Table of Contents
Toggle
کربن فعال که با نام های دیگری از جمله زغال اکتیو، کربن اکتیو و معادل لاتین آن Activated Carbon نیز شناخته می شود، فرم خام گرافیت می باشد که در مغز مداد استفاده می گردد. این ماده در پروسه فراوری خود از طریق اکسیژن دارای منافذ ،خلل فرج و ترک ها و شکاف هایی ریز و متنوعی در ساختار خود می شود. ساختار گرافیتی کربن فعال قابلیت جذب وسیعی از انواع ترکیبات را به خود می دهد.
این ماده دارای بالاترین میزان جذب و خلل فرج از خود می باشد و میزان پوشش سطحی آن به نحوی است که تنها 3 گرم از این ماده می تواند کل سطح زمین فوتبال را بپوشاند. کربن فعال قابلیت جذب سطحی دارد به طوری که می تواند مولکول های گاز یا مایع را بر روی سطح جمع نماید، این نوع جذب با جذبی که از طریق سایر جاذب های رطوبت از جمله سیلیکاژل، مولکولارسیو و آلومینای فعال که فرآیند جداسازی مولکول آب و گاز را میسر می سازد متفاوت می باشد.
ماده اولیه تولید این ماده از موادی از جمله زغال سنگ، چوب، پوست پسته و پوست گردو می باشد و هر کدام از این مواد، قادر به تولید کربن فعال با مشخصات و ویژگی های متفاوتی می باشد.
این ماده در فرم ها و ویژگی های مختلفی تولید می گردد که از عمده نوع های کربن فعال می تون به موارد ذیل اشاره نمود:
این نوع کربن فعال دارای اندازه ذرات مابین 0.2 الی 5 میلیمتر می باشد و از قابلیت های ویژه آن می توان به جذب سطحی گاز، مایع، بخار و مواد فرار اشاره نمود. این نوع از قدرت نفوذ بالایی برخوردار می باشد و از آن به عنوان بستر نیز می توان استفاده نمود.
از این نوع بیشتر جهت جذب سطحی مایعات و تصفیه گاز دودکش و در صنعت به عنوان رنگ بر در محلول ها استفاده می گردد، ابعاد این نوع کمتر از 0.18 میلیمتر می باشد.
این نوع کربن فعال دارای ابعاد مابین 0.8 الی 5 میلیمتر می باشد که از آن بیشتر جهت جذب سطحی گاز با توجه به قابلیت آن در مقاومت بالا، گرد و غبار و افت فشار کم رایج گردیده است.
این نوع بیشتر در شکل های خاص پارچه و الیاف وجود دارد.
از دیرباز، کربن فعال تنها در تصفیه آب آشامیدنی استفاده می گردید، اما طی دهه های گذشته، از سایر توانایی های این ماده به عنوان جاذب از جمله در تصفیه آب و فاضلاب نیز استفاده می گردید. اداره حفاظت از محیط زیست آمریکا طی اعلامیه وجود 154 نوع ترکیب آلی و آلاینده را در آب آشامیدنی تایید نموده است و این ماده تاثیر به سزایی در جداسازی این آلاینده ها از خود دارد.
با توجه به گسترش صنعت و افزایش میزان فاضلاب های صنعتی، باعث گردیده است غلظت ناخالصی در آب های زیرزمینی بالا رفته، همچنین از سمتی با بالارفتن میزان مواد خطرناک در رودخانه ها و دریاچه ها و نبود امکانات و تکنولوژی کافی در جداسازی این آلاینده ها باعث گردیده است که این ماده به عنوان راهکاری موثر در این زمینه مطرح گردد. در اکثر واحدهای صنعتی که فاضلاب های صنعتی آن دارای مواد آلاینده می باشد، از کربن فعال به عنوان راهکاری موثر در جذب و جداسازی مواد مضر و بد بو از جمله استرها، رنگ ها، آروماتیک ها، یونهای سنگین فلزی و حشره کش ها استفاده می گردد.
پس از اعمال تصفیه اولیه به صورت شیمیایی و فیزیکی و همچنین پس از تصفیه بیولوژیکی از کربن فعال استفاده می گردد. در این روش این ماده در مخازن به صورت استوانه ای قرار گرفته می شود که مسیر حرکت آب در این روش می تواند از بالا به پایین و یا برعکس باشد.
به جهت جلوگیری از خروج کربن از آب در مسیر ورود و خروج آب، فیلتر سیمی نازکی قرار داده می شود که در حین تماس فاضلاب با آن مواد آلی مضر و خطرناک خارج می گردد. تصفیه فاضلاب از این طریق با کیفیت بالایی انجام می گردد به نحوی که در مکان های با مشکل کمبود آب، می توان از آب تصفیه شده مجداداً در تولید استفاده شود.
سیلندرهای کربن فعال به دو روش موازی و سری عمل می کند که در حالت موازی جریان آب به طور همزمان در سیلندرها وارد و در انتها جمع می شود و در حالت سری مسیر فاضلاب ابتدا وارد سیلندر اول و پس از آن دوم و سوم گردیده و در هر مرحله به صورت تدریجی مواد مضر جدا می گردد. در این روش تصفیه، نظارت و کنترل تصفیه از اهمیت خاصی برخوردار است به نحوی که کنترل کیفی تصفیه خانه باید به طور منظم میزان ناخالصی آب وروی و خروجی از کربن فعال را کنترل کرده و در هر زمان که سیلندر کاربری جذب خود را از دست دهد سریعا باید از مدار خارج گردد.
جایگزینی کربن فعال مصرف شده با جدید مشکلی در مسیر تصفیه ایجاد نخواهد کرد و می بایست این کار به طور تدریجی انجام و نیازی به توقف عملیات تصفیه نمی باشد. در تصفیه خانه ها مناسب تر است از چندین سیلندر فیلتر استفاده گردد تا در زمان تعویض مشکلی در پروسه تصفیه ایجاد نگردد.
در روش تصفیه به وسلیه کربن فعال به فرم گرانول از ستون با بستری ثابت و از طریق تماس مستقیم فاضلاب با این ماده استفاده می گردد، به نحوی که پس از ورود فاضلاب از بالا و گذر از این ماده، مواد مضر جدا شده و از سمت دیگر فاضلاب تصفیه شده خارج می گردد. با توجه به افت فشار حاصل از مواد ریز کربن فعال داخل ستون می بایست تمهیدات لازم از جمله پریواش و شستشو انجام گردد. از این روش می توان به دو صورت موازی و متوالی استفاده نمود.
در روش تصفیه فاضلاب از طریق کربن فعال پودر، این ماده در حوضچه ای در زمان خروج فاضلاب پس از تصفیه بیولوژیکی قرار داده می شود. پس از تماس اولیه و پس از گذشت مدت زمانی کربن فعال در ته مخزن ته نشین گردیده و آب تصفیه گردیده از آن تخلیه می گردد.
کربن فعال در فیلتر آب نیز تاثیر به سزایی دارد و می تواند جداسازی مواد مضر و خطرناک را جهت سلامت انسان انجام دهد. همچنین در برخی موارد از این ماده در درمان اسهال نیز استفاده می شود. از کربن فعال همچنین به عنوان عاملی در سفید کنندگی دهان و دندان نیز استفاده می شود. این ماده در جذب ذرات گرد و غبار، آلودگی ها و مواد شیمیایی بر روی پوست نیز کمک می کند.
یکی از فواید دیگر این ماده استفاده از آن در دئودرانت و کفش جهت تصفیه بو و گازهای مضر است. از این ماده همچنین در طب سنتی جهت دفع میکروبها و درمان زخم ها با توجه به قابلیت های ضد باکتری آن استفاده می گردد.
از دیگر کاربردهای آن می توان به استفاده از آن در انواع ماسک های صورت جهت حفاظت از آلودگی ها اشاره نمود. در محیط های کار و شهرهای آلوده، گازهای سمی و خطرناکی وجود دارد که استفاده از این ماسک ها به جهت جداسازی آن موثر می باشد. این نوع ماسک ها دارای دو گروه طبقه بندی شده به صورت فیلتر گرد و غبار و فیلتر گاز تقسیم می شود و فیلتر گازی به علت تنوع کاربرد آن انواع مختلفی دارد.
این نوع فیلتر به نحوی عمل می کند که در زمان عبور گاز از آن، کربن فعال موجود در آن مواد مضر موجود را جدا ساخته و فیلتر می سازد. برخی از جاذب ها تنها قادر به جداسازی یک سری از آلاینده می باشد و انتخاب نوع فیلتر تاثیر به سزایی در جداسازی مواد مضر دارد.
از نکات دیگری که باید بدان توجه داشت عدم عبور آلاینده از فیلتر می باشد که در این صورت در زمان استنشاق بوی نامطبوع قابل شناسایی است. از موثرترین مواد در جذب این آلاینده ها به کربن فعال می توان اشاره نمود که دارای مزایای زیر می باشد:
طول عمر فیلترهای گاز با توجه به میزان جاذب، رطوبت، غلظت مواد مضر و میزان تنفس فرد می تواند تغییر کند.
با توجه به میزان انتشار بالا سرب در جهان و افزایش روز افزون این ماده مضر در تولید بنزین، جداسازی این ماده خطرناک از محیط امری حیاتی می باشد که در این مورد، کربن فعال به عنوان جاذب گاز، نقشی موثر در حذف این آلاینده ایفا میکند.
فرآیند حذف آمونیاک با استفاده جذب سطحی یکی از موثرترین روش ها می باشد. با توجه به توجیح اقتصادی استفاده از کربن فعال در عملیات جداسازی، این ماده به عنوان راهکاری موثر به نسبت سایر جاذب ها مطرح گردیده است. به جهت افزایش بازدهی و راندمان جداسازی توصیه می گردد از مدل گرانولی آن استفاده گردد.
از گذشته دور، یکی از مشکلات عمده در آب های زیرزمینی وجود ماده مضر نیترات بوده است، از کلیه راهکارهایی که به جهت حذف این ماده خطرناک استفاده شده است، روش جذب با توجه به عملکرد و به صرفه بودن از موثرترین روش ها بوده است به طوری که میزان جذب نیترات با استفاده از این ماده از سبوس برج به میزان 93.5 میلی گرم و پساب های کارخانجات زغال و کاغذسازی 42.1 و 9.5 میلی گرم بوده است.
ترکیبات سیانیدی قابل شستشو و کمپلکسهای قوی این ماده تمایل بالایی به جذب و جداسازی از طریق کربن فعال دارد و استفاده از این روش تاثیر بالایی در حذف این ماده از خود دارد. کربن فعال در صورت آغشته گردیدن با نمک هایی همچون مس، آهن و نقره در افزایش جداسازی سیانید تاثیر به سزایی دارد.
پروسه جذب سیانید از طریق کربن فعال به روش جذب فیزیکی می باشد به نحوی که پروسه انتقال مایع و تجمیع بر روی کربن فعال تا زمان رسید به تعادل ادامه دارد. هرچه میزان کربن فعال استفاده شده افزایش یابد میزان جذب سیانید نیز افزایش یافته همچنین میزان PH جهت افزایش عملکرد جداسازی می بایست مابین 11.5 الی 12 نگه داشته شود.
کروم یکی از مواد مورد استفاده در صنایع مختلفی از جمله دباغی، نساجی، رنگرزی، فولاد و آبکاری می باشد به نحوی که مقادیر زیادی از این ماده در پساب این صنایع موجود می باشد. از روش های متداول زیادی جهت جداسازی کروم از جمله انعقاد شیمیایی، اسمز معکوس و تعویض یونی استفاده شده که کلیه این روش ها با توجه به نیاز به تجهیزات گران قیمت، میزان مصرف بالای انرژی و تولید مواد سمی مقرون به صرفه نمی باشد. در جداسازی کروم از محلول ها عواملی از جمله دما، PH، مقدار جاذب، روش اختلاط، سایز ذرات از اهمیت بالایی برخوردار است.
از عوامل تاثیر گذار در افزایش جذب می توان به مقدار کربن فعال مورد استفاده، کاهش غلظت، کاهش سایز ذرات و افزایش دما اشاره نمود.
جیوه از عمده فلزات سنگین می باشد که به صورت آلی، غیر آلی و فلزی وجود دارد. این ماده در حالت فلزی به شکل نمک های یک یا چند ظرفیتی بوده و می تواند در دمای محیط حالت مایع خود را حفظ نماید. این ماده اکثرا در رسوبات ، فاضلاب و منابع آب طبیعی یافت می شود. اکثر پساب صنایع حاوی فلز جیوه می باشد، همچنین فلز جیوه در ساختار شیمیایی رنگ های پلاکستیکی و لامپ فلورسنت نیز یافت می شود.
جیوه ای که در آفت کش، حشره کش ها و باطری وجود دارد به صورت غیر آلی و پساب برخی کارخانه ها به صورت آلی می باشد. وجود این ماده بر سلامتی انسان آسیب گذار است. ترکیبات این ماده تبدیل به متیل مرکوری خواهد شد و پس از ورود به بدن ماهی و سایر آبزیان می تواند به انسان منتقل شود. جداسازی جیوه توسط جاذب های متفاوتی انجام می شود که اغلب آن پایه کربنی است.
از عمده مواد پایه در ساخت جاذب کربن فعال می توان به هسته زردآلو، رزین، نیشکر، فروفورال، خاک رس و جلبک های دریایی اشاره نمود. از عمده عوامل تاثیر گذار در افزایش قدرت جذب جیوه می توان به افزایش PH محلول اشاره نمود.
این در حالی می باشد که کربن فعال یک محصول گیاهی فراوری شده توسط اکسیژن است. کاربرد سیلیس در فیلتر شنی بوده که به همین نام نیز شناخته می شود، زغال آنتراسیت نیز در حذف کدورت آب کمک می کند، اما کربن فعال در جداسازی مواد مضر، کلر و طعم و بو بد استفاده می شود. کربن فعال دارای خلل فرج زیادی می باشد که این قابلیت در جذب مولکولی کمک شایانی می کند.
در پروسه تولید کربن فعال، عمل فعال سازی کربن در انواع چوب درختان میوه از جمله نارگیل، گردو، پسته، زغال سنگ یا چوب به دو روش ذیل انجام می پذیرد:
در این پروسه ماده اولیه ای که پایه کربن دارد از جمله زغال سنگ یا چوب با مواد شیمیایی ترکیب شده و شکلی از خمیر تولید می شود. پس از آن می بایست این خمیر حرارتی مابین 500 الی 800 درجه سانتی گراد داده شود. از عمده مزایای تولید به این روش می توان به وجود منافذ درشت و قدرت جذب بالاتر اشاره نمود. در این روش تولید از مواد شیمیایی گوناگونی از جمله اسید سولفوریک، کربنات سدیم و کربنات پتاسیم با در نظر گرفتن نوع ماده اولیه استفاده می شود.
در این روش که به عنوان رایج ترین روش می باشد در ابتدا زغال اولیه تولید و به منظور فعال سازی کربن در این روش لازم است حرارتی مابین 800 الی 1100 درجه سانتی گراد با بخار و اکسیژن هوا داده شود. پس از حرارت گرفتن در این شرایط، بر روی زغال منافذ و سوراخ های ریزی به وجود می آید که در جذب آلاینده ها تاثیر به سزایی دارد. شایان ذکر است مناسب ترین نوع کربن فعال در تصفیه آب، کربن فعال با استفاده از این روش تولید می باشد.
محصولات دیگر ما: خاک دیاتومه، پلی آلومینیوم کلراید، هیدروکسید پتاسیم، تری سدیم فسفات، سیلیکاژل، قیر، سدیم تری پلی فسفات، مونو کلسیم فسفات، Bitumen، اسید سیتریک، مولکولارسیو، اکتیو آلومینا، زغال فعال، پتاسیم کربنات ، اسید اگزالیک، خاک تونسیل ، دی اکسید تیتانیوم، اسید استئاریک، گوارگام ، هگزا متا فسفات سدیم ، اسید بوریک ، زانتان گام ، دی سدیم فسفات ، مونو سدیم فسفات ، کربوکسی متیل سلولز ، کود سولفات پتاسیم ، اسید فسفریک ، بوراکس ، سولفات مس ، مونو آمونیوم فسفات ، اوره ، گوگرد ، کائولین , کربنات سدیم