilan, masalan, natriy va kaltsiy (mis va boshqalar) aralashmalarining juda samarali ajralishi sodir bo'ladi. Bundan tashqari, uning yordami bilan ionlarning mikroprimeslarini (bu holda – kaltsiy, mis) osongina olish mumkin, hatto asosiy moddaning tarkibi NaCl nopoklik tarkibidan millionlab va milliardlab marta ko'p bo'lsa ham. Oksidlangan ko'mirning bu ajoyib xususiyati turli xil bo'linishlar, yuqori toza preparatlarni ishlab chiqarish va boshqalar uchun ishlatiladi.