کربن فعال یا Activated carbon چیست؟

کربن فعال (کربن اکتیو = active carbon) چیست؟

کربن اکتیو ماده ای به شدت متخلخل است که مواد شیمیایی ارگانیک را جذب و درون خود حبس میکند. این بستر توسط سوزانده شدن مواد کربنی بدون اکسیژن تولید میشود که کربن را زغال میکند. سپس مراحل فیزیکی یا شیمیایی روی آن صورت میگیرد که باعث ایجاد حفره هایی درون کربن می شود. هرچه سطح حفره ها گسترده  تر باشد باعث ایجاد سطح ویژه بیشتری در جذب و حبس مواد شیمیایی ارگانیک می شود.

کربن فعال (Active Carbon) یک نوع کربن با ساختار خاص و خواص جذبی بسیار بالا است. این نوع کربن از مواد طبیعی مانند چوب، پوسته‌های گیاهان، پوسته‌های هسته‌داری، زغال سنگ و … تهیه می‌شود. برای تولید کربن فعال، مواد خام اولیه تحت یک فرآیند اکتیوسازیون (اکتیو کربن سازی) قرار می‌گیرند.

تفاوت کربن فعال و زغال فعال چیست؟

خیلی بر این باورند که تفاوتی بین کربن و زغال فعال وجود دارند ولی چنین نیست. کربن اکتیو، کربن فعال و زغال فعال همگی مترادف یکدیگر می باشند.

گریدهای مختلف کربنی

پودری _ گرانول _ میله ای

کربن اکتیو پودری

کربن پودری

عملکرد کربن فعال چیست؟

کربن اکتیو، مواد شیمیایی ارگانیک را از جریان های آب و بخار جذب میکند و آنها را عاری از هرگونه مواد شیمیایی  میکند. ظرفیت زیادی برای مواد شیمیایی ندارد ولی از نظر اقتصادی برای حذف غلظت های پایین آلودگی در مقادیر زیاد آب یا هوا بسیار مقرون به صرفه است.

کربن اکتیو چه چیزی را حذف میکند؟

کربن اکتیو بهترین جاذب برای حبس و حذف نمودن مواد شیمیایی ارگانیک می باشد. وزن مولکولی، قطبیت، حل شوندگی در آب، دمای جریان مایع و غلظت مایع همگی عواملی هستند که بر ظرفیت کربن برای موادی که جدا می شوند تاثیر میگذارد. VOC هایی مانند بنزن، تولوئن، زایلن، روغن ها و برخی ترکیبات کلرزده شده هدف های شیمیایی معمولی هستند که توسط کربن حذف می شوند. دیگر کاربردهای بزرگ کربن اکتیو حذف آلودگی بو و رنگ می باشد.

کربن اکتیو چگونه ساخته می شود؟

کربن فعال از مواد کربنی مانند چوب، ذغال سنگ، هسته یا پوسته میوه ها مانند پوسته نارگیل طی فرآیندی ساخته می شود. کربن فعال تولید شده دارای تخلخل و سطح ویژه بالایی می باشد.

دو راه متفاوت برای ساخت کربن فعال شده وجود دارد ولی راهی که هم اکنون توضیح میدهیم به صرفه تر است و کربن اکتیو خالص‌تر و باکیفیت‌تری تولید میکند. کربن اکتیو در تانکی بدون اکسیژن و تحت دمایی بین 600 تا 900 درجه سانتیگراد قرار میگیرد. سپس کربن، در معرض مواد شیمیایی مختلفی که معمولاً آرگون و نیتروژن است قرار میگیرد و دوباره به داخل تانک می‌رود و تحت دمایی بین 600 تا 1200 درجه سانتیگراد قرار می‌گیرد. در مرحله دوم که وارد تانک می شود، کربن در معرض بخار و اکسیژن قرار می‌گیرد و در نهایت کربن فعال با ساختاری حفره ای و سطح ویژه بالا تولید می شود.

فرایند اصلی فعالسازی کربن

فعال سازی با بخار
فعال سازی شیمیایی
فعال سازی با دی اکسید کربن

از چه کربن فعالی استفاده کنیم؟

یکی از مصارف کربن جهت تصفیه یک مایع یا یک جریان بخار است. بهترین حالت تصفیه هوا با استفاده از ذرات بزرگ کربن است تا افت فشار ایجاد شده در طی بستر را کاهش دهد. ذرات کوچک تر برای تصفیه مایعات مناسب است  زیرا در یک فضای بسیار کم تعداد بیشتری از ذرات کربن وجود خواهد داشت که باعث جذب مواد شیمیایی می شود. منظور این است که در این فضای کوچک با وجود ذرات کربن مواد شیمیایی فضایی جهت ماندن در آن سیال را ندارند. فرقی ندارد هدف شما هوا باشد یا آب، ذرات کربن با اندازه های مختلفی موجود است. سوبستراهای مختلف زیادی، مانند زغال یا کربن بر پایه پوسته نارگیل وجود دارد.

دوام یا طول عمر کربن فعال چقدر است؟

ظرفیت کربن ها برای حذف مواد شیمیایی مختلف به عوامل بسیار زیادی بستگی دارد.

1- حذف شدن وزن مولکولی مواد شیمیایی

2- غلظت مواد شیمیایی

3- مواد شیمیایی که ممکن است در جریان تصفیه اضافه شود.

4- دمای عملیاتی سیستم

5- قطبیت مواد شیمیایی

جذب یا جذب سطحی ؟

جذب :

فرآیند شیمیایی جذب، مشابه اسفنجی است که در آب خیس میخورد. آب به صورت کامل با اسفنج ادغام می شود. و این فقط به سطح محدود نیست.

جذب سطحی :

در فرآیند جذب سطحی مولکول ها تنها به سطح متصل می شوند. کربن اکتیو به صورت سطحی جذب میکند. کربن فعال به دلیل متخلخل بودن سطح گسترده ای دارد. سوبسترای ناخواسته به این سطح از کربن متصل می شود.

شکل نشان دهنده تفاوت جذب و جذب سطحی

ویژگی‌های کربن فعال

ساختار پوششی بسیار پرسرعت: کربن فعال دارای ساختار سطحی بسیار بزرگ و پوششی است که افزایش واحد سطح تماس با مواد محلول یا گاز را فراهم می‌کند.

حفره های کوچک و ناهمگن: کربن فعال دارای ساختار پوره‌های کوچک و ناهمگن است که اجازه جذب و نگه‌داشتن ذرات و مولکول‌های مختلف را می‌دهد.

ظرفیت جذب بالا: این نوع کربن به علت ساختار سطحی و حفره‌هایش، خاصیت جذب بسیار بالایی دارد. بنابراین، برای جذب گازها، ترکیبات آلی و غیره در فیلترها، ماسک‌ها و فرآیندهای تصفیه هوا و آب به کار می‌رود.

کاربردهای گسترده: کربن فعال در صنایع مختلف مانند تصفیه آب و هوا، درمان فاضلاب، صنایع داروسازی، فرآیندهای شیمیایی، ماسک‌های حفاظتی، فیلترها و… استفاده می‌شود.

قابل بازیافت: یکی از مزایای کربن فعال این است که می‌تواند بعد از استفاده مجدداً بازیافت شود.

ساختار پوک و منفذی

سختی بالا و مقاوم در برابر سایش

مقرون به صرفه در مقایسه با سایر مواد غیر آلی

کاربرد کربن اکتیو

تصفیه هوا

تصفیه آب

بازیافت طلا

جداسازی بو

بازیافت حلال

صنایع غذایی

صنایع شیمیایی

صنایع دارو سازی

صنایع چرم سازی

رنگ زدایی از قند و شکر

جداسازی رنگ و مزهای غیر دلخواه در آب

تصفیه آب و فاضلاب با زغال فعال

کربن فعال یا «Activated Carbon» خاصیت ترکیبی بالایی، با مواد سمی مختلف موجود در آب و هوا دارد. هنگام عبور آب از ذرات کربن فعال، کلیه مواد سمی موجود پس از برخورد با کربن فعال از بین می‌روند و حذف می‌شوند.

برخی از انواع کاربردهای کربن فعال عبارتند از:

تصفیه آبتولید انرژیتصفیه هواپزشکی
کشاورزیصنایع غذاییصنایع الکترونیکصنایع فرآیند
تصفیه فاضلابمصارف خانگیصنایع شیمیاییصنایع نفت و گاز
تولید الکل و نوشابهصنعت بازیافت آبمحصولات بهداشتیداروسازی و پزشکی
محیط زیست و بازیافتصنعت خودروسازیمواد شیمیایی و پلیمرها

وبلاگ

برای کسب اطلاعات بیشتر به وبلاگ ما مراجعه فرمائید.