Активированный уголь: свойства и применение¶

Активированный уголь — пористое углеродное вещество, получаемое из органического сырья (древесины, торфа, каменного угля, скорлупы кокосовых орехов) путём термической обработки с последующей активацией. Обладает высокой удельной поверхностью (до 1000–3000 м² на грамм) и способностью поглощать (адсорбировать) из газов и растворов различные вещества. Применяется в медицине как энтеросорбент, в промышленности — для очистки воды, газов и растворов, а также в средствах индивидуальной защиты.

¶Состав и строение

Основу активированного угля составляет углерод (обычно 87–97 %). В состав также входят водород, кислород, азот, сера и минеральные примеси, количество которых зависит от исходного сырья. Структура материала представляет собой систему пор трёх типов:

• микропоры (радиус менее 1 нм) — обеспечивают основную адсорбционную способность;
• мезопоры (1–25 нм) — отвечают за поглощение крупных молекул и растворённых веществ;
• макропоры (более 25 нм) — служат транспортными каналами.

Именно развитая пористость отличает активированный уголь от обычного древесного.

¶История

Адсорбционные свойства угля известны с древности: ещё в Древнем Египте и Греции его использовали для очистки воды и лечения ран. В XVIII веке учёные описали поглощение газов углём, а в 1773 году Карл Шееле исследовал адсорбцию газов древесным углём. В 1900–1901 годах русский химик Николай Зелинский разработал метод получения активного угля и предложил использовать его в противогазах, что стало основой современной угольной промышленности. Промышленное производство активированного угля началось в начале XX века.

¶Способы получения

Сырьё (древесину, торф, бурый и каменный уголь, скорлупу орехов, косточки плодов) сначала карбонизируют — нагревают без доступа воздуха до 400–800 °C, получая пористый углеродный материал. Затем проводят активацию одним из двух способов:

• парогазовая активация — обработка водяным паром, углекислым газом или воздухом при 800–1000 °C;
• химическая активация — пропитка сырья реагентами (фосфорной кислотой, хлоридом цинка, гидроксидом калия) с последующим нагревом.

Химическая активация даёт больший выход продукта, парогазовая — более чистый материал.

¶Применение в медицине

В медицине активированный уголь используется как энтеросорбент — средство, связывающее и выводящее из желудочно-кишечного тракта токсичные вещества. Таблетки назначают при:

• отравлениях (пищевых, лекарственных, алкогольных, солями тяжёлых металлов);
• кишечных инфекциях, сопровождающихся интоксикацией;
• метеоризме и диспепсии;
• аллергических реакциях;
• похмельном синдроме.

Механизм действия основан на физической адсорбции: поверхность угля захватывает молекулы токсинов и удерживает их до выведения из организма естественным путём. Препарат не всасывается в кровь и не оказывает системного действия.

¶Ограничения и правила приёма

Активированный уголь неэффективен против щелочей, кислот, цианидов, солей железа и лития, а также спиртов (метанола, этиленгликоля) — эти вещества он связывает слабо. При отравлении метанолом или кислотами требуется специализированная медицинская помощь.

При приёме возможны побочные эффекты: запор, диарея, окрашивание стула в чёрный цвет, редко — тошнота. Длительное бесконтрольное применение может привести к дефициту витаминов и микроэлементов, так как уголь поглощает и полезные вещества. Препарат не рекомендуется при язвенной болезни в стадии обострения и кишечной непроходимости. При одновременном приёме с другими лекарствами уголь снижает их всасывание, поэтому между приёмами делают перерыв не менее 1–2 часов.

¶Применение в промышленности и быту

Помимо медицины, активированный уголь востребован в разных отраслях:

В противогазах активированный уголь в сочетании с химическими поглотителями задерживает отравляющие вещества, что делает его незаменимым в системах защиты органов дыхания.

¶Формы выпуска

В медицине препарат выпускают в виде:

• таблеток (обычно по 250 или 500 мг);
• капсул;
• порошка для приготовления суспензии;
• пасты для приёма внутрь.

В промышленности используют гранулированный, порошковый и волокнистый (в виде углеродных тканей) активированный уголь.

¶Сравнение с другими сорбентами

Наряду с активированным углём применяются другие энтеросорбенты: смектит (Смекта), полиметилсилоксана полигидрат (Энтеросгель), лигнин. Активированный уголь отличается низкой ценой и доступностью, но уступает некоторым современным сорбентам по избирательности и удобству приёма. Выбор препарата зависит от вида отравления и рекомендаций врача.

¶Хранение и срок годности

Таблетки хранят в сухом месте при комнатной температуре, вдали от веществ, выделяющих пары и газы: уголь легко поглощает посторонние запахи из воздуха и теряет активность. Срок годности обычно составляет 2–3 года; по его истечении сорбционная способность снижается.