کربن فعال - کربن اکتیو

کربن فعال چیست

کربن فعال برای حذف مواد آلی محلول و معلق و جهت حذف کلر و کلرآمین ها استفاده می شود. کربن فعال نقشی بزرگ در حذف آلاینده ها دارد همچنین کربن فعال می تواند سهم بزرگی در ایجاد آن ها نیز داشته باشد کربن فعال تصفیه آب خوراکی فود گرین. برخی از صنایع اتکای زیادی به صافش کربن فعال دارند و برخی نیز از کربن فعال استفاده نمی کنند.

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 بعدها تهیه و به بازار عرضه شده که امروزه عملا جای زغال معمولی را گرفته است. این زغال اخیرا به دو صورت پودری و دانه‌ای در تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کربن اکتیو

کربن فعال (Activated carbon) به گروهی از مواد کربنی با پوکی و سطح داخلی بالا اطلاق می‌شود که به دلیل مساحت داخلی قابل توجه، ساختار پوک و منفذی، ظرفیت جذب بالا، قابلیت فعال‌سازی مجدد سطح و همچنین قیمت پایین در مقایسه با جاذب‌های غیر آلی مانند زئولیت یک ماده منحصربه‌فرد می‌باشد. ویژگی ای که کربن فعال را متمایز تر و برتر می کند این است که قابلیت حذف انتخابی دارد و همچنین در هیچ حلال شناخته شده ای حل نمی شود.

کاربرد مهم و قابل اهمیت آنها در حذف بو، رنگ، مزه‌های نا مطلوب از آب در عملیات خانگی و صنعتی، بازیافت حلال، تصفیه هوا به ویژه در رستوران‌ها، صنایع غذایی و شیمیائی می‌باشد. همچنین در صنعت تصفیه فاضلاب از کربن فعال به عنوان جاذب مواد آلی، کلر آزاد، کلرید و برخی از ترکیب های سمی استفاده می کنند.

شرکت زادآب تولید کننده انواع تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب می باشد. برای استعلام قیمت، مشاوره و خرید تجهیزات و مواد شیمیایی فروش کربن فعال تصفیه با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

زغال فعال از پیرولیز مواد کربنی از قبیل چوب، زغال‌سنگ، هسته یا پوسته میوه‌ها مانند پوسته نارگیل حاصل می‌گردد و در مراحل بعدی تحت عملیات فعال‌سازی قرار می‌گیرد. کربن فعال تولید شده از آنتراسیت یا زغال سنگ دارای کیفیت و قیمت بالاتری می باشد. کربن فعال در صنایع متعددی از جمله تصفیه آب و فاضلاب خصوصا تصفیه آب کاربرد دارد که در ادامه به آن نیز خواهیم پرداخت.

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.

 نحوه جذب کربن فعال در فیلتر کربنی

---

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 به وجود 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، آب‎ها صنعتی)، از نظر رنگ و بو و طعم
• رنگ زدایی از قند و شکر
• بازیافت طلا
• به سازی رنگ و طعم در نوشیدنی‌ها و آب میوه‌ها
• استفاده در دستگاه‌هایی مثل: تصفیه کننده‌های هوا، خوشبو کننده ها، تصفیه کننده های صنعتی و ...
• تولید زغال فعال شده
• تولید دارو

شرکت زادآب تولید کننده انواع تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب می باشد. برای استعلام قیمت، مشاوره و خرید تجهیزات و مواد شیمیایی تصفیه با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

کاربردهای کربن فعال در صنعت آب و فاضلاب

---

• برای از بین بردن رنگ
• حذف ترکیبات کلر دار
• حذف بو و مزه غیر دلخواه از آب
• به عنوان پیش تصفیه‌ی RO
• تصفیه آب‌های معدنی

فیلتر های کربنی

از کربن فعال در صنعت به عنوان رسانه فیلتراسیون برای فیلتر های کربنی استفاده می شود تا بدین طریق موادی مانند رنگ،بو، طعم و مواد آلی را از آب حذف کنند. در ادامه به بحث در مورد موارد حذف کربن فعال خواهیم پرداخت.

فیلتر های کربنی در ابعاد و انواع مختلف، برای مقاصد مختلف استفاده می شوند. از فیلتر کربن فعال برای تصفیه آب و فاضلاب؛ به عنوان پیش تصفیه و تصفیه اصلی استفاده می کنند. فیلتر کربن فعال دارای مخزن، رسانه فیلتر یا همان کربن فعال، لوله کشی و شیرآلات است. مخزن فیلتر کربنی می تواند فلزی یا فایبر گلاس باشد.

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 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). کربن فعال می تواند تقریبا از هر ماده ای که مقادیر قابل ملاحظه ای کربن دارد تولید شود. موادی مانند:

• تورب (کود گیاهی)
• زغال استخوان
• آنتراسیت
• قهوه
• پوسته برنج
• نیشکر
• کاه
• پوسته نارگیل، فندق یا بادام
• کربن سیاه
• کلپ
• کربید های فلزی

و بسیاری مواد دیگر که در بین موارد ذکر شده کربن فعال تولید شده با پایه آنتراسیت دارای کیفیت بهتری می باشد. از بهترین برند های کربن فعال می توان برندنوریت هلند و جاکوبی سوئد را نام برد.

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.

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 اکسترو در 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.

تولید کربن فعال به روش حرارتی در طی دو مرحله کلی صورت می گیرد:

1. تغییر ساختار نامنظم ماده
2. وسعت دادن به خلل و فرج

در ابتدا مواد را تا دمای حدودی 170 درجه سلسیوس حرارت می دهند تا رطوبت، کربن مونوکسید، کربن دی اکسید و سایر گاز ها از آن خارج شوند. پس از آن مواد را تا دمای 400 درجه سلسیوس گرم می کنند تا دانه های حاوی کربن بالا با وسعت دادن خلل و فرج خود به حالت فعال تبدیل شوند. فرآیند حرارت دادن دانه های کربن تا این دما را کربنیزه کردن می نامیم. کربنیزه کردن می تواند قدرت جذب دانه ها را تا 80 درصد بالا ببرد. 

پس از آن با استفاده از بخار آب یا کربن دی اکسید در دمای 700 الی 900 درجه ای ساختار کربن فعال دچار تغییراتی شده و وسعت خلل و فرج آن افزایش یابد.

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 هیدرات، 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

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.

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.

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 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 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.

کربن فعال پودری

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.

کربن فعال می تواند از انواع مواد کربنی ساخته شده و برای افزایش خواص جذب آن پردازش شود. برخی از مواد متداول که برای تولید کربن فعال استفاده می شود ، ذغال قیر ، استخوان ، پوسته نارگیل ، لیگنیت ، ذغال سنگ نارس ، پوسته اسپند ، بقایای پایه نفتی ، خاکستر سیاه آسیاب تفاله ، شکر ، لجن تصفیه فاضلاب و چوب است (وبر ، 1972).

همانطور که در مورد هر فرآیند تولید صادق است ، کیفیت محصول نهایی تحت تأثیر ماده اولیه است. در گذشته کربن های فعال شده ای که برای کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گرفتند معمولاً از چوب ، ذغال سنگ نارس و سایر مشتقات سبزیجات تولید می شدند. امروزه لیگنیت ، ذغال سنگ طبیعی و کک به دلیل در دسترس بودن و قیمت جذاب ، بیشترین استفاده از کربن فعال را دارند

ساختار شیمیایی کربن فعال

فضای داخلی کربن فعال دارای ساختار بلوری و ساختار منافذ است و سطح کربن فعال نیز دارای ساختار شیمیایی است. عملکرد جذب کربن فعال نه تنها به ساختار فیزیکی (منافذ) کربن فعال بلکه به ساختار شیمیایی سطح کربن فعال نیز بستگی دارد.

در تهیه کربن فعال ، پیوند شیمیایی لبه ورق معطر شکل گرفته در مرحله کربن زنی شکسته شده و یک اتم کربن لبه با الکترونهای جفت نشده ایجاد می کند. این اتمهای حاشیه کربن دارای پیوندهای شیمیایی اشباع نشده هستند و می توانند با اتمهای هتروسیکل مانند اکسیژن ، هیدروژن ، نیتروژن و گوگرد واکنش دهند و گروههای مختلف سطحی را تشکیل دهند.

حضور این گروه های سطحی بدون شک بر خصوصیات جذب کربن فعال تأثیر می گذارد. گروه های سطحی کربن فعال اسیدی ، قلیایی و خنثی هستند. لیو مینگکسوان تأسیس کرد که کربونیل ، کربوکسیل ، لاکتون ، هیدروکسیل ، اتر ، فنول و غیره وجود دارد که می تواند باعث جذب مواد قلیایی توسط کربن فعال شود. گروههای اساسی سطح اصلی عمدتا حاوی کتونهای حلقوی و مشتقات آنها هستند که می توانند جذب مواد اسیدی را روی کربن فعال تقویت کنند.

موادی که با کربن فعال حذف می شوند

حذف رنگ و بوی الکل

---

کربن فعال دارای خصوصیاتی است که می توان از آن برای حذف رنگ و بوی الکل استفاده نمود. امروزه به دلیل شیوع بیماری کرونا و افزایش سطح تولیدات کارخانه های الکل سازی و همچنین تولید الکل خانگی برای ضد عفونی دستها و سطوح و از بین بردن ویروس کرونا ، نیاز به کربن فعال به از بین بردن بوی نامطبوع الکل و نیز رنگ ایجاد شده در فرایند تولید الکل بیش از پیش به چشم می خورد.

حذف تری هالو متان با کربن فعال

---

حضور THM(مثل کلروفرم) دریک آب معمولا نتیجه واکنش های شیمیایی بین کلر آزاد و ترکیبات آلی ناچیز در یک آب است تری هالومتان ها توانایی ایجاد سرطان را دارند همچنین ورود آن ها به عنوان تهدید در فرآیند های صنعتی تلقی می شود. مقادیر جزئی هالومتان نه بوسیله رزین های تبادل یونی و نه حتی به وسیله RO حذف نمی شود اما فیلتر کربنی به وسیله رسانه کربن فعال می تواند هالومتان را حذف کند.

حذف نیترات با کربن اکتیو

---

نیترات و به طور کلی نیتروژن یکی از مهم ترین عناصر مورد نیاز گیاهان است که در بسیاری از کود های شیمیایی که به خاک ها اضافه می شوند نیز وجود دارند. نیتروژن باید به صورت نیترات جذب خاک ها شود لذا نیترات به این صورت وارد خاک ها و سپس آب می شود. نیترات می تواند مشکلاتی را در بدن انسان به وجود آورد که یکی از آنها بیماری کودک آبی به دلیل کمبود اکسیژن است. نیترات یکی از موادی است که بوسیله کربن فعال در فیلتر های کربنی حذف می شود.

حذف کلر با کربن فعال

---

کلر یکی از موادی است که برای ضد عفونی کردن و میکروب کشی به آب ها اضافه می کنند. کلر اضافی در آب می تواند مشکلات متفاوتی را در صنایع متفاوت ایجاد نماید. کلر یک ماده معدنی است که در بدن انسان به حفظ حجم مناسب خون، حفظ دامنه مناسب فشار خون و حفظ PH خون و مایعات بدن کمک می کند. کربن فعال با استفاده از قدرت جذب سطحی و منافذ خود یکی از بهترین مواد شیمیایی برای حذف کلر و کلرید از آب می باشد.

کربن فعال یکی از بهترین گزینه های حذف کلر آزاد آب است. کلر آزاد آب تنها در حدود 15سانتی متر اولیه بستر حذف می شود.

 دانلود دیتا شیت کربن فعال جاکوبی سوئد

انواع مش کربن فعال

 مورد استفاده فیلتر کربنی در صنایع غذایی و تصفیه آب و فاضلاب همچنین صنایع دارویی از آن استفاده می کنند.

کربن فعال میله ای

---

مورد استفاده فیلتر کربنی در تصفیه هوا و آب. برای مثال از کربن فعال میله ای یا از برخی از دانه بندی های کربن فعال دانه ای برای تولید ماسک هایی با فیلتر کربن برای تصفیه هوا استفاده می کنند تا برخی از سموم و همچنین بوی نامطبوع یا خطرناک هوا را از بین ببرند.

کربن فعال گرانولی

---

مورد استفاده فیلتر کربنی در تصفیه آب و فاضلاب برای پیش تصفیه و همچنین تصفیه تکمیلی، فیلتر کربن تصفیه آب خانگی، فیلتر کربن یخچال. کربن فعال گرانولی هم در ایران و هم در خارج از ایران تولید می شود. در صنعت از مواد مختلفی برای تولید گرانول های کربن فعال استفاده می کنند که در میان آنها آنتراسیت کربن فعال بهتری را به دست می دهد.

شاخصه اصلی کربن فعال

برای آزمایش میزان جذب کربن فعال از عدد یودی استفاده می گردد ، عدد یدی میزان جذب یود کربن فعال در واحد وزن می باشد که نشان دهنده میزان مرغوبیت کربن می باشد. عدد یدی معمول کربن های تصفیه آب و فاضلاب بین 800 تا 1000 می باشد . اما باید توجه داشت که کربن های مورد استفاده در چند ماه اولیه و حتی بعضا در بدو باز کردن کیسه عدد یدی پایینتری از مقدار قید شده در دیتا شیت آن خواهند داشت. اما این مقدار تا پایان عمر کارکرد کربن ثابت باقی می ماند.

برند های کربن فعال 

1. کربن فعال جاکوبی سوئد
2. کربن فعال جاکوبی چین
3. کربن فعال میله ای نوریت هلند
4. کربن فعال ایرانی

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.

021-55256411-12

09223345280

نوشتن دیدگاه

نام (اجباری)

آدرس پست الکترونیکی (اجباری است اما نمایش داده نمی‌شود)

مرا برای دیدگاه‌های بعدی به یاد بسپار

تصویر امنیتی جدید

ارسال

لغو