Эффективность угля как адсорбента зависит от величины его доступной площади поверхности. На эффективность адсорбции могут также влиять такие факторы, как размер молекул адсорбата (чем меньше молекулы, тем активнее идет адсорбция), размер пор и гранул угля, температура и pH раствора.

За счет сорбционной способности на поверхности активированного угля собираются органические вещества относительно небольшой массы, но имеющие достаточно высокую «ядовитость». В первую очередь активированный уголь проявляет «заинтересованность» в органических веществах с цианогруппой в составе (родственники синильной кислоты), сульфгидрильной группой (сульфаниламиды, меркаптоны, тиоловые яды), бензоловой группой (фенолы). Большинство перечисленных веществ являются сильнейшими обменными ядами, входят в состав многих бактериальных токсинов и ядовитых продуктов распада белков.

Кроме того, в лечебной практике широко используется способность активированного угля адсорбировать алкалоиды, гликозиды, барбитураты и другие снотворные, токсины бактериального, растительного, животного происхождения, производные фенола, синильной кислоты, сульфаниламиды, газы.

Вместе с тем следует заметить, что воздействие активированного угля на организм не исчерпывается только адсорбцией. Этот процесс активен в отношении многоатомных веществ. Газы (хлор, например) и соли тяжелых металлов удаляются за счет каталитического сокращения – процесса, заставляющего притягиваться отрицательно заряженные ионы загрязнителя к положительно заряженному активированному углероду.

Активированные угли могут быть получены из разнообразного углеродсодержащего сырья: древесины, каменного и бурого угля, торфа и т. п.

В промышленном производстве активированных углей в качестве сырья чаще всего используются каменный уголь, скорлупа кокосовых орехов и древесина.

Сначала углеродсодержащее сырье подвергают карбонизации – обжигу при высокой температуре в инертной атмосфере без доступа воздуха. Однако полученный карбонизат обладает плохими адсорбционными свойствами, поскольку размеры его пор невелики и внутренняя площадь поверхности мала. Поэтому карбонизат подвергают активации для получения специфической структуры пор и улучшения адсорбционных свойств. Сущность процесса активации состоит во вскрытии пор, находящихся в углеродном материале в закрытом состоянии.

Активация углей может осуществляться посредством обработки водяным паром или специальными химическими реагентами. Активация водяным паром проводится при температуре 800–1000 °C в строго контролируемых условиях. При этом на поверхности пор происходит химическая реакция между водяным паром и углем, в результате чего образуется развитая структура пор и увеличивается внутренняя поверхность угля. С помощью такого процесса можно получать угли, обладающие различными адсорбционными свойствами.

Активация водяным паром позволяет получать угли с внутренней площадью поверхности до 1 500 м2 на грамм угля. Благодаря этой огромной площади контакта активированные угли являются прекрасными адсорбентами. Тем не менее не вся эта площадь может быть доступна для адсорбции, поскольку крупные молекулы адсорбируемых веществ не могут проникать в поры малого размера.

Древесный уголь получают при сжигании растительного материала, в большинстве своем – дерева. Производится он достаточно широко в развивающихся странах, где до сих пор древесина используется в качестве топлива для приготовления пищи и обогрева. Древесный уголь образуется путем нагревания древесины при определенной температуре в отсутствие кислорода. Все, что остается после этого процесса, является черным углеродным материалом – углем.

Так как эффективность процесса адсорбции напрямую зависит от площади поверхности соприкосновения угля и среды, врачи рекомендуют в медицинских целях при отравлениях принимать активированный уголь в виде взвеси порошка в воде.

Некоторые фанатики «натурального происхождения продуктов» предпочитают готовить самостоятельно активированный уголь, который потом может приниматься внутрь, использоваться в водных фильтрах или для очистки продуктов перегонки.

Чтобы изготовить активированный уголь самому, рекомендуется использовать кору таких деревьев, как:

✓ береза,

✓ дуб,

✓ ель,

✓ ольха,

✓ осина,

✓ сосна,

✓ тополь.

Возраст этих деревьев не должен превышать пятидесяти лет. Кору деревьев необходимо очистить от древесины, сердцевины, сучков. Очищенная кора сжигается на костре до исчезновения огня. Угли, которые появляются в результате сгорания, нужно собрать, выбирая самые большие из них.

Стряхнув золу и пыль, следует поместить угли в посуду, закрыть плотно крышкой и дать им остыть. Как только угольки охладятся, нужно снова очистить их от пыли. В очищенном виде истолочь их в ступе до мелких (не очень) гранул и обязательно просеять. Активированный уголь домашнего производства готов!

Активированный уголь находит очень широкое применение в медицине, пищевой и химической промышленности, быту.

Классическим примером является использование активированного угля в противогазах. Разработанный русским химиком Н. Д. Зелинским противогаз спас множество жизней солдат в Первой мировой войне. Кстати, Зелинский не стал патентовать изобретенный им противогаз, считая, что нельзя наживаться на человеческих несчастьях, и Россия передала союзникам право его производства.

Активированный уголь используется при производстве сахара и алкоголя в пищевой промышленности, в химической и фармацевтической – как носитель катализаторов.

Активированный уголь является наиболее используемым фильтром для удаления пахучих веществ из атмосферы, фильтром в аквариуме, фильтром для питьевой воды и воздушным фильтром.

В настоящее время активированный уголь занимает ведущее место среди фильтрующих материалов. За последнее время область применения активированного угля значительно расширилась. Он играет важную роль в защите окружающей среды.

В медицине активированный уголь применяют для лечения расстройств желудочно-кишечного тракта, токсикоза, гепатита, инфекционных заболеваний, отравления, болезней пищеварительного тракта. В бытовых условиях его используют в случаях переедания или алкогольного опьянения. Так, уже давно люди, которым часто приходится бывать на застольях, где много вкусностей и выпивки, во избежание негативных последствий выпивают 6–8 таблеток активированного угля перед празднованием и ни от какого похмелья на следующее утро не страдают.

С развитием промышленного производства активированного угля в начале XX века применение этого продукта неуклонно возрастает.

Как видно из описанных в этой главе свойств активированного угля, его прием в разумных количествах не может повредить организму человека. И это уже хорошо, потому что полезное действие большинства лекарственных препаратов ограничено теми или иными побочными эффектами. Единственный недостаток, который «ставят в вину» активированному углю, – это возможное развитие гиповитаминоза при его длительном употреблении. Однако ни в одном медицинском справочнике не указано, какого гиповитаминоза – А, В, С, D, недостатка флавоноидов, тотального гиповитаминоза? Поэтому трудно доверять такому размытому описанию.