§1. Активный уголь как адсорбент: историческая справка

Известно, что уже в Древнем Египте древесный уголь использовали в лечебных целях. Во времена основоположника античной медицины Гиппократа (400 лет до н. э.) уголь являлся распространенным средством для удаления дурного запаха от язв и ран, служил для их заживления. Вероятно, что и в последующие века химики использовали поглотительную способность угля в медицинских целях, но описания таких опытов не сохранилось. Первой публикацией на эту тему считают сообщение о поглощении газов древесным углем, которое сделал химик К. Шееле в 1773 году. Однако открытие явления адсорбции как наши, так и зарубежные ученые связывают с именем великого русского химика и фармацевта академика Товия Егоровича Ловица. В 1785 году во время работы над получением чистой виннокаменной кислоты он обнаружил способность угля адсорбировать растворенные вещества, обесцвечивать жидкости.

Будучи не только выдающимся экспериментатором, но и ученым с широким кругозором и высокой эрудицией, Ловиц сумел увидеть в этом первом, важном, но все же частном наблюдении его потенциальные возможности и перспективы использования. Это послужило основой для постановки систематических и широких исследований адсорбционной способности древесных углей по отношению к различным природным и синтетическим веществам, а также к некоторым неорганическим препаратам. Ловиц показал, что активный уголь способен удалять окраску и запах из водных растворов кислот, из спиртовых растворов «пригорелых масел» - продуктов сухой перегонки различных смол, очищать конопляное и льняное масло и т.п., а также полностью поглощать сероводород и углекислый газ из насыщенной ими воды.

Одним из важнейших направлений, в котором работал Т.Е. Ловиц, являлось создание заменителей сахара, а также улучшение вкуса разных пищевых продуктов. Ученому принадлежит приоритет в применении угля для обесцвечивания сахарных сиропов перед кристаллизацией сахара.

Промышленное применение древесного угля впервые было осуществлено в 1794 году на одном из английских сахарных заводов. А в 1808 году, уже после смерти Т.Е. Ловица, древесный уголь для осветления полученных из свеклы сахарных сиропов стали применять и во Франции. Активные угли (конечно, намного лучшего качества) применяются на сахарных заводах и в настоящее время.

Ловиц не ограничился исследованием и применением древесного угля. Он предложил использовать каменный уголь для изготовления из него путем обжига угля-сорбента, пригодного для очистки растворов. Ему принадлежит приоритет в получении костяного угля из «пережженных до черноты костей», а также животного угля из масла оленьего рога. Он показал также важную особенность активного угля – возможность его многократного использования после регенерации термообработкой. Необходимо отметить, что ученый не ограничился только практическим применением угля, но и изучал закономерности адсорбции, ее причины и механизмы. Многие из его работ по получению и использованию сорбирующих углей и явления адсорбции послужили основой технологических процессов, применяемых и в настоящее время. Поэтому можно с полным правом считать, что Т.Е. Ловиц является основоположником учения об адсорбции.

Еще один русский ученый, чье имя вошло в историю развития науки об адсорбции, - Николай Дмитриевич Зелинский, который во времена Первой мировой войны изобрел средство, защищающие людей от боевых отравляющих газов, – противогаз (1915 г.). Основой этого противогаза (поглощающим веществом) служил древесный уголь. Заслуга Зелинского в том, что он предложил использовать не просто древесный уголь, который применялся как адсорбент в основном для растворенных веществ, а активированный древесный уголь. Н.Д. Зелинский впервые разработал способы активирования угля водяным паром и органическими веществами, а также предложил и сам термин – активированный уголь.