aneb historie a současnost všelikého mého pinožení se v akvaristice

                                    © 2004-3004  Jiří Horáček

30

   |   ÚVOD   |   MOJE AKVÁRKA   |   LITERATURA   |   ODKAZY   |   ČLÁNKY   |   ATLASY   |   PORADNA   |   KNIHA NÁVŠTĚV   |   RŮZNÉ   |   NOVINKY   |  

Akvárium a chemie :  aktivní uhlí                            

                                           poprvé publikováno : 20.4.2008    [ zpět na přehled článků ]

■  obsah

■  úvod

_____Na akvaristických diskusních fórech se se železnou pravidelností objevují dotazy ohledně použití aktivního uhlí v akváriu. Otázky (ale i odpovědi) jsou plné zmatečných informací a bludů. Akvaristé (zejména začátečníci), zmasírovaní a dezorientovaní reklamou v časopisech i na internetu šíří tyto bludy dál a dál a nebere to konce. Proto jsem se pokusil o tento text, který si klade za cíl dvě věci : 1) osvětlit celou problematiku a 2) ušetřit vám peníze.

■  o co jde? ^[1,2,3]

_____Aktivní uhlí je průmyslově vyráběný uhlíkatý produkt s pórovitou strukturou a velkým vnitřním povrchem (400-1500 m²/g), který může poutat (adsorbovat) široké spektrum látek. Celkový objem pórů je 0,2 ml/g a více, šířka pórů je v rozmezí 0,3 až 1000 nm. Poznámka: Pro lepší představu - kávová lžička (cca 5g) aktivního uhlí představuje povrch s plochou fotbalového hřiště (cca 100 x 70m).

■  výroba ^[2,4]

_____Aktivní uhlí lze vyrobit v podstatě z jakéhokoliv organického materiálu. Dnes se vyrábí především z černého uhlí resp. antracitu,  z kokosových skořápek a ze dřeva. Dříve byla běžná i výroba z kostí. Rozeznáváme 2 hlavní výrobní metody:
_____1) aktivace v plynné fázi - působením přehřáté vodní páry (při teplotách 700 -1000°C) se v surovině vytváří požadovaná struktura pórů. Takto vznikají jemně pórovité druhy aktivního uhlí.
_____2) chemická aktivace - na surovinu se působí dehydratačním činidlem (chlorid zinečnatý nebo kys. fosforečná), při zahřátí na 400-600°C dochází k aktivaci. Tímto vznikají širokopórovité druhy aktivního uhlí.

■  struktura ^[1,5]

_____Molekulární struktura aktivního uhlí se podobá struktuře grafitových destiček širokých několik atomů. Jejich vzájemná vzdálenost tvoří vnitřní povrch - póry. Rozeznáváme mikropóry (< 2 nm), kde se odehrává vlastní adsorpce a transportní póry (mesopóry 2-50 nm a makropóry > 50 nm), které umožňují přístup org. molekul k aktivním centrům aktivního uhlí - k mikropórům.
_____Četnost výskytu mikropórů a transportních pórů určuje vlastnosti aktivního uhlí a jeho vhodnost či nevhodnost pro úpravu vody.
_____Pro "správný" poměr mikropórů a transportních pórů je rozhodující materiál, ze kterého se aktivní uhlí vyrábí. Aktivní uhlí vyrobené z černého uhlí má většinou vhodný poměr mikropórů a transportních pórů, zatímco u aktivního uhlí vyrobeného z kokosových skořápek výrazně převažují mikropóry, u aktivního uhlí vyrobeného ze dřeva makropóry.

■  druhy aktivního uhlí ^[2] 

_____Rozeznáváme tři druhy aktivního uhlí : práškové, zrněné a granulované.

_____práškové aktivní uhlí - je definováno podle CEFIC tak, že 90% částic je menší než 0,18 mm. Používá se pro průmyslové čistění kapalin. Po adsorpci se aktivní uhlí odstraňuje z kapaliny filtrací.

_____zrněné aktivní uhlí - je definováno podle CEFIC jako uhlí s min. 90% obsahem částic nad 0,18 mm. Zrněné aktivní uhlí se skládá z drcených zrn s daným průměrem částic (s tím, že se toleruje 5% obsah nad a podsítné velikosti). Používá se hlavně pro čistění kapalin, především vody. Aktivní uhlí se plní do adsorbérů nebo jiné filtrační jednotky. Pro čištění vzduchu se používá jen hrubě zrněné aktivní uhlí (2-5 mm).

_____granulované aktivní uhlí - je aktivní uhlí ve formě válečků s identickým průměrem a rozdílnou délkou. Průměr válečku bývá několik milimetrů. Granulované aktivní uhlí je používáno pro čistění vzduchu a plynů v adsorbérech a filtračních jednotkách.

■  adsorpce

_____Původně jsem zde chtěl  tento jev podrobně rozebrat, ale šlo by o dost málo srozumitelný text, dalece přesahující potřeby (i znalosti) běžného akvaristy. Případným zájemcům doporučuji k nastudování například tyto prameny :

■  faktory ovlivňující adsorpci ^[2,6,7]

_____Všechny látky jsou do určité míry adsorbovatelné. Vzhledem k tomu, že aktivní uhlí je nepolární adsorbent, nejlépe se adsorbují organické a nepolární sloučeniny tj. rozpouštědla, barviva, oleje apod. a anorganické látky s větší molekulovou hmotností (těžké kovy, jód). Adsorbovatelnost látek obecně stoupá s bodem varu a se vzrůstající molekulovou hmotností.

■  regenerace ^[2,4] 

_____Aktivní uhlí adsorbuje organické látky z vody a vzduchu a je těmito látkami kontaminováno. Tyto škodliviny se z aktivního uhlí dají odstranit (adsorpce je reverzibilní proces). K odstranění škodlivin se využívá desorpce nebo reaktivace.

_____Desorpcí rozumíme obrácení adsorpčního procesu. Adsorpční účinek Van der Waalsových sil lze narušit tak, že škodliviny jsou z aktivního uhlí uvolňovány. Používají se následující postupy : teplotní desorpce - používá se pára (tzv. rekuperace s vodní parou při 110 - 160 °C) nebo ohřátý dusík. Tlaková desorpce - Van der Waalsovy síly může narušit i snížení tlaku. Extrakční desorpce - v kapalné fázi jsou adsorbované látky rozpuštěny do extrahovadla (např. fenol do xylenu, síra do sirouhlíku). Výše uvedené postupy neodstraní důkladně všechny látky, některé se na aktivním uhlí chemicky mění (polymerují) a jiné s velkou molekulovou hmotností a vysokým bodem varu zůstávají částečně vázány na aktivním uhlí. Podle kvality aktivního uhlí lze recyklaci desorpcí provést více než 1000x.

_____Reaktivací se rozumí úplná regenerace aktivního uhlí přehřátou vodní parou (teplota vyšší než 600°C) v minimálním množství kyslíku. Škodliviny jsou při těchto teplotách spalovány bez významného vyhoření aktivního uhlí. Malá část aktivního uhlí se spotřebuje na tzv. opal. Toto množství se musí po reaktivaci nahradit novým aktivním uhlím. Po reaktivaci se často stává, že vnitřní povrch reaktivovaného uhlí se zvětší a tím se zvětší jeho aktivita, ale změní se zastoupení jednotlivých pórů. Sorpční vlastnosti reaktivovaného aktivního uhlí jsou prakticky stejné jako u nového aktivního uhlí.

_____regenerace v domácích podmínkách Ve starší literatuře jsou uváděny i další postupy regenerace aktivního uhlí. Jsou sice méně účinné, ale dostupnější pro akvaristy : Použité aktivní uhlí promyjeme nejprve horkou vodou a poté velmi zředěnou HCl. Opět propláchneme vodou a necháme stát v nádobě s vodou několik hodin až dní v teple (při organickém znečištění dojde v uhlí ke kvašení, čímž se nečistoty uvolňují). Občas můžeme uhlí mírně promíchat. Kvasný proces poznáme podle unikajících bublinek odpadních plynů. Nakonec vyvaříme aktivní uhlí s měkkou vodou a propláchneme. [4]

■  využití v akvaristice ^[3,4] 

_____V akvaristice lze aktivní uhlí využít k odstranění zbytků léčiv, barviv (výluhy z kořenů) a jakýchkoli dalších organických látek, zápachu, těžkých kovů, produktů chlorace. Nehodí se k odstraňování dusičnanů a snižování tvrdosti vody. 

■  nejrozšířenější bludy

_____blud první : Jste akvarista? Pak potřebujete aktivní uhlí. Není to pravda. Úplně v pohodě se bez něho obejdete. Veškeré nežádoucí látky v akváriu lze odstranit opakovanou výměnou vody. A co se úpravy čerstvé vody týče, uvědomte si, že jde o pitnou vodu. Pokud nepotřebujete nějakou speciální (např. vývojovou) vodu, jsou další úpravy zbytečné.

_____blud druhý : (editováno 11.9.2019) "Náplň (s aktivním uhlím) vyměňujte 1x měsíčně". To je samozřejmě masáž, ze které bude mít prospěch tak maximálně výrobce a prodejce AU. Vaše akvárium stěží. Aktivní uhlí se používá pouze krátkodobě a jednorázově (například k odstranění zbytků léčiv). Dlouhodobé používání aktivního uhlí je (přinejmenším) diskutabilní, neb odstraňuje z vody i žádoucí látky (hnojiva - zejména mikroprvky vázané na cheláty, huminové kyseliny, hormony, vitamíny atd.)

_____blud třetí : (editováno 6.1.2016) Na tomto místě jsem původně vyvracel (údajný) blud, že "Filtrační vložky obsahující aktivní uhlí se mají používat pouze krátkodobě, aby se zachycené látky znovu nevracely do vody". Tvrdil jsem, že samovolné uvolnění jednou naadsorbovaných látek zpět do akvária nepřipadá v úvahu. Vycházel jsem při tom z toho, že k desorpci dochází pouze za extrémních podmínek (viz výše), kterých (zcela logicky) nelze v akváriu dosáhnout. Leč situace není až tak jednoznačná : 1) pokud je adsorpční kapacita uhlí vyčerpána 2) pokud hlavní roli při adsorpci hrají (slabé) Van der Waalsovy síly (fyzikální adsorpce) a 3) pokud jsou adsorbáty navázány ve více vrstvách (čím vzdálenější vrstva, tím slaběji je poutána) ... může skutečně při výraznějších změnách podmínek v akváriu (výrazné zvýšení teploty, změna pH apod.) dojít k uvolnění části naadsorbovaných látek zpět do vody (souvisí to s ustavením nové dynamické rovnováhy na adsorbentu). Co nadělám ... člověk se pořád učí ...

■  závěr aneb v čem je problém ^[9]

_____Hlavní problém použití aktivního uhlí spočívá v tom, že akvarista neví, co vlastně má. Nezná druh aktivního uhlí, nezná jeho kapacitu pro jednotlivé látky a nezná koncentrace těchto látek v akvarijní vodě. A i kdyby to všechno věděl, obtížně bude počítat, jak dlouho aktivní uhlí vydrží absorbovat škodliviny z akvarijní vody. Z předchozího textu je jasné, že prodavač na akvaristovu otázku "Jak dlouho uhlí vydrží, lze ho regenerovat vyvařením a kolikrát?" nemůže při nejlepší vůli dobře odpovědět.  
_____Kolem aktivního uhlí se v akvaristice vytvořila falešná aureola, kterou využili výrobci i obchod. Jeho praktické uplatnění je daleko menší, než se všeobecně soudí.
_____P.S. Prostě zvedněte zadek a běžte vyměnit vodu :o) ...

■  použitá literatura

[ zpět na začátek ]

   |   ÚVOD   |   MOJE AKVÁRKA   |   LITERATURA   |   ODKAZY   |   ČLÁNKY   |   ATLASY   |   PORADNA   |   KNIHA NÁVŠTĚV   |   RŮZNÉ   |   NOVINKY   |  

   |   MAPA STRÁNEK   |   O WEBU   |   HOME   |   poslední aktualizace (této konkrétní stránky) : 16.11.2021   |