Костяной голец ( лат . carbo Animalis ) представляет собой пористый черный зернистый материал, получаемый путем обугливания костей животных . Его состав варьируется в зависимости от того, как он изготовлен; однако он состоит в основном из трикальцийфосфата (или гидроксиапатита ) 57–80%, карбоната кальция 6–10% и углерода 7–10%. [1] В основном используется для фильтрации и обесцвечивания.
Производство
Костяной полукокс в основном изготавливается из костей крупного рогатого скота и свиней; однако, чтобы предотвратить распространение болезни Крейтцфельдта-Якоба , череп и позвоночник больше не используются. [2] Кости нагревают в запечатанном сосуде при температуре до 700 ° C (1292 ° F); При этом концентрацию кислорода необходимо поддерживать на низком уровне, поскольку это влияет на качество продукта, особенно на его адсорбционную способность. Большая часть органического материала в костях удаляется под действием тепла и исторически собиралась как масло Диппеля ; то, что не удаляется, остается в конечном продукте в виде активированного угля . При нагревании костей в богатой кислородом атмосфере образуется костная зола , которая по химическому составу совершенно иная. [ нужны разъяснения ] [ нужна ссылка ]
Использованный костяной уголь можно регенерировать путем промывки горячей водой для удаления примесей с последующим нагревом до 500 °C (932 °F) в печи с контролируемым количеством воздуха.
Использование
Очистка воды
Трикальцийфосфат в костяном угле можно использовать для удаления фторида [3] и ионов металлов из воды, что делает его полезным для обработки питьевых материалов. Костный уголь является старейшим известным средством для обесфторивания воды и широко использовался в Соединенных Штатах с 1940-х по 1960-е годы. [4] Поскольку его можно производить дешево и на месте, он до сих пор используется в некоторых развивающихся странах, таких как Танзания . [5]
Костяные угли обычно имеют меньшую площадь поверхности , чем активированный уголь , но обладают высокой адсорбционной способностью для некоторых металлов, особенно из группы 12 ( меди , цинка и кадмия ). [6] Другие высокотоксичные ионы металлов, такие как ионы мышьяка [7] и свинца [8], также могут быть удалены. Практический пример использования костяного угля при очистке воды продемонстрирован применением нанофильтрации в Танзании. [9]
Рафинация сахара
Сахар (по часовой стрелке сверху слева): белый рафинированный, нерафинированный, необработанный тростниковый, коричневый.
Исторически костяной уголь часто использовался при рафинировании сахара в качестве обесцвечивающего и обеззоливающего агента, особенно в тростниковом сахаре, поскольку он содержит больше цветных примесей.
Костяной уголь обладает низкой способностью к обесцвечиванию и должен использоваться в больших количествах, [10] однако он также способен удалять различные неорганические примеси, особенно сульфаты и ионы магния и кальция. Их удаление полезно, поскольку оно снижает уровень образования накипи на более поздних стадиях процесса рафинирования, когда сахарный раствор концентрируется. [11] Современные альтернативы костяному углю включают активированный уголь и ионообменные смолы . Однако небольшое количество компаний по-прежнему полностью или частично зависят от костяного угля для рафинации сахара.
Черный пигмент
Эдуард Мане, «Музыка в Тюильри» , 1862 г.
Костяной уголь также используется в качестве черного пигмента для художественных красок , гравюр, каллиграфических и рисовальных чернил, а также для других художественных применений из-за его глубины цвета и превосходной красящей силы. Черный цвет кости и черный цвет слоновой кости — пигменты художников, которые использовались с исторических времен — как старыми мастерами, такими как Рембрандт и Веласкес , так и более современными художниками, такими как Мане и Пикассо . Черные платья и высокие шляпы джентльменов в « Музыке в Тюильри» Мане окрашены в черный цвет слоновой кости. [12] [13]
Черную слоновую кость раньше изготавливали путем измельчения обугленной слоновой кости в масле . В настоящее время черный цвет слоновой кости считается синонимом черного цвета кости. Настоящая слоновая кость больше не используется из-за ее дороговизны и потому, что животные, являющиеся естественными источниками слоновой кости, подлежат международному контролю как виды, находящиеся под угрозой исчезновения .
В 18 и 19 веках костяной уголь, смешанный с жиром или воском (или с тем и другим), использовался солдатами в полевых условиях для пропитки военного кожаного снаряжения, как для увеличения его срока службы, так и как простейший способ получения пигмента для черных кожаных изделий. Военные и гражданские лица использовали его в качестве крема для обуви и консерванта, в том числе для обуви «шершавой» стороной наружу. В справочных материалах того периода его называют «черным шаром».
Спутник ESA-NASA Solar Orbiter использует усовершенствованную форму костяного угля, который наносится на его титановый теплозащитный экран. Это защитит его от яркого света и солнечного тепла. Покрытие было разработано ирландской компанией Embio и использует технологию CoBlast, первоначально разработанную для покрытия титановых медицинских имплантатов. [14]
На этой фотографии изображен Solar Orbiter с черным теплозащитным экраном, покрытым костяным углем.
В популярной культуре
Производство костяного угля было показано в сериале «Грязная работа» на канале Discovery в 19-й серии 5-го сезона «Bone Black», первоначально транслировавшейся 9 февраля 2010 года .
Уголь из человеческой кости, называемый «костяным углем», упоминается в романе Томаса Пинчона «Плач лота 49» . Кости принадлежат американским солдатам, которые погибли в бою во время Второй мировой войны и были похоронены в озере в Италии, а уголь используется для изготовления фильтров в сигаретах.
Уголь из человеческой кости, называемый «костяным углем», упоминается в романе Ярослава Гашека «Благодарный солдат Швейк» . В работе содержится упоминание о том, что солдаты умирают не напрасно, потому что их кости будут использоваться для производства костного угля для сахарных заводов.
^ Фавелл, Джон (2006). Фтор в питьевой воде (1-е изд.). Женева: ВОЗ. п. 47. ИСБН 9241563192.
^ ab «Справочник по эпизодам «Грязных дел»: эпизод 5 сезона «Черная кость»» . Архивировано из оригинала 13 ноября 2010 года.
^ Медельин-Кастильо, Наум А.; Лейва-Рамос, Роберто; Окампо-Перес, Рауль; Гарсиа де ла Круз, Рамон Ф.; Арагон-Пинья, Антонио; Мартинес-Росалес, Хосе М.; Герреро-Коронадо, Роза М.; Фуэнтес-Рубио, Лаура (декабрь 2007 г.). «Адсорбция фторида из водного раствора на костном угле». Исследования в области промышленной и инженерной химии . 46 (26): 9205–9212. дои : 10.1021/ie070023n.
^ Горовиц, HS; Майер, Ф.Дж.; Закон, FE (ноябрь 1967 г.). «Частичное дефторирование коммунального водоснабжения и флюороз зубов». Отчеты общественного здравоохранения . 82 (11): 965–72. дои : 10.2307/4593174. JSTOR 4593174. PMC 1920070 . ПМИД 4964678.
^ Мженгера, Х.; Мконго, Г. (январь 2003 г.). «Подходящая технология дефторирования для использования в фторотических районах Танзании». Физика и химия Земли, части A/B/C . 28 (20–27): 1097–1104. Бибкод : 2003PCE....28.1097M. дои :10.1016/j.pce.2003.08.030.
^ Ко, Дэнни СК; Портер, Джон Ф.; Маккей, Гордон (декабрь 2000 г.). «Оптимизированные корреляции для адсорбции ионов металлов в неподвижном слое на костяном угле». Химико-техническая наука . 55 (23): 5819–5829. Бибкод :2000ЧЭнС..55.5819К. дои : 10.1016/S0009-2509(00)00416-4.
^ Чен, Юн-Нен; Чай, Ли-Юань; Шу, Ю-Де (декабрь 2008 г.). «Исследование адсорбции мышьяка (V) на костном угле из водного раствора». Журнал опасных материалов . 160 (1): 168–172. дои : 10.1016/j.jhazmat.2008.02.120. ПМИД 18417278.
^ Дейдье, Эрик; Гийе, Ришар; Шаррок, Патрик (июль 2003 г.). «Выгодное использование остатков сгорания мясокостной муки: «эффективный недорогой материал для удаления свинца из водных сточных вод»". Журнал опасных материалов . 101 (1): 55–64. doi : 10.1016/S0304-3894(03)00137-7. PMID 12850320.
^ "Вода-Нанофильтр". gongalimodel.com .
^ Асади, Мосен (2006). Справочник по свекловичному сахару . Хобокен: Джон Уайли и сыновья. п. 333. ИСБН9780471790983.
^ Чунг Чи Чоу, изд. (2000). Справочник по сахарному рафинажу: Руководство по проектированию и эксплуатации сахароперерабатывающих предприятий . Нью-Йорк: Уайли. стр. 368–369. ISBN9780471183570.
^ Бомфорд Д., Кирби Дж., Лейтон Дж., Рой А., Искусство в процессе создания: импрессионизм . Публикации Национальной галереи, Лондон, 1990, стр. 112–119.
^ Эдуард Мане, «Музыка в саду Тюильри», ColourLex
^ «Доисторический пещерный пигмент для защиты солнечного орбитального корабля ЕКА» . ESA.int .
.jpg/1280px-MANET_-_M%C3%BAsica_en_las_Tuller%C3%ADas_(National_Gallery,_Londres,_1862).jpg)
