فهرست مطلب
کربن فعال چیست ؟
کربن فعال در واقع همان ماده سیاه رنگی است. که ما آن را با نام زغال می شناسیم. که در شرایط دمایی خاصی توسط اکسیژن فعال می گردد. به این معنا که در اتم کربن سوراخ های بسیار ریزی ایجاد می شود . می تواند سطح وسیعی را برای جذب آلودگی از مایعات را فراهم کند. تصفیه آب با کربن فعال توانایی زیادی در جذب ترکیبات آلی دارد. و به دو روش می تواند آلودگی ها را کاهش دهد :
- روش اول حذف فیزیکی : ذرات بزرگ و معلق در آب نمی توانند از منافذ کربن عبور کنند. در این روش کربن نقش صافی را دارد.
- روش دوم جذب سطحی : در این روش کربن فعال آلودگی ها را به خود جذب می کند. به دلیل اینکه به کربن بار الکتریکی مثبت القا شده و می تواند برخی از یون های منفی را به خود جذب کند.
موادی مانند پوسته نارگیل , هسته میوه ها , ضایعات کشاورزی , چوب است . موادی چون زغال سنگ , ضایعات پلاستیک ها و لاستیک ها به عنوان مواد اولیه برای ساخت کربن فعال به کار گرفته می شوند.
روش های تهیه کربن فعال
معمولا برای تهیه کربن فعال از دو روش فیزیکی و شیمیایی استفاده می شود که به شرح زیر است:
روش شیمیایی
روش شیمیایی برای تولید کربن فعال یک روش تک مرحله ای محسوب می شود، که در آن ماده خام با یک فعال ساز غلیظ ترکیب می شود . بعد از خشک شدن در یک کوره حرارت می بیند. در این روش ماده فعال ساز حاوی ترکیبات قلیایی و قلیایی خاکی مانند هیدروکسید پتاسیم , کربنات سدیم و کربنات پتاسیم یا حاوی اسیدهایی مانند اسیدسولفوریک می باشد. کربن فعال به دست آمده با این روش دارای منافذ باز بزرگ زیادی است. که تنها می تواند در جذب ذرات بزرگ به خوبی عمل کند.
روش فیزیکی
برای ایجاد پایه کربنی اولیه ماده خام در محیطی بدون هوا کربونیزه می شود. سپس پایه کربن اولیه در معرض فعالساز گازی در دمای بالا قرار می گیرد. فعال ساز گازی می تواند اکسیژن , بخار آب باشد .که می تواند با بخشی از کربن موجود در ماده واکنش دهد. آن را به صورت عامل گازی دی اکسید کربن یا مونو اکسید کربن آزاد سازد. کربن فعال تولید شده با این روش معمولا دارای منافذ ریزی خواهد بود . می تواند برای جذب آلاینده ها از آب و گازها موثر باشد.
کاربردهای کربن فعال
کربن فعال نوعی از کربن است. با استفاده از عملیات پرداش پوکی و سطح داخلی آن افزایش می یابد. به دلیل داشتن سطحی وسیع در جذب آلودگی ها و قیمت پایینی که دارد .در زمینه ها مختلف از فاز مایع گرفته تا فاز گازی کاربردهای بسیاری دارد . می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- استخراج فلز مانند بازیافت طلا.
- تصفیه هوا و گاز فشرده.
- حذف بو , بخارهای روغن و دیگر هیدروکربن های موجود در هوا.
- تصفیه آب برای بهبود رنگ و طعم آب تصفیه شده.
- در صنعت کشاورزی برای افزودن به خوراک دام و استفاده در آفت کش ها.
- در صنایع غذایی برای بهبود رنگ و طعم آبمیوه ها.
- در صنایع سیمیایی برای جداسازی کربوهیدرات ها و فیلتر های هوا.
- به عنوان جاذب و کاتالیست در صنایع پتروشیمی و نفت و گاز استفاده می شود.
کربن فعال و نقش آن در تصفیه آب
علاوه بر کاربردهای گفته شده از کربن فعال در فیلترهای تصفیه آب خانگی استفاده می شود که نقش موثری در بهبود طعم و مزه آب دارند. علاوه بر این کیفیت فیلترهای کربنی در دستگاه تصفیه آب از اهمیت بالایی برخوردار است به دلیل اینکه اگر دقت آنها در تصفیه آب خوب نباشد باعث آسیب رسیدن به فیلتر ممبران تصفیه آب می شود و ممکن است هزینه زیادی صرف شود که این فیلتر تعویض گردد.
در تصفیه آب بیشتر از فیلتر کربن با پایه گیاهی مانند پوسته نارگیل استفاده می شود. کیفیت بالای کربن فعال در تصفیه آب به ریز بودن کربن و تعداد بیشتر سوراخ های موجود در آن و ناهمواری آن بستگی دارد و می تواند در سطح جذبی آن تاثیر گذار باشد. بنابراین در فیلتر های کربن تصفیه آب خانگی از پوسته نارگیل استفاده می شود که علاوه بر اینکه پایه طبیعی دارد می تواند در بهبود طعم و بوی آب و کیفیت آب تصفیه شده و از همه مهم تر در حذف تری هالومتان ها از آب موثر باشد.
فیلترهای کربن فعال به طور گسترده در تصفیه آب خانگی مود استفاده قرار می گیرند و در واقع دارای دو نوع کربن فعال می باشد :
کربن فعال پودری (PAC)
فیلتر کربن فعال UDF به دلیل داشتن سطح جذب بالاتر نسبت به کربن فعال دانه ای کارایی بیشتری در حذف آلاینده های شیمیایی دارد. در بیشتر دستگاه های تصفیه آب خانگی از فیلتر کربن بلاک به عنوان مکمل مرحله دوم دستگاه تصفیه آب استفاده می شود.
کربن فعال دانه ای (GAC)
در فیلتر کربن بلاک از بلوک های جامد کربن در ساخت فیلتر استفاده شده است و نسبت به فیلتر قبلی قدرت جذب پایین تری دارد. هدف استفاده از فیلتر های کربنی در دستگاه تصفیه آب به دلیل محافطت از فیلتر غشایی با فر آیند اسمز معکوس است بنابراین قبل از ورود آب به فیلتر ممبران باید کلر موجود در آب کاملا حذف شده باشد که آسیبی به غشای آن وارد نشود.
فیلترهای کربنی چه آلاینده هایی را از آب حذف می کند؟
فیلترهای کربنی علاوه بر اینکه طعم و بوی آب را بهبود می بخشند می توانند آلاینده های دیگری را نیز از آب حذف کنند از جمله :
- باعث حذف کلر آب می شوند.
- بنزن
- رادون
- ترکیبات THM موجود در آب
برخی از فیلترهای کربنی قادرند آلاینده ها و فلزات سنگین موجود در آب را حذف نمایند اما در مقابل این فیلتر های قادر به حذف آلاینده های زیر نیستند و در دستگاه تصفیه آب فیلترهای کربنی به تنهایی قادر به تصفیه آب نیستند. این آلاینده ها عبارتند از :
- آرسنیک
- سختی آب یا TDS
- نیترات
- مس
- سولفات
- آزبست
برای حذف آلاینده های گفته شده باید از فرآیند اسمزمعکوس استفاده شود. همچنین فیلترهای کربنی تصفیه آب برای حذف رسوبات از آب مناسب نیستند. به دلیل اینکه این مواد به فیلترهای کربنی می چسبند و می توانند در کاهش سطح جذب کربن موثر باشند و کارایی آن را به شدت کاهش دهند. بنابراین نقش فیلتر الیافی تصفیه آب حذف رسوبات , گل و لای و مواد معلق در آب است که آسیبی به فیلتر کربن وارد نشود و کیفیت آب تصفیه شده کاهش نیابد.
در فیلترهای کربن استاندارد برای تصفیه آب بیشتر از مواد با پایه گیاهی مثل پوست نارگیل استفاده می شود که عاری از فلزات سنگین و هرگونه ناخالصی مضر است . این در حالی است که در فیلترهای غیر بهداشتی از زغال سنگ استفاده می شود که برای مصارف خانگی و خوراکی مناسب نمی باشد.
