Carbon

Koostis / struktuur

Keemilise elemendi süsiniku (Carbon, C) korrastamata faasid (süsi – coal, tahm – soot, pürolüütiline süsinik – pyrolytic carbon) koosnevad lokaalselt grafiiditasanditest, mis aga erinevalt grafiidist on tugevasti deformeeritud ja moodustavad korrapäratuid struktuure.

Omadused

Nn. aktiivsüsi on väga suure eripinnaga (kuni 2000 m²/g) materjal. Süsi on suhteliselt hea elektrijuht ja kõrge sulamistemperatuuriga materjal, pürolüütiline süsinik on biokompatiibel.

Saamine

Tekkib mittetäieliku põlemise produktina, linnaõhk sisaldab aerosoolina tahma

1…2 mg/m³ (vt. ka “Teflon”). Sütt (puusütt) saadakse söepöletamisena juba ammu tuntud menetlusel orgaaniliste materjalide (puidu)  termilisel lagundamisel hapniku juurdepääsuta. Aktiivsütt saadakse lähtematerjali (kivisüsi, puit, turvas, kookoskoored, tekstiil) kõrgtemperatuursel (800 … 900 °C) töötlemisel veeauru ja süsihappegaasi keskkonnas (karboniseerimine, carbonization). Nn. pürolüütilist süsinikku saadakse gaasiliste süsivesinike termilisel lagundamisel (pürolüüsil) ja tekkiva süsiniku sadestamisel mingile substraadile (metallid, keraamika jm.).

Rakendused

Puusütt kasutatakse kütteainena. Aktiivsütt kasutatakse adsorbendina gaaside ja vedelike puhastamisel (toiduainete ja farmaatsiatööstuses, meditsiinis, sõjanduses – gaasitorbikud). Süsielektroode kasutatakse nende kõrge sulamistemperatuuri tõttu kaarleegi saamiseks. Tahm on kasutusel musta pigmendina. Pürolüütiline süsinik on levinud materjal südameklapi proteeside valmistamisel (J. Bokros, V. Gott, 1966).

Näidised

E26.1. Meditsiinilise aktiivsöe tabletid.

E26.2. Kaarleek-süsielektroodid. Anoodil (vasakpoolne) on suurendatud fotol tipus näha karakteerne “kraater”, mis on tingitud anoodi eelistatud aurustumisest kõrgema temperatuuri tõttu (tingitud elektronide poolt üle kantud termilisest energiast). Aurustunud süsinik sadestub osaliselt katoodil mitmesuguste süsinikstruktuuridena.

E26.3. “Süsiriie” – karboniseeritud tekstiil. [Charcoal Cloth (Int.) Ltd.]. Rakendused: meditsiinis, õhu ja vee puhastamiseks, sh. respiraatorites.

E26.4. Aktiivsöega haavaplaaster Carbopad. [Charcoal Cloth (Int.) Ltd.].

E26.5. Aktiivsöe puuder, osakeste keskmine läbimõõt 40 mm [Chemviron Carbon / müüja Eestis ELVI-Aqua OÜ]. Rakendus: veepuhastus puudri lisamise ja järgneva väljafiltreerimisega. Puuder on regenereeritav. Vt. ka D26.1.

E26.6. Pressitud aktiivsüsi [Chemviron Carbon / müüja Eestis ELVI-Aqua OÜ]. Rakendus: õhu puhastamiseks orgaaniliste lahustite aurudest (võimaldab ka lahustite taaskasutamist keemiatööstuses).

E26.7. Granuleeritud aktiivsüsi kivisöest S835 [Silcarbon Aktivkohle GmbH / müüja Eestis ELVI-Aqua OÜ]. Kasutus: veepuhastus. Vt. ka D26.2.

E26.8. Granuleeritud aktiivsüsi kookoskoortest K835 [Silcarbon Aktivkohle GmbH / müüja Eestis ELVI-Aqua OÜ]. Kasutus: veepuhastus, farmaatsiatööstuses.

Demod, katsed:

D26.1. Aktiivsöe filtri töö: metüüleensinisega tumedaks värvitud vesi (vasakul) muutub aktiivsöega K835 täidetud  filterkolonni (keskmine pilt, söekihi paksus 12 cm) läbimisel heledaks (paremal).

D26.2. Läbitõmbel filtrile sadestunud 5 m³ Tartu õhus sisalduv tahm.

Viited:

1. Chemistry : Periodic Table : carbon : key information [30.11.03].
2. Tanel Pärn “Nanostruktuurse süsiniku karakteristikute mõju kaksikkihi kondensaatori elektroodide elektrokeemilistele omadustele” (bakalaureusetöö), Tartu,   2002 [Resümee ] – muidugi pole need samad elektroodid, mis ülal pildil.

Tänu: Koit Timpmann, Jaak Bergmann, ELVI-Aqua OÜ, TÜ Keemilise füüsika instituut

Koostas: JK