کربن فعال ، زغال فعال

 ذغال فعال از مدت‌ها قبل به عنوان عامل حذف بو و طعم به کار رفته و اولین صافی ذغالی در 1910 توسط mager مورد استفاده قرار گرفت و در 1928 در شیکاگو برای حذف کلر باقیمانده آب آشامیدنی و در همان زمان در آلمان نیز برای حذف فنل آب رودخانه Rohn از کربن فعال استفاده نمودند.زغال فعال

 زغال از مدت‌ها قبل به عنوان عامل حذف بو و طعم به کار رفته و اولین صافی ذغالی در 1910 توسط mager مورد استفاده قرار گرفت و در 1928 در شیکاگو برای حذف کلر باقیمانده آب آشامیدنی و در همان زمان در آلمان نیز برای حذف فنل آب رودخانه Rohn از زغال استفاده نمودند.

نوع جدیدی از زغال به نام زغال فعال (کربن فعال) بعدها تهیه و به بازار عرضه شده که عملا جای زغال معمولی را گرفته است. این زغال اخیرا به دو صورت پودر و دانه‌ای در تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 نوع جدیدی از زغال به نام زغال فعال بعدها تهیه و به بازار عرضه شده که عملا جای زغال معمولی را گرفته است. این ذغال اخیرا به دو صورت پودر و دانه‌ای در تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کربن فعال (Activated carbon) به گروهی از مواد کربنی با پوکی و سطح داخلی بالا اطلاق می‌شود که به‌دلیل مساحت داخلی قابل توجه، ساختار پوک و منفذی، ظرفیت جذب بالا، قابلیت فعال‌سازی مجدد سطح و همچنین قیمت پائین در مقایسه با جاذب‌های غیرآلی مانند زئولیت یک ماده منحصربه‌فرد می‌باشد. کاربرد مهم و قابل اهمیت آنها در جداسازی بو، رنگ، مزه‌های غیردلخواه از آب در عملیات‌ خانگی و صنعتی، بازیافت حلال، تصفیه هوا به‌ویژه در رستوران‌ها، صنایع غذائی و شیمیائی می‌باشد.

زغال فعال از پیرولیز موادکربنی از قبیل چوب، زغال‌سنگ، هسته یا پوسته میوه‌ها مانند پوسته نارگیل حاصل می‌گردد و در مراحل بعدی تحت عملیات فعال‌سازی قرار می‌گیرد.

نحوه عملکرد کربن فعال

زغال فعال شده مواد ارگانیک را از محیط اطرافش جذب می‌کند، که عمل انتقال آلاینده از فاز مایع (آب) به فاز جامد (کربن) صورت می‌گیرد. نیروی جاذبه‌ای باعث تشکیل یک پیوند بین آلاینده و کربن و چسبیدن آن‌ها به هم می‌شود.

علاوه بر این باکتری‌هایی به سطح خارجی زغال فعال شده می‌چسبند و بخشی از آلاینده‌ها را جذب و مصرف می‌کنند. جذب منجر به پخش یک گاز یا ترکیب در شبکه متخلخل زغال فعال شده می‌گردد، جایی که یک واکنش شیمیایی یا یک ثبات فیزیکی روی می‌دهد. به عنوان مثال ازن O3
در قسمتی که جذب می‌شود، قسمتی از زغال فعال شده را اکسید می‌کند، و O3 به O2 تبدیل می‌شود و ازن در ساختار کربن اندوخته و گردآوری نمی‌شود.

در قسمتی که جذب می‌شود، قسمتی از ذغال فعال شده را اکسید می‌کند، و O3 به O2 تبدیل می‌شود و ازن در ساختار کربن اندوخته و گردآوری نمی‌شود.
                        نحوه جذب کربن فعال

جذب در زغال فعال شده دارای 3 مرحله است:

  • تماس ذرات آلاینده محلول در مایع ( آب) با ذرات زغال فعال شده
  • پخش شدن ذرات آلاینده در شبکه متخلخل زغال فعال شده
  • جذب ذرات آلاینده به زغال فعال شده و بوجود آمدن یک پیوند برگشت ناپذیر
  • این 3 مرحله همزمان رخ می‌دهند.

انواع زغال فعال

  • زغال فعال پودری (PAC)
  • زغال فعال گرانولی(GAC)
  • زغال فعال کروی
  • کربن تزریق شده
  • کربن روکش شده با پلیمرها

مصارف و کاربرد زغال فعال

    زغال فعال دارای کاربردهای زیادی است، از جمله مصارف آن: 

  • تصفیه آب‌ها (آب شرب، آب آکواریوم‌ها، آب‎های صنعتی)، از نظر رنگ و بو و طعم
  • رنگزدایی از قند و شکر
  • بازیافت طلا
  • به‌سازی رنگ و طعم در نوشیدنی‌ها و آب میوه‌ها
  • استفاده در دستگاه‌هایی مثل: تصفیه کننده‌های هوا، خوشبوکننده‌ها، تصفیه‌کننده‌های صنعتی و ...
  • تولید زغال فعال شده 
  • تولید دارو

کاربردهای کربن فعال در صنعت آب و فاضلاب

  • برای از بین بردن رنگ
  • حذف ترکیبات کلردار
  • حذف بو و مزه غیردلخواه از آب
  • به عنوان پیش تصفیه‌ی RO
  • تصفیه آب‌های معدنی

 

روشهای تولید کربن فعال

تهیه کربن فعال از مواد کربنی را اکتیواسیون گویند. و عبارت است از تهیه یک شکل کریستالی ریز از کربن فعال که مقدار بسیار زیادی تخلخل به شکل و اندازه های مختلف دارد. امروزه روش ساده پخت یا کربونیزه کردن مواد انجام می شود. ولی محصولات این روش جوابگوی احتیاجات جامعه ی صنعتی امروز نیست. به عنوان مثال سطح زغال چوب پودر شده به طور قابل ملاحظه ای کمتر از کربن فعال است( 2-4 مترمربع برگرم در مقابل 300-1000مترمربع برگرم کربن گرانولی).

روش های تهیه کربن فعال :

  • روش حرارتی
  • روش شیمیایی

روش حرارتی در تهیه کربن فعال :

در روش حرارتی ابتدا مواد خام خرد شده با یک ماده چسبی مخلوط شده، سپس این مخلوط توسط دستگاه اکسترودر یا دستگاههای مشابه به صورت دانه یا پلیت در می آید. قدم بعدی در این روش کربونیزه کردن است. کربونیزاسیون عبارت است از تشکیل زغال از مواد اولیه. کربونیزاسیون معمولا با گرم کردن در دمای 400-500 درجه سانتی گراد صورت می گیرد. و نتیجه آن دی هیدراسیون و جداسازی مواد فرار است. عمل تکمیلی در این روش، اکسیداسیون می باشد که برای بالا بردن سطح جداسازی و سطح ماده اولیه است. برای اکسیداسیون می توان از دمای بالا استفاده نمود که این فرآیند در دمای 800-1000 درجه سانتی گراد در حضور یک ماده اکسید کننده مناسب انجام می شود. لازم به ذکر هست که مراحل کربونیزاسیون و اکسیداسیون در کوره انجام می شود.

روش شیمیایی در تهیه کربن فعال : 

در این روش ابتدا مواد خام با مواد شیمیایی که دارای اثرات دی هیدراسیون و اکسیدکنندگی هستند مخلوط می شوند. مرحله بعد کلسیناسیون است که در آن گرم کردن در دمای بالا باعث تجزیه هیدراتها، کربناتها و دیگر ترکیبات شده و مواد خارج گشته و ساختمان کربن بی شکل می شود و یک ساختمان متخلخل با سطح زیاد ایجاد می شود.

کاربردهای مختلف کربن فعال:

  1.  مصرف در فاز گاز که کربن فعال در این حالت سخت و گرانول است.
  2. مصرف در فاز مایع که در این حالت کربن فعال به صورت پودر نرم و سبک است.

کاربرد کربن فعال در فاز گاز : در این حالت از کربن فعال که دارای سطحی بین 1000-2000 مترمربع بر گرم است استفاده می شود. کربن فعال ساخته شده برای آن منظور دارای ذرات بزرگتر و متراکم و مستحکم تری است. خواص مطلوب در جاذب های خوب گازی شامل ظرفیت بالای جذب در واحد حجم، ظرفیت نگهداری بالا، جذب بالاتر حجمی گازها در مجاورت رطوبت، استحکام بالا و رهاسازی مواد جذب شده با افزایش دما و کاهش فشار است.

کاربرد کربن فعال در فاز مایع : حدود 85 درصد کربن فعال تولیدی برای مصارف فاز مایع به شکل پودری می باشد. موارد اصلی استفاده از کربن فعال پودری عبارت است از :

  • جداسازی رنگ، بو، مزه و دیگر ناخالصی ها از محلول
  • بازیافت ماده خاصی از یک محلول

عملیات فاز مایع توسط کربن فعال به شکل پودری به صورت منقطع صورت می گیرد. محلولی که باید مورد عملیات قرار گیرد معمولا با مقدار محاسبه شده ای از کربن فعال مخلوط گردیده و در صورت لزوم برای کاهش ویسکوزیته به آن مقداری حرارت داده و حدود 10-60 دقیقه به هم زده می شود. پس از تکمیل این عملیات توسط ته نشینی یا فیلتراسیون کربن فعال را از محلول جدا می کنند. استفاده از کربن فعال پودری رو به کاهش است به این دلیل که کربن فعال دانه ای دارای مزایایی مانند راحتی حمل و نقل و سهولت در فیلتراسیون است.

منبع: طراحی وراهبری جامع تاسیسات آب- دکتر ترابیان

همچنین شما میتوانید جهت کسب  اطلاعات بیشتر ومشاوره، با کارشناسان شرکت تماس حاصل فرمایید.

tel: 55256411,09124057623

fax: 55256412

حتما نگاهی به این مقالات بیندازید

تبلیغات

مخازن سختی گیر
نازل سختی گیر
سختی گیر
سختیگیر رزینی
پکیج های تصفیه فاضلاب خانگی
پکیج های تصفیه فاضلاب صنعتی
پکیج تصفیه فاضلاب
تصفیه فاضلاب
چربی گیر فاضلاب
چربی گیر پساب
چربی گیر پساب فاصلاب
چربی گیر
رزین کاتیونی