Животный уголь

Животный уголь или костяной уголь (лат. carbo animalis) — пористый чёрный материал, полученный путём обугливания костей животных. Его состав варьируется в зависимости от того, как он сделан. Обычно состоит из ортофосфата кальция на 57–80%, карбоната кальция на 6–10% и углерода на 7–10%[1]. Используется для фильтрации и обесцвечивания.

Что важно знать
Животный уголь
Общие
Традиционные названия Животный уголь
Физические свойства
Состояние чёрный порошок
Плотность 0.7-0.8 г/см³
Классификация
Рег. номер CAS 8021-99-6
CompTox Dashboard EPA
Рег. номер EINECS 232-421-2
ECHA InfoCard

Производство

Костяной уголь в основном изготавливают из костей крупного рогатого скота и свиней. Однако, для предотвращения распространения болезни Крейтцфельдта-Якоба череп и позвоночник обычно не используются[2]. Кости нагревают в герметичном сосуде до 700 градусов, поддерживая низкую концентрацию кислорода. Большая часть органического материала в костях испаряется под воздействием тепла. Та же часть органического материал, которая не испарилась, остаётся в виде активированного угля в конечном продукте. При нагревании костей в атмосфере, богатой кислородом, образуется костная зола, химически совершенно иная.

Использованный костяной уголь можно регенерировать путём промывки горячей водой для удаления примесей с последующим нагревом до в печи с контролируемым количеством воздуха.

Использование

Ортофосфат кальция в костяном угле можно использовать для удаления фтора[3] и ионов металлов из воды. Костяной уголь это старейший адсорбционный материал, используемый для дефторирования, но в развитых странах уже не используется[4]. Поскольку его можно производить дёшево и локально, он до сих пор используется в некоторых развивающихся странах, таких как Танзания[5]. Костяной уголь обычно имеет меньшую площадь поверхности, чем активированный уголь, но обладает высокой адсорбционной способностью для некоторых металлов, особенно из группы 12 (медь, цинк и кадмий)[6]. Другие высокотоксичные ионы металлов, такие как мышьяк[7] и свинец[8] также могут быть удалены с помощью него.

Рафинирование сахара

Костяной уголь также часто использовался при рафинировании сахара в качестве обесцвечивающего агента.

Костяной уголь способен удалять различные неорганические примеси, прежде всего сульфаты, ионы магния и кальция. Их удаление снижает уровень образования накипи на более поздних этапах процесса рафинирования, когда сахарный раствор концентрируется[9]. Однако, костяной уголь обладает низкой способностью к обесцвечиванию и должен использоваться в больших количествах[10]. Современные альтернативы костяному углю включают активированный уголь и ионообменные смолы. Тем не менее, небольшое количество компаний по-прежнему полностью или частично используют костяной уголь для рафинирования сахара.

Чёрный пигмент

Костяной уголь также используется в качестве чёрного пигмента для художественных красок, гравюр, а также, каллиграфических и рисовальных чернил. Пигменты созданные из костей животных называются «чёрная кость» или «чёрная слоновая кость». Эти пигменты использовали как художники эпохи возрождения типа Рембрандта и Веласкеса, так и более современными художники, как Мане и Пикассо . Чёрные платья и высокие шляпы джентльменов в «Музыке в Тюильри» Мане окрашены в цвет «чёрная слоновья кость»[11][12].

Чёрная слоновая кость раньше изготавливалась путём измельчения обугленной слоновой кости в масле. В настоящее же время «чёрная слоновья кость» — это просто синоним пигмента «чёрная кость». Настоящая слоновая кость не используется из-за её дороговизны и потому, что животные, являющиеся естественными источниками слоновой кости, подлежат международному контролю как исчезающие виды .

Нишевые использования

  • Животный уголь может быть использован в процессе очистки сырой нефти при производстве вазелина.
  • В 18-м и 19-м веках костяной уголь, смешанный с жиром или воском (или тем и другим), использовался солдатами в полевых условиях для пропитки военного кожаного снаряжения. Во-первых, для увеличения срока его службы, а во-вторых, как самый простой способ получить пигмент для чёрных кожаных изделий. Военные и гражданские использовали его в качестве крема для обуви и консерванта.
  • Спутник НАСА Solar Orbiter использует модифицированную форму костяного угля на его титановом теплозащитном экране. Это защищает спутник от засвечивания и перегревания. Покрытие было разработано ирландской компанией Embio с использованием технологии CoBlast, первоначально разработанной для покрытия титановых медицинских имплантатов[13].

В популярной культуре

Примечания