کربن اکتیو (کربن فعال-زغال فعال-activated carbon active)

کربن اکتیو ( زغال فعال) چیست ؟

کربن اکتیو ( زغال فعال – carbon active ) یک ماده بسیار متخلخل است که از سوزاندن کربن در محیط خلاء و بدون اکسیژن بدست می آید. این ماده بدست آمده به دلیل داشتن منافذ بسیار ریز در داخل آن دارای قدرت جذب بالا بوده و می تواند مواد شیمیایی و آلی را در خود جذب و نگه دارد.

موادی که برای تولید کربن اکتیو استفاده می شود معمولاً ذغال سنگ , ذغال چوب, پوست نارگیل و چوب می باشد.

کربن اکتیو ( زغال فعال – activated carbon ) چگونه تولید می شود ؟

روش های متعددی برای تولید کربن اکتیو activated carbon وجود دارد اما برای تولید کربن اکتیو مورد نیاز برای دستگاه تصفیه آب , تکنولوژی خاصی وجود دارد که باعث تولید کربن اکتیو با کیفیت بالایی می شود.

برای تولید کربن اکتیو در این روش , ذغال مواد نامبرده در بالا را در یک محیط خلاء و بدون اکسیژن قرار داده و ۶۰۰ الی ۹۰۰ درجه سلیسیوس حرارت می دهند و بلافاصله کربن را در معرض مواد شیمیایی مانند آرگون ونیتروژن قرار می دهند.

برای بار دوم کربن را در محیط خلاء قرار داده و این بار ۹۰۰ الی ۱۲۰۰ درجه سلیسیوس حرارت می دهند و در معرض اکسیژنو بخار قرار می دهند که باعث ایجاد سوراخ ها و منافذ بسیار ریز در کربن می شود .

کربن اکتیو بدلیل داشتن منافذ بسیار ریز , قدرت جذب مواد شیمیایی (بنزن , تولوئن , روغن و شماری از ترکیبات شیمیایی ) را داشته و به عنوان یک فیلتر در صنایع مختلف استفاده می شود .

در دستگاه های تصفیه آب وظیفه کربن اکتیو گرفتن طعم و بوی بد آب می باشد .

موارد استفاده کربن اکتیو

صنایع پزشکی، صنایع نظامی، صنایع نفت و گاز، جاذب و کاتالیزور مواد شیمیایی در آزمایشگاه، فیلتر دستگاه تصفیه آب صنعتی، فیلتر دستگاه تصفیه هوا، صنایع خودرو سازی، و . . .

کربن اکتیو پودری-Powder-carbon active-
کربن اکتیو پودری-Powder-carbon active-
کربن اکتیو کبریتی-Pellets-carbon active-
کربن اکتیو کبریتی-Pellets-carbon active-
کربن اکتیو گرانولی-Granulates carbon active-
کربن اکتیو گرانولی-Granulates carbon active-

کربن اکتیو carbon active

فیلترهای کربن اکتیو یا زغال فعال

از روش های مناسب جهت حذف طعم، بو و کلر باقیمانده در آب استفاده از کربن اکتیو می باشد. مهمترین خاصیت کربن اکتیو سطح جذب داخلی بالا، تخلخل و قابلیت جذب گازها و مایعات شیمیایی می باشد. کربن فعال دارای اندازه منافذ و اشکال مختلفی هستند که همین عامل سبب محدوده گسترده ای از کاربردش میشود. عامل مهمی که در طراحی این دستگاه تأثیرگذار است، زمان تماس آب با گرانول کربن اکتیو و غلظت کلر آزاد یا سایر آلوده کننده ها می باشد. شکل و جنس فیلتر کربنی همانند فیلتر شنی میباشد. نوع کربن، دما و PH آب از عوامل موثر بر بازدهی کربن اکتیو می باشد

کاربردکربن اکتیو

کاربردهای عمده کربن اکتیو در صنایع آب برای از بین بردن رنگ ، بو و مزه غیردلخواه از آب در تصفیه فاضلاب کارخانه ها و در پالایشگاههای گاز, برای شیرین سازی گاز و در پتروشیمی ها و پالایشگاههای نفت ، در خالص سازی داروها و روغن های خوارکی و صنعتی ، صنایع قند ، صنایع دفاع و درتصفیه هوا و گازها بکار می رود. بازیافت حلالها و مواد شیمیائی نیز از کاربردهای عمده کربن اکتیو استو همچنین از این نوع فیلتر ها در صنعت آب جهت حذف کلر آزاد و همین طور حذف کدورت و رنگ و بو می توان استفاده کرد.

کاربرد فیلترهای کربن اکتیو یا زغال فعال activated carbon active
کاربرد فیلترهای کربن اکتیو یا زغال فعال activated carbon active

تصفیه گاز

تصفیه هوا و گاز فشرده

حذف بخارات روغن، بو و دیگر هیدروکربن ­ها از هوا

زیست محیطی

تصفیه آب ( آب شرب، آب آکواریوم ­ها، آب ­های صنعتی) از نظر رنگ و بو و طعم

تصفیه هوا (استفاده در دستگاه ­هایی مثل تصفیه کننده ­های هوا، خوشبوکننده ­ها، تصفیه کننده­ های صنعتی )

اندازه گیری غلظت رادون در هوا

کشاورزی

آفت کش

افزودنی خوراک دام

جذب رنگدانه­ های رنگ قهوه­ای از کنسانتره انگور سفید

صنایع غذایی

رنگبری از قند و شکر

بهسازی رنگ و طعم در نوشیدنی­ ها و آب میوه ­ها

صنایع شیمیایی

جداسازی کربوهیدارت­ ها

استفاده در ماسک­ های گاز

فیلترهای هوای فشرده

صنایع نفت گاز و پتروشیمی

جاذب

کاتالیست

کاربردهای پزشکی و دارویی

کربن فعال برای درمان مسمومیت دارویی یا سموم خوراکی در ساعات اولیه پس از مصرف بکار می­ رود. قرص یا کپسول کربن فعال در بسیاری از کشورها به عنوان یک دارو برای درمان اسهال، سوء هاضمه و نفخ استفاده می شود.

خواص کربن فعال

کربن اکتیو زغال فعال activated carbon active خواص ویژگی­
کربن اکتیو زغال فعال activated carbon active خواص ویژگی­

یک گرم کربن فعال می ­تواند مساحت سطحی بیش از ۵۰۰m2 داشته باشد که این عدد می­تواند به ۱۵۰۰m2 هم برسد. آئروژل­ های کربن، که البته گران ­تر هستند، مساحت سطحشان از این هم بالاتر است و در موارد خاص مورد استفاده قرار می­ گیرند. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، ساختارهای با سطح بالای کربن­ های فعال قابل مشاهده هستند.

جیمز دووار زمان زیادی را صرف مطالعه کربن فعال و اثرات آن در جذب گازهای موجود در هوا کرد. از نظر فیزیکی، کربن فعال از طریق نیروهای واندروالس یا نیروهای پراکندگی لاندن به سایر مواد متصل می ­شود. این ترکیب با الکل­ ها، دی ­­اُل ­ها، اسیدها و بازهای قوی، فلزات و اکثر ترکیبات معدنی مثل لیتیم، سدیم، آهن، سرب، آرسنیک، فلوئور و بوریک اسید پیوندهای خوبی ایجاد نمی کند؛ اما یُد (I2) را خیلی خوب جذب می ­کند. ظرفیت یٌدی (mg/g) برای تعیین مساحت سطح کربن فعال مورد استفاده قرار می­ گیرد.

کربن مونواکسید به خوبی توسط کربن فعال جذب نمی­ شود. این مسأله باید مورد توجه افرادی که این ماده را در فیلترهای بوگیر، هودها و سیستم های کنترل گاز استفاده می­ کنند، قرار بگیرد؛ زیرا مونواکسید کرن توسط حواس انسان قابل تشخیص نیست و سمی و کشنده است.

ویژگی­ های جذبی و فیزیکی

گونه­ های مختلفی از زغال ­های فعال شده با ویژگی ­های مشخص وجود دارند که خصوصیات هر یک از آنها به مواد اولیه و فنون به کار رفته در تولید آنها بستگی دارد. در انتخاب یک گونه زغال فعال شده، برای بهبود بخشیدن به فرآیندها، شناخت دقیق ویژگی­ های فیزیکی و جذبی مواد مورد نیاز است.

ویژگی ­های جذبی:

  • سطح: با استفاده از N2 حدود منافذ سطحی زغال فعال شده را اندازه می ­گیرند. هرچه سطح زغال فعال شده بیشتر باشد، قسمت ­های جاذب نیز بیشترند.
  • اندازه منافذ: تعیین اندازه های یک زغال فعال شده می ­تواند راهی مناسب برای تشخیص خصوصیات آن باشد. بر طبق اصول IUPAC  منافذ بر اساس اندازه به صورت زیر دسته ­بندی شده­ اند:

Micropores: r<1 nm

Mesopores: r=1-25 nm

Micropores: r>25 nm

  • که mesopore ها برای جابه ­جایی و Micropore ها برای جذب مواد هستند. بطور کلی هر چقدرکه اندازه ذرات زغال فعال شده کوچکتر باشد، سرعت جذب بیشتر است.
  • تخلخل: یکی از راه های اندازه ­گیری میزان تخلخل در توده ­ای از زغال فعال شده، استفاده از میزان جذب CCl4  خالص در حالت گازی می ­باشد.

ویژگی ­های فیزیکی:

  • سختی و مقاومت در برابر حرارت و فشار: زغال ­های فعال شده دارای سختی­ های متفاوتی هستند که مربوط به مواد اولیه و شیوه تهیه آنها می ­باشد و بنا به درجه سختی، هر یک از آنها کاربردهای متفاوتی دارند.

روش ­های تهیه کربن فعال

اصول و فنون گوناگونی در ساخت و تولید زغال­ های فعال شده وجود دارد که به ۳ اصل بستگی دارد:

  • نوع ماده اولیه
  • مشخصات فیزیکی مورد نظر برای محصول (زغال فعال شده)
  • مشخصات جذبی برای کاربردهای مختلف

هدف از فعال ­سازی، ایجاد یک ساختار متخلخل کربنی با سطح آزاد زیاد در ماده خام است. تولید کربن فعال با استفاده از دو روش امکان­پذیر است:

۱) فعال­ سازی فیزیکی

۲) فعال­ سازی شیمیایی

فعال­ سازی فیزیکی

روش ­های تهیه کربن فعال ذغال activated carbon active
روش ­های تهیه کربن فعال ذغال activated carbon active

در روش فعال­ سازی فیزیکی، ماده خام نخست در محیطی بدون حضور هوا کربونیزه می­ شود تا پایه کربنی اولیه تشکیل شود. در این شرایط، ترکیبات سلولزی و نیز پلیمری موجود در ماده خام به زغال تبدیل شده و مواد خامی نظیر زغال سنگ، کلیه ترکیبات فرار خود را از دست می ­دهند. سپس پایه کربنی بدست آمده در معرض یک عامل فعال­ ساز گازی در دمای بالا قرار می­ گیرد. عامل فعال ساز عموماً بخارآب، دی ­اکسیدکربن، اکسیژن یا مخلوط آنها می ­باشد که قادر است در دمای بالا با بخشی از کربن موجود در ماده واکنش دهد و آنرا بصورت عوامل گازی مونواکسیدکربن یا دی­ اکسیدکربن خارج سازد. بدین ترتیب پس از حذف بخشی از کربن ساختمانی توسط عامل فعال ­ساز، محصول باقیمانده ساختاری متخلخل خواهد داشت. چگونگی تخلخل این محصول به عوامل متعددی نظیر نوع ماده خام، شرایط کربونیزاسیون، نوع عامل فعال ­ساز، دما و زمان فعال سازی بستگی دارد. زغال­ های فعال­ شده­ تولید شده توسط این روش معمولاً دارای منافذ ریزند و برای جذب مواد از مایعات و گازها مناسب هستند.

فعال ­سازی شیمیایی

در روش فعال ­سازی شیمیایی که یک روش تک مرحله ­ای برای تولید کربن فعال به شمار می ­آید، ماده خام با محلولی غلیظ از یک عامل فعال ­ساز مخلوط شده و مخلوط حاصل پس از خشک شدن، در شرایط اتمسفر بی ­اثر در یک کوره حرارت می ­بیند. از جمله مهمترین موادی که به عنوان عامل فعال ­ساز مورد استفاده قرار می ­گیرند، می­ توان به ترکیبات فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی نظیر هیدروکسید پتاسیم، کربنات پتاسیم، کربنات سدیم، کلرید منیزیم و برخی اسیدها نظیر اسید فسفریک، اسید سولفوریک، کلرید آلومینیوم و کلرید روی اشاره کرد. در اینجا نقش عامل فعال­ ساز، حذف آب از ساختار ماده اولیه و پایین آوردن دمای لازم برای کربونیزاسیون و ممانعت از تشکیل قطران در حین انجام فرآیند است که به ایجاد یک ساختار متخلخل در محصول کمک می­ کند. در این روش مشخصات ماده خام نظیر نوع و ابعاد دانه­ های آن، نوع عامل فعال ساز، نسبت اختلاط ماده خام با عامل فعال ­ساز (درصد تلقیح)، شرایط خشک کردن و گرمایش در کوره، در مشخصات و خواص محصول نهایی تاثیر قابل ملاحظه ­ای خواهد داشت. زغال فعال شده بدست آمده توسط این روش، دارای منافذ باز زیادی است و برای جذب مولکول­ های بزرگ بسیار مناسب است.

بدیهی است انتخاب روش فعال ­سازی، چگونگی تخلخل محصول را نیز تحت تاثیر قرار می ­دهد؛ بعنوان مثال مشخص شده است که روش فعال­ سازی فیزیکی اغلب حفره­ هایی به شکل مخروط ایجاد می­ کند به صورتی که قاعده مخروط در بالا قرار دارد در حالیکه روش فعال­ سازی شیمیایی منجر به تشکیل حفره ­هایی به شکل بطری می ­گردد.

مشاهده بیشتر

شیر برقی قطع کن آب دستگاه تصفیه خانگی

انواع شیر برقی دستگاه تصفیه آب خانگی

وظیفه شیر برقی این قطعه قطع آب ورودی به دستگاه در هنگامی است که پمپ …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفاً پاسخ معادله زیر را واردکنید * لطفاً سوال امنیتی را مجدداً فراخوانی کنید