содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..

Древесный уголь

 Это твердый продукт пиролиза древесины— хрупкое, пористое вещество блестящего черного цвета с синеватым отливом в изломе, сохранившее в известной мере микро- (клеточные пустоты, поры) и макроструктуру (годичные кольца, сердцевинные лучи) исходной древесины.

Органическая масса угля состоит из углерода, кислорода и водорода, массовая доля которых в угле зависит от конечной температуры пиролиза. При повышении температуры пиролиза доля углерода возрастает, а кислорода и водорода падает. В угле содержится до 3 % минеральных примесей, главным об

разом окислов и карбонатов калия, натрия, кальция и, в мень­шей степени, других элементов; для него характерным является низкое содержание фосфора и серы.

Древесный уголь — высокопористое тело, общий объем пор достигает 75 % объема угля. Подавляющим видом пор явля­ются макропоры (поры с эффективным радиусом>100 нм), объем переходных пор и микропор (пор с эффективным радиусом <1,5 нм) невелик.

В связи с развитой пористостью плотность угля истинная (без пор) и кажущаяся (с порами) сильно различаются. Так, истиная плотность промышленных углей равна 1350— 1450 кг/м³, а кажущаяся в несколько раз ниже и зависит от по­роды древесины (например, для угля из березы равна примерно 350 кг/м³).

Химическая структура угля изучена слабо. Можно лишь ска­зать, что упомянутые выше изменения в элементном составе при повышении температуры пиролиза ведут к накоплению в угле углерода с sp² и sp гибридизацией, т. е. с двойными и трой­ными связями, и конденсированных ароматических структур. Несмотря на это, древесный уголь относится к труднографитируемым материалам. Угли, полученные при 400—500 °С, рентгеноаморфны.

Древесный уголь — диэлектрик, удельное сопротивление угля, полученного при температуре пиролиза 400 °С, составляет около 10⁹ Ом/м. При повышении температуры пиролиза, по мере обогащения угля углеродом, электрическая проводимость уве­личивается, сопротивление уменьшается.

Древесный уголь обладает парамагнитными свойствами, т. е. способностью, будучи помещенным в магнитное поле, погло­щать электромагнитное излучение. Парамагнетизм обусловлен наличием в угле свободных радикалов, стабилизированных в твердой полимерной матрице угля, и парамагнитными свойст­вами полисопряженных систем, природа которых недостаточно изучена. Парамагнетизм — важное физическое свойство угля, так как наличием свободных радикалов и их реакциями опре­деляется высокая реакционная способность древесного угля к низкотемпературному взаимодействию с кислородом и склон­ность к самовозгоранию. Концентрация парамагнитных центров в угле, полученном при 450 °С, составляет около 4-10¹⁹ спин/г, или, другими словами, один парамагнитный центр приходится примерно на 1200 углеродных атомов.