puuhiiltä on käytetty varhaisimmista ajoista lähtien monenlaisiin tarkoituksiin, kuten taiteeseen ja lääketieteeseen, mutta ylivoimaisesti tärkein käyttökohde on ollut metallurginen polttoaine. Puuhiili on Sepän pajan perinteinen polttoaine ja muita käyttökohteita, joissa tarvitaan voimakasta lämpöä. Puuhiiltä käytettiin historiallisesti myös mustan pigmentin lähteenä jauhamalla sitä. Tässä muodossa puuhiili oli tärkeä varhaisille kemisteille ja se kuului seosten, kuten mustajauheen, kaavoihin. Suuren pinta-alansa vuoksi puuhiiltä voidaan käyttää suodattimena ja katalyyttinä tai adsorbenttina.
metallurginen poltto
hiili palaa yli 1 100 celsiusasteen lämpötilassa. Vertailun vuoksi raudan sulamispiste on noin 1 200-1 550 °C (2 190-2 820 °F). Huokoisuutensa vuoksi se on herkkä ilman virtaukselle ja syntyvää lämpöä voidaan hillitä ohjaamalla ilmavirtausta tuleen. Tästä syystä puuhiili on edelleen laajalti Sepän käytössä. Puuhiiltä on käytetty raudan valmistukseen roomalaisajoilta lähtien ja terästä nykyaikana, jolloin siitä saatiin myös tarvittava hiili. Hiilibriketit voivat palaa noin 1 260 °C (2 300 °F) asti pakotetulla ilmapuhaltimella.
1500-luvulla Englannissa jouduttiin säätämään lakeja, joilla estettiin maan joutuminen kokonaan puunkaatoon raudantuotannon vuoksi. 1800-luvulla puuhiili korvattiin suurelta osin koksilla terästuotannossa kustannusten vuoksi.
Teollisuuspolttoainetta
historiallisesti puuhiiltä käytettiin suuria määriä raudan sulattamiseen bloomerioissa ja myöhemmin masuuneissa ja hienosäädöissä. Tämä käyttö korvattiin kivihiilellä 1800-luvulla osana teollista vallankumousta.
Ruuanlaitto-ja lämmityspolttoaine
ennen teollista vallankumousta puuhiiltä käytettiin satunnaisesti ruuanlaittopolttoaineena. Se lasketaan savuttomaksi polttoaineeksi; toisin sanoen hiili on niin puhdasta, että sen polttaminen aiheuttaa huomattavasti vähemmän ilmansaasteita kuin alkuperäisen hiilettömän orgaanisen aineksen polttaminen aiheuttaisi. 1900-luvulla puhtaan ilman lainsäädäntö velvoitti savuttomat polttoaineet (enimmäkseen koksi tai puuhiili) monilla Euroopan alueilla. 2000-luvulla puuhiiltä on puolustettu keinona parantaa raakaa biomassaa ruoanlaittoon ja/tai lämmitykseen polttavien ihmisten terveyttä. Nykyaikaiset ”puuhiilibriketit”, joita käytetään laajalti ulkona ruoanlaitossa, valmistetaan puuhiilestä, mutta ne voivat sisältää myös hiiltä energialähteenä sekä kiihdyttimiä, sideaineita ja täyteaineita.
pelkistävät agentEdit
tietyntyyppisiä puuhiiliä, kuten puuhiiltä, käytetään kuumennettujen metallioksidien pelkistämiseen niiden metalleiksi:
puuhiiltä voidaan käyttää myös superkuumennetun höyryn pelkistämiseen vedyksi (yhdessä hiilimonoksidin muodostumisen kanssa):
- C + H2O (1000 °C) → H2 + CO (vesikaasu)
Syngas-tuotanto, autojen polttoainemittarit
monien muiden Hiililähteiden tavoin puuhiiltä voidaan käyttää erilaisten syngaasikoostumusten eli erilaisten Co + H2 + CO2 + N2-seosten valmistukseen. Syngaa käytetään tyypillisesti polttoaineena, myös autojen käyttövoimana, tai kemiallisena syöttöaineena.
vähäisen maaöljyn aikoina autot ja jopa linja-autot on muutettu polttamaan puukaasua (kaasuseos, joka koostuu pääasiassa ilmakehän typen laimentamisesta, mutta sisältää myös palavia kaasuja, enimmäkseen hiilimonoksidia), jota vapautuu polttamalla puuhiiltä tai puuta puukaasugeneraattorissa. Vuonna 1931 Tang Zhongming kehitti puuhiilellä toimivan auton, ja nämä autot olivat suosittuja Kiinassa 1950-luvulle asti ja miehitetyssä Ranskassa toisen maailmansodan aikana (nimeltään gazogènes).
pyrotekniikkaa
puuhiiltä käytetään mustaruutin valmistuksessa, jota käytetään paljon ilotulitteiden valmistuksessa. Se jauhetaan yleensä hienoksi jauheeksi, ja ilmakuoppalaatu on hienoin kaupallisesti saatavilla oleva hiukkaskoko. Mustaruutikoostumuksissa sitä usein pallomurskataan muiden ainesten kanssa niin, että ne sekoittuvat läheisesti toisiinsa. Tietyt hiilet toimivat paremmin, kun niitä käytetään mustaruutin valmistukseen, näitä ovat muun muassa kuusi, paju, paulownia ja viiniköynnös. Hiili tuottaa hienoja tummanoransseja / kultaisia kipinöitä. Yleensä jauhetta, jonka silmäkoko on 10-325, käytetään saamaan suihkuja kultaisia kipinöitä pyroteknisissä koostumuksissa.
bambuhiilen kosmeettinen käyttö
puuhiilen käyttö sisältyy myös useisiin kosmeettisiin valmisteisiin. Sitä voidaan valmistaa myös tavallisista bambuista, jotka leikataan pieniksi paloiksi ja keitetään vedessä liukoisten yhdisteiden poistamiseksi. Raaka bambuhiili saadaan kuivaamisen ja hiiltymisen jälkeen uunissa korkeassa lämpötilassa. Puuhiilen rooli kosmetiikassa perustuu sen erittäin tehokkaisiin imeytymisominaisuuksiin mikroskooppisessa mittakaavassa.
Hiililähdettä
puuhiiltä voidaan käyttää hiilen lähteenä kemiallisissa reaktioissa. Yksi esimerkki tästä on hiilidisulfidin tuotanto rikkihöyryjen reaktiolla kuuman puuhiilen kanssa. Tällöin puu pitäisi hiiltyä korkeassa lämpötilassa, jotta sivutörmäyksiin johtavat vedyn ja hapen jäännösmäärät vähenisivät.
Puhdistus ja filtrationEdit
hiili voidaan aktivoida tehostamaan sen toimintaa suodattimena. Aktiivihiili adsorboi helposti monenlaisia kaasuihin ja nesteisiin liuenneita tai suspendoituneita orgaanisia yhdisteitä. Tietyissä teollisissa prosesseissa, kuten ruokosokerin sakkaroosin puhdistuksessa, epäpuhtaudet aiheuttavat ei-toivottua väriä, joka voidaan poistaa aktivoidulla charcoal.It käytetään myös absorboimaan hajuja ja myrkkyjä kaasuissa, kuten ilmassa. Hiilisuodattimia käytetään myös tietyntyyppisissä kaasunaamareissa. Aktiivihiilen lääketieteellinen käyttö on pääasiassa myrkkyjen imeytymistä. Aktiivihiiltä saa ilman reseptiä, joten sitä käytetään monenlaisiin terveyteen liittyviin sovelluksiin. Esimerkiksi sitä käytetään usein vähentämään epämukavuutta ja hämmennystä liiallisen kaasun (ilmavaivat) vuoksi ruoansulatuskanavassa.
Eläinhiili tai luu musta on luiden kuivatislauksessa syntyvä hiilipitoinen jäännös. Se sisältää vain noin 10% hiiltä, loput ovat kalsium – ja magnesiumfosfaatteja (80%) ja muita epäorgaanisia aineita, joita on alun perin luissa. Sitä valmistetaan yleensä liima-ja gelatiiniteollisuudessa saaduista jäämistä. Derosne sovelsi sen värinpoistokykyä vuonna 1812 sokerin puhdistuksessa saatujen siirappien selventämiseen; mutta sen käyttö tähän suuntaan on nyt vähentynyt huomattavasti, koska on otettu käyttöön aktiivisempia ja helpommin hallittavia reagensseja. Sitä käytetään edelleen jonkin verran laboratoriokäytössä. Värinpoistoteho ei ole pysyvä, vaan se katoaa käytön jälkeen jonkin aikaa; se voidaan kuitenkin elvyttää pesemällä ja lämmittämällä uudelleen. Puuhiili myös jossain määrin poistaa väriainetta liuoksista, mutta eläinhiili on yleensä tehokkaampaa.
ArtEdit
hiili käytetään taiteessa piirustukseen, karkean luonnoksen tekemiseen maalauksessa ja se on yksi mahdollisista väliaineista jäsennyksen tekemiseen. Se on yleensä säilytettävä kiinnittimellä. Taiteilijat käyttävät puuhiiltä yleensä kolmessa muodossa:
- Viinihiili syntyy rypäleköynnöksiä polttamalla.
- Pajuhiili syntyy risuja polttamalla.
- jauhemaista puuhiiltä käytetään usein piirtopinnan ”sävyttämiseen” eli suurten osien peittämiseen. Piirtäminen soinnillisten alueiden yli tummentaa sitä entisestään, mutta taiteilija voi myös vaalentaa (tai poistaa kokonaan) äänisen alueen sisällä luodakseen vaaleampia sävyjä.
- puristettu puuhiilijauhe sekoitettuna kuminsideaineeseen, joka on puristettu pyöreiksi tai neliömäisiksi tikuiksi. Sideaineen määrä määrittää tikun kovuuden. Puristettua puuhiiltä käytetään hiilikynissä.
puutarhaviljely
hiljattain löydettiin uudelleen yksi puuhiilen lisäkäyttö puutarhaviljelyyn. Vaikka amerikkalaiset puutarhurit ovat käyttäneet puuhiiltä lyhyen aikaa, Amazonian Terra preta-maaperän tutkimuksissa on havaittu, että esikolumbiaaniset alkuasukkaat käyttävät laajalti hiiltä, joka on tuotettu pyrolyysissä ilman happea, eli biochar, viljelemään tuottamatonta maaperää maa-ainekseksi, jossa on runsaasti hiiltä. Tekniikkaa voidaan soveltaa nykyaikaisesti sekä maaperän parantamiseen että hiilen sitomiseen.
kotieläintalous
puuhiili sekoitetaan rehuun, lisätään karikkeeseen tai käytetään lannan käsittelyyn. Siipikarja hyötyy puuhiilen käytöstä tällä tavalla.
huoli siitä, että aktiivihiiltä voitaisiin käyttää häikäilemättömästi, jotta karja voisi sietää aflatoksiinien saastuttamaa heikkolaatuista rehua, johti siihen, että Amerikan Rehuvalvontaviranomaisten liitto kielsi sen käytön kaupallisissa karjanrehuissa vuonna 2012.
MedicineEdit
lääkehiiltä nautittiin aiemmin ravintolisänä mahavaivoihin puuhiilikeksien muodossa. Nyt se voidaan kuluttaa tabletti, kapseli tai jauhe muodossa, ruoansulatuskanavan vaikutuksia. Tutkimus sen tehokkuudesta on kiistanalainen.
puuhiiltä on käytetty yhdessä sakariinin kanssa tutkimuksessa mukociliary-kuljetusajan mittaamiseen.
puuhiiltä on sisällytetty myös hammastahnakaavoihin; sen turvallisuudesta ja tehosta ei kuitenkaan ole näyttöä.
Punakolobusapinoiden on havaittu Afrikassa syövän puuhiiltä itsehoitotarkoituksessa. Niiden lehtiruokavalio sisältää runsaasti syanidia, mikä voi johtaa ruoansulatushäiriöihin. Niinpä he oppivat käyttämään hiiltä, joka imee syanidia itseensä ja lievittää ruoansulatushäiriöitä. Tämä tieto heidän ruokavalionsa täydentämisestä siirtyy äidiltä lapselle.
