کربن فعال ، کربن اکتیو

 
کربن فعال
کربن 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.

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.

کربن فعال
کربن فعال

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.

کربن فعال
کربن فعال

نحوه جذب کربن فعال

جذب در زغال فعال شده دارای 3 مرحله است:

  1. تماس ذرات آلاینده محلول در مایع ( آب) با ذرات زغال فعال شده
  2. پخش شدن ذرات آلاینده در شبکه متخلخل زغال فعال شده
  3. 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

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:

  • مصرف در فاز گاز که کربن در این حالت سخت و گرانول است
  • مصرف در فاز مایع که در این حالت کربن 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 ومستحکم 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 پودری به صورت منقطع صورت می گیرد. محلولی که باید مورد عملیت 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 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.

مطالعات انجام شده در ایالات متحده نشان دهنده این امر است که کربن فعال به صورت پودری یا دانه ای دارای قدرت جذب مواد آلی موجود در آب است. عوامل موثر روی کارایی آن به غلظت کربن فعال، زمان تماس، محل تزریق، نحوه اختلاط و کیفیت آلاینده ها بستگی دارد. بطوریکه لازم است در هر شرایطی به کمک آزمایشات در مقیاس نیمه صنعتی تصمیم گیری نمود در غیر این صورت یا میزان کربن فعال بیشتر از حد لازم به کار می رود که بار مالی اضافی به تصفیه خانه تحمیل می کند یا غلظت آلاینده باقی مانده در حد خطرناکی خواهد بود بطوریکه آفت کش ها و علف کش ها، ترکیبات آروماتیک و حلال های آروماتیک توسط کربن فعال جذب شده و از جریان آب تصفیه خانه خارج می شود.

منبع: طراحی وراهبری جامع تاسیسات آب- دکتر ترابیان

منبع: طراحی وراهبری جامع تاسیسات آب- دکتر ترابیان

شرکت زادآب به عنوان تولیدکننده تجهیزات آب و فاضلاب آماده ارائه مشاوره رایگان به شما عزیزان می باشد. در صورت نیاز به مشاوره با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

55256411, 09124057623

نوشتن دیدگاه

نظر شما بعد از بازبینی کارشناسان ثبت خواهد شد.


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

محصولات ویژه

  • چربی گیر +

    چربی گیر قبل از آنکه سیستم و یا دستگاهی جهت جداسازی روغن از آب یا پساب انتخاب شود لازم است اطلاعات بیشتر
  • اسمز معکوس +

    اسمز معکوس از جمله شیوه‌ هایی است که امروزه به‌ طور گسترده در شیرین سازی آب دریا، جداسازی مواد آلی اطلاعات بیشتر
  • دیریتور +

    دیریتور آب حلال بسیار خوبی برای گازهای اکسیژن O2 و دی‌اکسید کربن CO2، ازت و سایر گازهای آزاد می‌باشد. هر اطلاعات بیشتر
  • سختی گیر +

    سختی گیر منبعی است که درون آن سیلیس و رزین های تبادل یونی قرار دارد. مانند ( سختی آب ) شکل زیر اطلاعات بیشتر
  • منبع کویل دار +

    منبع کویل دار متداول ترین و بهینه‌ ترین روش برای تولید آبگرم بهداشتی مصرفی و ذخیره آن می‌باشد. در مخزن اطلاعات بیشتر
  • هیدروسیکلون +

    هیدروسیکلون که با نام سیکلون نیز شناخته می‌شود، دستگاهی برای جداسازی مواد جامد از مایع می‌باشد. دستگاه ماسه‌گیری ابزار ساده اطلاعات بیشتر
  • آشغالگیر +

    آشغالگیری یکی از فرآیندهای تصفیه فیزیکی می‌باشد که در اکثر تصفیه‌خانه‌ها و در ابتدای فرآیند تصفیه وجود دارد. در این اطلاعات بیشتر
  • فیلتر پرس +

    فيلتر پرس جهت جداسازي ذرات جامد از مايع در محلول‌هاي سوسپانسيون در فرآيندهاي مختلف صنعتي بکار مي‌رود. اجزای اصلی دستگاه اطلاعات بیشتر
  • آنتی اسکالانت +

    آنتی اسکالانت مهمترین ماده شیمیایی است که معمولاً در سیستم‌های اسمز معکوس تزریق می‌گردد. با گذشت زمان به دلیل وجود اطلاعات بیشتر
  • اسید دیسکلر +

    در سیستم‌هایی كه تبادل حرارت انجام می‌گیرد، معمولا‍ً از آب بعنوان عامل عمده استفاده می‌شود. استفاده از آب كه دارای اطلاعات بیشتر
  • 1
  • 2