Наиболее раннее из исторических упоминаний об использовании углей, относится к Древней Индии, где в санскритских писаниях говорилось, что питьевую воду необходимо предварительно пропускать через уголь, выдерживать в медных сосудах и подвергать действию солнечных лучей.
Уникальные и полезные свойства углей были известны также и в Древнем Египте, где древесный уголь использовали в медицинских целях уже за 1500 лет до н. э.
Древние римляне также пользовались углем для очистки питьевой воды, пива и вина.
В конце 18-го века ученые знали, что карболен способен поглощать различные газы, пары и растворенные вещества. В обыденной жизни люди наблюдали: если при кипячении воды в кастрюлю, где перед этим варили обед, бросить несколько древесных угольков, то привкус и запах пищи исчезают. Со временем активированный уголь стали использовать для очистки сахара, для улавливания бензина в природных газах, при крашении тканей, дублении кожи. [1]
Актуальность темы.
В современном мире, экология находится не на самом хорошем уровне. Это очень сильно отражается на здоровье людей. Практически все болезни сильно «помолодели». Люди ищут возможность выздороветь, очистить организм все возможными способами. Одним из таких препаратов медицина предлагает активированный уголь. На аптечном рынке огромное многообразие АУ и много различной информации о нем. Мнение врачей сильно разнятся, одни предлагают использовать АУ в ограниченном количестве, другие говорят, что можно использовать без опаски.
Поэтому мы решили сами исследовать эту тему, изучив различные источники информаций и обратились к компетентному специалисту.
Цель нашей работы:
Изучить состав, способы получение АУ и изучение его влияния на организм человека.
Задачи:
1. Изучить информацию об АУ из различных источников
2. Экспериментальным путем получить АУ различными методами и изучить его свойства.
3. Получить консультацию у врача о влиянии АУ на организм человека.
Формы и методы работы:
Для выполнения работы использовались поисково-аналитический, экспериментальный метод.
Что такое активированный уголь и какими свойствами он обладает?
Активированный уголь является углеродсодержащим адсорбентом, который имеет развитую пористую структуру и большую площадь поверхности. Активированный уголь может быть получен практически из любого углеродсодержащего материала физическими или химическими методами активации [1].
Впервые активированный уголь получил наш химик, Н. Д. Зелинский и сразу же использовал его в противогазах. Хотя, справедливости ради, очистительная способность угля была подмечена и раньше, про это писали Шееле (Швеция), Фонтана (Италия) и Ловиц (Россия) ещё в конце XVIII века. Но до высокоразвитой пористой структуры дошли всё-таки в начале XX века (Зелинский)
Адсорбент — это вещество со способностью впитывания большого количества ядовитых компонентов. Благодаря применению угля их можно быстро и эффективно вывести из организма. Таблетки используют в качестве вспомогательного средства дезинтоксикации при наличии простудных, инфекционных заболеваний, а также при различных специальных диетах (с очистительной целью).
Активированный уголь — мелкий черный порошок, который образуется, когда древесный уголь подвергается воздействию высокой температуры. Она изменяет его внутреннюю структуру, уменьшая размер пор и увеличивая площадь поверхности [2]. Атомы углерода древесного угля сбрасываются, и поэтому остаются свободные поры. Они способны поглощать токсины или, например, неприятные запахи в холодильнике – это свойство называется адсорбцией.
Адсорбцией называют явление накопления одного вещества на поверхности другого. Адсорбция это процесс, происходящий на границе раздела фаз.
Получение активированного угля.
В Казахстане большинство активированных углей импортируется из Китая, Российской Федерации и Нидерландов. Тем не менее существует возможность для уменьшения импорта активированных углей с использованием имеющихся сырьевых источников внутри страны для производства углеродных материалов. Отходы сельского хозяйства и пищевой промышленности, полученные от выращивания и переработки сельскохозяйственного сырья, такие как косточки миндаля, абрикоса или фисташки, кукурузные початки, древесина, являются неотъемлемым и перспективным сырьем для получения активированных углей.
Активированный уголь также изготавливается из костяного угля, скорлупы кокосового ореха, торфа, нефтяного кокса, оливковых косточек или опилок.[3]
Процесс производства активированного угля происходит в два этапа, если не учитывать такие этапы как сушка и дробление (классификация):
1. Пиролиз исходного сырья при температуре 400 – 600° С. В результате получают карбонизат, хорошо нам знакомый как уголь для мангалов.
2. Обработка высокой температурой 800 – 1000° С карбонизата с применением водяного пара или различных смесей жидкостей. Результат — активированный уголь – один из лучших адсорбентов.
Он часто используется для очистки воды от загрязняющих веществ, таких как тяжелые металлы, инсектициды и гербициды. [4] Также уголь применяется в медицине: благодаря его пористой структуре, которая имеет отрицательный электрический заряд, он помогает притягивать положительно заряженные молекулы, такие как токсины и газы. Это способствует их задержанию в кишечнике, предотвращая всасывание.
Сегодня активированный уголь применяется не только в качестве лекарства, но и как компонент косметической продукции.
От чего помогает.
Адсорбирующее действие активированного угля способствует:
• Выведению токсинов, газов и различных органических соединений (без влияния на кислоты и щелочи).
• Лечению нарушений работы ЖКТ, диареи, метеоризма, пищевых отравлений от испорченных продуктов, лекарственных препаратов, алкоголя и солей тяжелых металлов (двадцать-тридцать граммов порошка на стакан воды – при отравлении, одну-три таблетки три раза в сутки при метеоризме).
• Борьбе с аллергией и рядом тяжелых опасных заболеваний – гастритом, колитом, тифом, дизентерией, холерой.
• Снижению кислотности желудочного сока.
Активированный уголь назначают для лечения хронической почечной недостаточности, цирроза печени и бронхиальной астмы, при повреждениях костей, для препятствования инфекционным, гнойным и легочным осложнениям.
Адсорбирует яды и токсины из желудочно-кишечного тракта до их всасывания, в том числе алкалоиды, гликозиды, барбитураты и другие снотворные и наркотические средства, соли тяжелых металлов, токсины бактериального, растительного, животного происхождения, производные фенола, синильные кислоты, сульфаниламиды, газы. токсикоза. Не раздражает слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта.
Исследования активированного угля как компонента, который приносит пользу для здоровья, продолжаются. Первые научные исследования о пользе активированного угля появились в начале 1980-х годов. К тому времени уже больше пятидесяти лет это вещество использовали в медицине для выведения из организма токсинов при отравлении.
Активированный уголь может уменьшить неприятные запахи у людей, страдающих триметиламинурией (синдром запаха рыбы). Это генетическое заболевание, при котором в организме накапливается триметиламин. В одном небольшом эксперименте, проведенном на пациентах с этой болезнью, анализировался эффект добавления 1,5 грамма древесного угля в течение 10 дней. Он снизил концентрацию триметиламина в моче испытуемых до уровня нормы у здоровых людей [5]. Эти результаты кажутся многообещающими, но необходимы дополнительные исследования.
Отмечая его как подходящее средство для лечения этого состояния, исследователи также подчеркнули, что у активированного угля мало побочных эффектов, особенно по сравнению с обычными противодиарейными препаратами.
Применение в быту
Древесный уголь может поглощать запахи и вредные газы, что делает его качественным дезодорантом для тела, обуви и холодильника . Чтобы убрать неприятный запах, необходимо растолочь несколько таблеток, положить их на блюдце или в контейнер и поставить в углу на нижней полке холодильника.
Активированный уголь используют для снижения содержания тяжелых металлов и фтора в воде. Тем не менее, нет достаточных доказательств, что он помогает в борьбе с бактериями или с уровнем жесткости воды [6].
Побочные эффекты и противопоказания.
В большинстве случаев активированный уголь безопасен для здоровья.
Но его применение может вызвать некоторые побочные эффекты, наиболее распространенные из которых — тошнота, рвота, запор и черный стул.
Кроме того, активированный уголь может ухудшить состояние у людей с вариегатной порфирией — редким генетическим заболеванием, поражающим кожу, кишечник и нервную систему [7].
Также это вещество способно снижать всасывание некоторых лекарств. Поэтому люди, принимающие те или иные препараты, должны перед его использованием проконсультироваться со своим врачом.
Активированный уголь эффективен не во всех случаях отравления. Он не влияет на алкоголь, тяжелые металлы, железо, литий, калий, кислотные или щелочные отравления, нефтепродукты, такие как мазут, бензин, растворитель для краски и некоторые чистящие средства [8].
При использовании препарата более 10-14 дней необходимо профилактическое назначение витаминов и препаратов кальция. Пациентам с сахарным диабетом и лицам, находящимся на диете с пониженным содержанием углеводов, необходимо учитывать, что в одной таблетке препарата содержится около 47 мг углеводов.[9]
Противопоказания:
Повышенная чувствительность к компонентам препарата, язвенные поражения желудочно-кишечного тракта (в том числе язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, неспецифический язвенный колит), кровотечения из желудочно-кишечного тракта, атония кишечника, одновременное назначение антитоксических лекарственных средств, эффект которых развивается после всасывания (метионин и другие).
Лечить отравление в домашних условиях и бесконтрольно принимать активированный уголь небезопасно, поэтому необходима консультация врача.
Как принимать
Дозировка активированного угля может быть разной, поскольку зависит от причин его применения.
В случае отравления время появления первых симптомов зависит от дозы токсина, поступившего в организм. Если это была, например, испорченная еда, то их можно почувствовать в течение 20 минут. Когда в кишечнике уже началось всасывание токсинов, то симптомы могут появиться и через 4 часа. Уголь лучше принимать сразу, как появилось недомогание из расчета 1 таблетка на 10 кг веса, но только предварительно проконсультировавшись со специалистом. Через 8 часов и более использование этого препарата будет уже бесполезным.
В каких случаях можно принимать активированный уголь самостоятельно, а когда лучше обратиться к специалисту?
Уголь действительно может помочь, когда вы съели что-то не то и начинаете потихоньку чувствовать, как съеденное просится наружу. Надо помнить, что при отравлении уголь работает только в количествах одна таблетка на 10кг веса. Две таблетки для девяностокилограммового мужчины не принесут никакой пользы. К специалисту необходимо обращаться, если рвота или диарея продолжаются более двух суток, не прекращаясь и без эффекта от приема лекарственных препаратов.
Уголь сегодня популярный косметический компонент — это рекламный ход или он действительно благотворно влияет на кожу и зубы?
Рекламный ход. Нет настоящих клинических исследований, которые бы подтверждали его стопроцентную пользу. Однако зубы он и правда отбелить может, только при частом использовании следует быть аккуратными, поскольку можно повредить эмаль.
В каких случаях прием активированного угля в качестве лекарства БАДа противопоказан?
Прием активированного угля противопоказан при повышенной чувствительности к нему, язвенной болезни желудка, кровотечениях из ЖКТ, язвенном колите.
На это время нужно исключить из своей жизни алкоголь и постараться поменьше есть вредных продуктов (чиститься так чиститься!). Вместе с углем нельзя – а точнее бесполезно – принимать какие-то другие лекарства: уголь избавит организм и от них. До приема других препаратов надо подождать часа два.
По поводу любых чисток лучше все-таки советоваться с врачом. Особенно если есть проблемы со здоровьем – а их мало у кого нет.
У активированного угля значительно увеличивается поверхность активного контактирования с веществом, создается отрицательная электрическая заряженность, и препарат буквально вбирает в себя различные молекулы. Но эта «притягательность» не избирательная, в поры угля попадают и токсичные вещества, и вполне полезные — ферменты, витамины, здоровая микрофлора. Именно поэтому надо с осторожностью относиться к данному препарату».
При лечении активированным углем — обычно его прописывают при отравлениях или аллергических реакциях — важно правильно рассчитать дозу (обычно одна таблетка на десять килограммов веса) и длительность курса. Кроме того, нужно принимать препарат за час или два до еды и обязательно пить много воды — не меньше двух литров. В противном случае можно заработать обострения язвенной болезни, запоры, обезвоживание и острые дефицитные состояния — недостаток в организме витаминов, микроэлементов и нормальной кишечной микрофлоры.
Многие считают, что активированный уголь может справиться с любой проблемой: от тошноты до аллергии. Но такой имидж, объясняют эксперты, закрепился из-за дефицита лекарств в советских аптеках.
Прежде всего выведение токсинов — это мощнейший маркетинговый триггер, и о том, как действуют сорбенты, не все знают, сетуют гастроэнтерологии. Сорбент проходит через организм, одновременно собирая все, что может к нему прилипнуть. В случае реального отравления он поможет только в течение первого часа и вовсе не поможет при алкогольной интоксикации. Если алкоголь и продукты его распада попали в печень, а оттуда в мозг, отчего мы и ощущаем все неприятные последствия, нет смысла чистить кишечник — алкоголь оттуда ушел. И применять активированный уголь, по крайней мере, бессмысленно.
К тому же уголь затягивает в свои поры еще и полезные бактерии с ферментами, витаминами и микроэлементами. Например, он может убрать витамин А из моркови, кальций из съеденного на завтрак творога или витамин C. [10]
Экспериментальная часть 1
1. Активированный уголь получили из сахарозы согласно инструкции:
В фарфоровый треугольник поместили- тигель, сильно нагрели его на пламени горелки. В нагретый тигель небольшими порциями всыпали около 0,5 г сахарного песка. После сгорания каждой порции перед добавлением следующей вспученную массу разбили стеклянной палочкой. После сжигания всего взятого сахара полученный уголь прокалили 10—15 мин. Тигель охладили в эксикаторе. Полученный уголь использовали для следующего опыта. [11] (Рис.1,2)
Рис.1 Рис. 2
2. Активировали уголь для мангала при помощи нагревания с водой.
3. Исследовали адсорбирующие свойства АУ, полученных различным путем.
Для исследования адсорбционной способности мы использовали соли тяжелого металла меди.
Рис.3 Рис.4
Был приготовлен 1% раствор сульфата меди (CuSO4), в который помещались три вида АУ. (Рис.3,4) Время экспозиции 10 минут. По истечению времени угли вынимались и раствор отфильтровали. Фильтрат сульфата меди взяли по 6 мл и добавили по 4 мл 1%-ного едкого натра (NaOH), в результате реакции образовались осадки гидроксида меди. Реакции были проведены в мензурках объемом по 10мл. По высоте образовавшегося и осевшего осадка определили адсорбирующую способность активированных углей. В мензурке, где выпало меньше всего осадка, АУ адсорбировал соль меди в большем количестве.
Обсуждение результатов опыта:
Показатель рН Раствор CuSO4
1% АУ из сахара АУ из древесного угля АУ аптечный
рН 6.73 6.06 6.24 6.36
Высота осадка — 4 мл 3,5 мл 3 мл
Табл.1
Из табличных данных мы видим, что больше всего осадка образовалось в мензурке, где испытывался АУ (высота осадка составил 4 мл по мензурке), полученный из сахара и рН в этом растворе оказалось выше, чем в других растворах. Меньше всего осадка выпало в мензурке, где испытывался аптечный АУ и рН его уменьшился не значительно, по сравнению с исходным раствором сульфата меди. (Табл.1) Таким образом аптечный АУ обладает большими адсорбирующими способностями. На втором месте древесный уголь, активированный водой. Наименьшими активирующими способностями обладает АУ полученный их сахара.
Экспериментальная часть 2
Консультация у врача.
По поводу применения активированного угля, как медицинского препарата, мы обратились за консультацией к врачу – педиатру, фитотерапевту — Ешмуратовой Руфе Келисовне и взяли небольшое интервью. Мы задали несколько вопросов и получили исчерпывающие ответы.
Самая главная функция АУ в организме, это адсорбировать на своей поверхности вещества, вызывающие интоксикацию. Это может произойти при отравлении препаратами, не совсем свежей пищей, при вирусном или бактериальном заболевании. Поскольку вирусы и бактерии выделяют продукты в процессе своей жизнедеятельности, что также усиливает интоксикацию организма человека.
Что касается безопасности его применения, то во всем должна быть норма и время применения. К примеру, если человек употребляет какие то лекарственные препараты и будет одновременно применять АУ, то пользы от этого никакой не будет, так как АУ не обладает избирательной способностью и может адсорбировать и этот препарат, следовательно, действие лекарства нейтрализуется. При длительном применении АУ возможно появление «запора», так как газы, которые образуются в желудке, частично участвуют в перистальтике кишечника, а если АУ поглотит их, то нарушается перистальтика, что и приводит к «запорам».
Если это ребенок до года, то АУ может полностью уничтожить микрофлору желудка, что может привести к плачевным последствиям: язва желудка, кровотечения ЖКТ. В любом случае, назначение дозы и продолжительности применения может только врач. Все индивидуально.
Заключение.
Активированный уголь безусловно, обладает уникальной способностью адсорбировать на своей поверхности газы и растворенные вещества. Это делает его незаменимым при отравлениях и острой интоксикации организма. К тому же, он не содержит вещества, которые оказывали бы какое-либо химическое воздействие на организм.
Из всей проделанной экспериментальной работы можно сделать следующие выводы
1. Аптечный АУ довольно эффективный по сравнению с древесным активированным углем, в плане адсорбционной способности.
2. Активность АУ зависит от способа получения.
Рекомендации:
1. Применять АУ можно только по назначению врача и в определенной дозе, чтобы его применение было эффективным и не причинило вред организму.
2. Любой препарат, даже если это АУ, может оказывать побочное действие на организм человека.
Словарь:
1. АУ – активированный уголь.
2. ЖКТ – желудочно- кишечный тракт
3. БАД – биологически активные добавки.
Список литературы :
1. http://chemsystem.ru/catalog/386
2. Проф. Зелинский и Садиков. Уголь как противогаз. Петроград.1918, с4-5
3. https://www.youtube.com/watch?v=hL1r3jyPDDc
4. Кинле Х., Базер Э. Активные угли и их промышленное применение. Л., 1984. 215 с.
5. Будницкий Г.А., Матвеев В.С., Казаков М.Е. // Хим. волокна. 1993. № 5. С. 19-22.
6. Kumar M., Gupta R.C. // Energy Sources. 1998. V. 20, № 7. P. 575-589.
7. Протасов А.В., Козлова В.Л., Азаров В.И., Пиялкин В.Н. // Науч.тр. Моск. гос. ун-та леса. 1995. № 227. С. 73-78
8. Цыганов Е.А., Рык В.А., Глушанков С.Л. и др. // Термическая переработка древесины и ее компонентов: Тез. докл. конф. 1-3 июня 1988. Красноярск, 1988. С. 65-66.
9. Кинле Х., Базер Э. Активные угли и их промышленное применение. Л., 1984. 215 с.
10. Водоподготовка: Справочник. // Под ред. С. Е. Беликова. М.: Аква-Терм, 2007. — 240 с.
11. https://chem21.info/info/631165/
Автор: Ли В.А., Кенжебаев Ануар.
СШГ №10 им. Чокана Валиханова, г. Талдыкорган