کربن اکتیو (کربن فعال) یک ماده مصنوعی غنی از کربن میباشد که از چوب بامبو، پوسته نارگیل، ذغال سنگ نارس و سایر منابع کربن‌دار تهیه کرد. کربن فعال دانه ای، گروهی از جاذبهای بسیار متنوع هستند که قابلیت جذب انتخابی هزاران ماده آلی و غیر آلی خاص را دارند. از همین رو در فرآیندهای تصفیه آب نقش گسترده و کارآمدی را ایفا می‌کنند.
ساختار کربن فعال
ساختار منافذ کربن فعال را میتوان با میکروسکوپ الکترونی مشاهده کرد. میکروسکوپ ها، سطحی را نشان می‌دهند که حفره‌های لانه زنبوری و برآمدگیهایی دارند. این منافذ کوچک و کم حجم باعث افزایش ظرفیت جذب می‌شوند و امکان واکنشهای بیشتری را بین کربنها و سایر محیط ها فراهم می‌کنند. بنابراین کربن فعال در:
- فیلتر کردن آب و دیگر سیالات،
- پروسه‌های بوزدایی،
- کاربردهای پزشکی و
- ساخت و فیلتر عناصر شیمیایی،
بسیار ارزشمند واقع شده اند. زیرا اکثر آلاینده‌ها به راحتی به آن متصل می‌شوند و در ساختار کربن محبوس می مانند.
از آنجایی که کربنها از طریق یک سری فرآیندهای فعال سازی نسبتا ارزان و ساده تولید می‌شوند، به طور گسترده ای برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال بلحاظ بهداشتی، کربن اکتیو باید دائماً تغییر کند. زیرا با آلاینده‌ها، آب مسدود میشود و پس از یک زمان معین به محل پرورش میکروارگانیسمهای خطرناک تبدیل میشود.
محصول مرتبط: سختی گیر
نحوه ساخت کربن اکتیو
فرآیند تولید کربن اکتیو یا فعال سازی کربن به دو صورت انجام می پذیرد. یک منبع کربنی مانند چوب، زغال سنگ، ذغال یا هر ماده کربن آلی کربنیزه میشود. به این معنی که کربنهای خالص با روش گرمایشی به نام پیرولیز استخراج می‌شوند. هنگامی که مواد کربنیزه شدند، باید با قرار گرفتن در معرض CO2 یا بخار یا با یک عملیات شیمیایی:
- اسید – باز اکسید
- یا با اکسیژن،
تصفیه شوند. بخشهای زیر به اختصار این فرآیند ها را شرح می‌دهند.
انواع کربن اکتیو
در یک دسته بندی کلی این ماده شیمیایی را میتوان به زغال فعال، کربن فعال پودری، گونولی، اکسترود شده، مهره ای، کربن اکتیو دارای پوشش پلیمری و نهایتا نمونه‌های اشباع شده تقسیم بندی نمود.
کربن فعال پودری (PAC)
Pac یا کربن فعال پودری به صورت دانه‌های منفرد کمتر از 0.1 میلیمتر میباشند. مدلهای صنعتی PAC یک ماده ظریف است که از اکثر بسترهای مشبک، مورد استفاده قرار میگیرد. جریان عبوری کربنهای فعال پودری به طور قابل توجهی کمتر از کربن اکتیو دانه بندی شده (GAC) است. درنتیجه باعث میشود آن را در:
- ورودی آبهای خام،
- فیلترهای گرانشی و
- سایر کاربردها که در آن حداکثر جذب آلاینده‌ها مفید واقع می‌شوند،
استفاده نمود.
گرانول کربن فعال (GAC)
کربن فعال گرانولی (یا GAC) دارای اندازه ذرات بزرگ تر از کربنهای اکتیویته فعال پودری میباشد. گاز ها و بخارات با سهولت بیشتری به کربنهای گرانولی جذب می‌شوند. زیرا فضای بیشتری بین ذرات کربنهای دانه بندی شده برای عبور گاز وجود دارد. با این حال، سطح داخلی کمتری نیز در GAC وجود دارد که منجر به:
- ایجاد تعادل لازم بین اندازه دانه
- و ظرفیت جذب،
میشود. گرانول کربن فعال معمولاً برای تصفیه آب در دستگاه تصفیه آب صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. یعنی علاوه بر دفع نسبی آلودگیها، عملیات بوزدایی و جداسازی اجزاء نیز در سیستمهای جریان مایع انجام میگیرد.
کربنهای اکتیو اکسترود شده (EAC)
دانه‌های کربنهای فعال پودری ذوب میشود. و سپس در بلوکهای استوانه ای شکل به قطر 0.8 میلی متر تا 130 میلی متر اکسترود میشود. نهایتاَ کربن اکتیو اکسترود شده (EAC) را تشکیل می دهد. مزیت کربنهای اکتیویته اکسترود شده دارای:
- افت فشار کم،
- استحکام مکانیکی بالا و
- همچنین دارای اشکال دانه ای استاندارد
میباشد. EAC در کاربردهای فاز گاز و مکانهایی که گرد و غبار زیاد است، کاربرد قابل توجهی دارد.
کربن فعال مهره ای (BAC)
مواد کربن فعال مهره ای (BAC) به دانه‌های کروی 0.35-0.8 میلی متری تبدیل میشود. یعنی درست همانند کربنهای اکتیو اکسترود شده. این نوع «کربن اکتیو» نیز دارای:
- افت فشار کم و
- استحکام مکانیکی بالا،
به عنوان کربن اکتیو اکسترود شده مورد استفاده و بهره وری قرار میگیرد. اما اندازه دانه‌های آن کوچک تر است و در زمینه‌هایی کاربرد دارد که آب به راحتی می‌تواند در اطراف شکل کروی خود جریان یابد. انتخاب بین کربنهای اکتیو اکسترودشده و مدلهای فعال مهره ای، معمولاً بر اساس نوع جریان مشخص میشود. برای سیستمهای مایع با جریان بالا و سایش زیاد، کربن فعال مهره ای گزینه مناسب تری میباشد.
کربن اکتیو دارای پوشش پلیمری
هنگامی که کربن متخلخل با یک پلیمر زیست سازگار پوشش داده میشود، به کربنهای پوشش داده شده با پلیمر تبدیل میشود. این نوع کربن اکتیو دارای:
- منافذ صاف و
- قابل نفوذ (بدلیل سطح تخلخل بالا)
میباشد و از آن برای کاربردهای پزشکی استفاده می‌کنند.
کربن فعال اشباع شده
کربن فعال اشباع شده، همانطور که از نامشان پیداست، کربن فعال متخلخلی است که با مواد معدنی (معروف به مواد اشباع) مانند:
- نقره (AG)،
- کاتیون ها (Al، منگنز، روی، لی، کلسیم، و …)،
- ید
و موارد دیگر آغشته شده است. ترکیبات ویژه کربنهای اشباع شده معمولاً برای افزایش ظرفیت فیلترهای کربن استفاده میشود. چراکه به آن اجازه می دهد سایر آلاینده‌ها نظیر:
- آلودگی هوا،
- سموم معدنی
و موارد دیگر را جذب کند.
موارد استفاده کربن اکتیو
علاوه بر استفاده به عنوان فیلتر، کربن اکتیو برای کاربردهای مختلف دیگری نیز مورد استفاده قرار میگیرد. چنانکه می‌تواند:
- حلال ها و مواد با ارزش را از سیالات مختلف بازیابی کند،
- بوها را از بین ببرد و
- طعم گاز ها و مایعات را تغییر دهد.
همچنین کاربردهای پزشکی چشمگیری دارد و می‌تواند به درمان بیمارانی که سم خورده اند، کمک کند. برخی از ویژگیهای فیلتراسیونی این دستگاه، شبیه به انواع فیلتر شنی میباشد.
نقش کربن اکتیو در فیلتراسیون
در میان سایر کاربردها، کربن فعال اغلب برای فیلتر کردن آلاینده‌ها از آب آشامیدنی استفاده میشود. پس از آزمایش آب، از فرایند فیلتراسیون میتوان برای حذف آلاینده‌های خاص از آب استفاده نمود. بطور کلی، کربن فعال برای از بین بردن ترکیبات آلی مفید میباشد.
بطوریکه اغلب باعث تغییر در طعم، بو و ظاهر آب می‌شوند. از آنجایی که ترکیبات آلی از هیدروژن و کربنها تشکیل شده‌اند، فیلترهای کربنی با این نوع آلاینده‌ها به خوبی کار می‌کنند. فیلتراسیون با این فیلتر ها می‌تواند مواد شیمیایی مضری مانند:
- تری هالومتان ها (THMs)،
- آفت کش ها،
- بی فنیلهای پلی کلرین (PCB) و
- هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقه ای (PAHs)
را از بین ببرد. توجه نمایید که اگر این مواد شیمیایی در مقادیر بالاتر از استانداردهای تعیین‌شده وجود داشته باشد، آب برای نوشیدن خطرناک میباشد.
علیرغم توانایی کربن فعال در حذف انواع مختلفی از مواد شیمیایی مضر، در حذف همه آلاینده‌ها موثر نمی‌باشد. به‌بیان دقیقتر، فلزات سنگین مانند سرب را میتوان با استفاده از کربن اکتیو حذف کرد، ولی نیاز به فیلترهای خاصی دارند. نمونه‌هایی از آلاینده‌هایی هستند که با استفاده از فیلتر کربنی نمی‌توان آنها را به طور مؤثر فیلتر کرد، عبارتند از:
- میکروب‌ها،
- نیترات‌ها و
- فلوراید.
بسیاری از ترکیبات آلی که کربن اکتیو آنها را حذف نمی‌کند، حضور برخی باکتری ها را تشدید می‌کند. باکتریهای مضر بیماری‌زا، مانند وبا و حصبه، از باکتریهایی تغذیه می‌کنند که یک کربن اکتیو نمی‌تواند آن ها حذف کند.
درون سیستمهای عمومی، آب قبل از تصفیه باید از لحاظ باکتریهای بیماری زا، کاملاَ پاکسازی شده باشد. بنابراین آبی که وارد خانه میشود، بعید است که حاوی چنین باکتریهایی باشد. (آبی که به عنوان آب آشامیدنی عمومی استفاده میشود).
کاربردهای صنعتی و شیمیایی کربن اکتیو
انواع کربن اکتیو در کاربردهای صنعتی برای:
- حذف ناخالصیهای آلی از محلولهای درخشان آبکاری نیکل و
- البته برای تصفیه و استخراج فلزات گرانبها مانند طلا،
استفاده میشود. هنگام آبکاری، اپراتورها انواع مختلفی از مواد آلی را به محلولهای آبکاری اضافه می‌کنند؛ تا خواص فلزی خاص را بهبود بخشند. اما این ترکیبات می‌توانند در معرض جریان الکتریکی، تجزیه شوند. کربن فعال برای حذف این ناخالصی ها و بازگرداندن محلولهای آبکاری به کارایی بهینه خود اضافه میشود.
در صنایع شیمیایی، کربن اکتیو بمنظور:
- اندازه گیری سطوح خاصی از ترکیبات در محلولها
- و همچنین استخراج محیطهای خاصی از بسترها
استفاده میشود. همچنین برای فیلتر کردن و خالص سازی نمونه‌های شیمیایی خاص، چه به عنوان کربن فعال معمولی یا به عنوان کربن آغشته شده برای آلاینده‌های خاص، استفاده میشود.
کربن اکتیو در کاربردهای پزشکی
همانطور که قبلاً گفته شد، از کربنها با پوشش پلیمری در همپرفیوژن برای پاکسازی خون از مواد سمی بهره گرفته میشود. با این حال، کربن اکتیو می‌تواند به شکل قرص برای درمان مسمومیت مصرف شود. زغال فعال همچنین یک داروی OTC برای ناراحتیهای گوارشی است. هر چند که شواهد علمی کمی وجود دارد که نشان دهنده اثربخشی آن در این نقش باشد. فهرست داروهای ضروری سازمان جهانی بهداشت، زغال فعال را یکی از ایمن ترین و مؤثرترین داروهای مورد نیاز در یک سیستم پزشکی می داند.
محصول پیشنهادی: دستگاه ازن ساز
کاربردهای زیست محیطی و کشاورزی کربن فعال
کربن فعال (به ویژه کربن اشباع شده) برای حذف آلاینده‌های هوا و آب مانند:
- آلاینده‌هایی که در آبهای زیر زمینی،
- آب آشامیدنی،
- هوا،
- کارخانه‌های ترکیبات آلی فرار (VOC) و
- سایر منابع آلودگی یافت می‌شوند،
استفاده میشود. از کربن فعال برای اندازه گیری غلظت رادون در هوا نیز استفاده میشود.
کربن اشباع‌شده با گوگرد و یا با ید، به طور گسترده در انواع کاربریهایی نظیر:
- نیروگاه‌های زغال سنگ،
- زباله سوزهای پزشکی و
- سر چاه‌های متان برای به دام انداختن انتشار جیوه،
استفاده میشود. در محیطهای کشاورزی، کربن فعال یک آفت کش، یک افزودنی خوراک دام، یک کمک فرآوری، یک ضد عفونی کننده و یک کود بسیار عالی به حساب می آید.
قیمت کربن فعال
شاید به جرات بتوان گفت برند جاکوبی سوئد بعنوان پرتقاضاترین کربن اکتیو در ایران میباشند و امروزه بیش از 90% درخواست برای خرید این ماده شیمیایی به این دو مدل کربن اکتیو جاکوبی 1000 و 2000 اختصاص دارد. روش تولید و ماده اولیه ای که برای کربن فعال استفاده میشود باعث ایجاد قیمتهای متفاوتی برای این محصول شده است.
کربن اکتیو جاکوبی سوئد دارای مدلهای مختلفی برای تصفیه آب (Aqua sorb)، استخراج و بازیابی طلا (Gold sorb) و قابل استفاده در صنایع نفت و پتروشیمی(Petro sorb) میباشد. سایر برندهای تولید کننده کربن اکتیو در جهان عبارتند از: جاکوبا، نوریت هلند، ادلر اتریش و پریمیوم
برای دریافت قیمت مدلهای مختلف کربن اکتیو با همکاران من در واحد فروش گروه صنعتی ناب ملل تماس بگیرید.
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.