Aktivkohle

16.09.2019 16:14

Aktivkohle Probe auf Labor Gerät


Inhaltsverzeichnis

Was ist Aktivkohle?

Aktivkohle (auch medizinische Kohle genannt) ist ein poröser Kohlenstoff. Porös heißt in diesem Fall, dass der Kohlenstoff eine sehr große innere Oberfläche besitzt, da er viele feine Unebenheiten hat und „durchlässig“ ist. Das Aussehen gleicht bei der Betrachtung unter einem Mikroskop einem Schwamm. Ganz ähnlich ist auch was Wirkprinzip der Aktivkohle. Doch die Kohle ist nur so weit durchlässig, dass mikroskopisch kleine Teilchen immer noch am haften bleiben, während beispielsweise Wasser in reiner Form durch sie hindurchfließen kann. Daher wird Aktivkohle zum adsorbieren vieler unerwünschter Stoffe verwendet. Aktivkohle entsteht durch das Aktivieren von Kohlenstoff. Der Kohlenstoff kann verschiedenen Ursprungs sein. Aktivkohle findet man im Handel meist als Pulver in Kapseln gepresst, oder als Granulat, wie zum Beispiel in Aktivkohlefiltern.

Aktivierung der Kohle zu Aktivkohle

Was hier zunächst esoterisch klingt, ist ein ganz normaler, erforschter und weithin genutzter Prozess zur Weiterverarbeitung des Kohlenstoffs. Mit der Aktivierung ist das Oxidieren des Kohlenstoffs gemeint. Dabei wird die Rohaktivkohle mit Wasserdampf, Kohlendioxid und manchmal auch Luft, bei Temperaturen zwischen 700 und 1000 °C, behandelt. Diesen Vorgang kann man in chemische und thermische Prozesse unterteilt werden.

  • Die chemische Aktivierung: Bei der chemischen Aktivierung wird der Grundstoff mittels Zinkchlorids oder Phosphorsäure dehydriert. Das heißt ihm wird Wasser entzogen und somit in den so stark porösen Zustand versetzt. Meist wird dieses Verfahren bei holzbasierten Kohlenstoffen angewandt.
  • Die thermische Aktivierung: Bei der thermischen Aktivierung wird der Ausgangsstoff bei besonders hohen Temperaturen mit Wasserdampf behandelt. Die Wasserdampfaktivierung kann bei fast allen Rohstoffen angewendet werden (steinkohlebasiert, kokosnussschalenbasiert, holzbasiert, etc).

Aktivkohle aus verschiedenen Materialien

Wie schon in den vorigen Abschnitten kurz thematisiert wird Aktivkohle aus vielen verschiedenen Materialien gewonnen. Aktivkohle wird heute aus mineralischen, tierischen oder pflanzlichen Ausgangsstoffen hergestellt. Die aus petrochemischen (Herstellung von Produkten aus Erdgas und Erdöl) Stoffen erzeugte Aktivkohle werden wir hier einmal vernachlässigen. Somit besteht die Aktivkohle in handelsüblichen Produkten aus Holz, Torf, Nuss- oder Kokosnussschalen, Braun- oder Steinkohle.

Eine zunächst ungewöhnlich erscheinende Form der Aktivkohle wird aus Tierischen Ausgangsmaterialien produziert. Die als Tierkohle bezeichnete Aktivkohle besteht in diesen Fällen aus tierischem Blut, Knochen Fleisch oder Leder. In den meisten Fällen gibt es nur historisch belegte Anwendungsgebiete, doch auch heute wird noch in manchen Bereichen der Industrie, Aktivkohle aus tierischem Material verwendet. Bei der Entfärbung von Zucker beispielsweise werden große Mengen Kohle in den Filtern benötigt. Deutsche Zuckerproduzenten jedoch verzichten auf Aktivkohle tierischen Ursprungs. Bei der Filtration von Aquarien und der Raffinerie (Reinigung und Destillation) von Erdöl hingegen, kommt auch heute noch Tierkohle zum Einsatz. Weitere Nutzungsfelder sind oder waren die medizinische Anwendung, das Herstellen von (Farb-)Pigmenten und in der chemischen Reaktionstechnik zur Produktion von beispielsweise Düngemitteln.

Die Wirkung von Aktivkohle

Das Hauptanwendungsgebiet der Aktivkohle ist die Adsorption von Stoffen aus einer Flüssigkeit. Bei der sogenannten Adsorption lagern sich Farb-, Geschmacks- und Geruchsstoffe an der Kohle ab. Hauptsächlich wird die Aktivkohle verwendet, um…

  • im Wasser befindliches Chlor und Bakterien
  • bei der Herstellung von Spirituosen störende Aromastoffe
  • Schweißgeruch (in Form von Einlagen) aus Schuhen
  • Schadstoffe in Aquarien und anderen geschlossenen Systemen
und störende Gerüche bei der Wohnraumlüftung, zu binden.

Die Adsorption gelingt durch die poröse Struktur des Kohlenstoffs. Die vielen kleinen „Einbuchtungen“ in der Materialoberfläche sind für das menschliche Auge ohne Hilfsmittel nicht zu erkennen. Sie bilden allerdings, je nach Struktur eine Fläche von 300 bis 2000 qm pro Gramm Aktivkohle. Damit entspricht die innere Oberfläche von 4 Gramm Aktivkohle schnell der Fläche eines ganzen Fußballfeldes. An dieser vergleichsweise riesigen Oberfläche ist somit genug Platz, damit sich eine Menge mikroskopisch kleiner Teilchen anheften kann. Das Ablagern der Kleinstteilchen an der Oberfläche nehmen wir als Filtereffekt wahr.

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