کربن فعال ، کربن اکتیو ، زغال فعال ، زغال اکتیو یا Activated Carbon به دسته ای از مواد کربنی با سطح داخلی زیاد و درای ساختار پوک و منفذی گفته می شود که دارای ظرفیت جذب سطحی بالا و قابلیت فعال سازی مجدد سطح می باشند. یکی از مهمترین کاربرد های کربن فعال یا کربن اکتیو به عنوان فیلتر کربنی در تصفیه آب ، تصفیه فاضلاب و تصفیه هوا می باشد.
تولید کربن فعال
کربن فعال از پیرولیز مواد با پایه کربنی مانند چوب ، زغال‌سنگ ، هسته یا پوسته میوه ها از جمله پوسته نارگیل و پوسته گردو در شرایط عدم حضور هوا تولید می شود که موجب تخریب مولکول های غیرآلی شده و یک ماده کربنی با سطح ویژه و تخلخل بالا را تولید می نماید.
فعال سازی کربن اکتیو
در مرحله انتهایی از تولید کربن اکتیو تحت عملیات فعال سازی قرار می‌گیرد که این فعال سازی به سه روش فعال‌سازی با بخار ، فعال‌سازی با دی اکسید کربن و فعال‌سازی شیمیایی می تواند انجام پذیرد. فرایند فعال سازی موجب تولید ماده ای پرز مانند از زغال می شود که خلل و فرج بسیاری داشته و لذا توانایی جذب زیادی دارد. فعال‌سازی با بخار مناسب ترین روش با توجه به مسایل اقتصادی و زیست محیطی می باشد اما فعال‌سازی شیمیایی بالاترین سطح و تخلخل را ایجاد می نماید.
فرایند جذب سطحی توسط کربن فعال
جذب سطحی شامل فرایندی می باشد که در آن مولکول های مایع یا گاز بر روی سطح جامد تغلیظ و متمرکز می گردند. جذب سطحی به دو صورت فیزیکی و شیمیایی انجام می شود.
جذب سطحی فیزیکی : در این پروسه ذرات جذب شونده به وسیله نیروی ضعیف واندوالسی یا لاندن بر روی سطح منافذ نگه داشته می شوند.
جذب سطحی شیمیایی: در این پروسه ذرات جذب شونده به وسیله پیوندی قوی به دیواره منافذ کربن فعال متصل می شوند.
راندمان کربن فعال
میزان راندمان فرآیند جذب سطحی کربن فعال به عوامل به شرح ذیل بستگی دارد :
دما و pH مایع یا گاز
ترکیب و غلظت آلاینده
مشخصات فیزیکی کربن اکتیو مثل سطح موثر کربن فعال و توزیع اندازه خلل و فرج
ماهیت و مشخصات شیمایی و جنس کربن
میزان جریان مایع یا گاز و به عبارتی میزان تماس سطح زغال با مایع یا گاز
سطح موثر کربن فعال
به میزان سطح یگ گرم از کربن فعال سطح موثر گفته می شود که با واحد m2/g محاسبه می شود. هر چه سطح موثر کربن اکتیو بیشتر باشد راندمان آن بالاتر خواهد بود که در انواع کربن معمولا بین ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ مترمربع در گرم می باشد.
تخلخل کربن اکتیو
افزایش میزان منافذ کربن فعال موجب افزایش فعال بودن و قدرت جذب زغال فعال می شود. همچنین شکل و اندازه منافذ کربن اکتیو نیز در فرایند جذب سطحی تاثیر گذار می باشد. کربن فعال با منافذ متوسط و درشت جهت فاز مایع و با منافذ ریز جهت فاز گازی مورد استفاده قرار می گیرند.
دانه بندی کربن فعال
کربن اکتیو پودری: powdered activated carbon عمده ترین نوع زغال اکتیو بوده که دارای اندازه ای کمتر از ۱۰۰ نامومتو و دارای میانگین قطر مابین ۱۵ تا ۲۵ میکرومتر می باشند و نسبت به انواع دیگر کربن فعال دارای سطح فعال بیشتری هستند.
کربن اکتیو گرانولی : granular activated carbon دارای اندازه ذرات بزرگتری نسبت به زغال اکتیو پودری هستند و از اندازه بزرگتر آن ها جهت کاربرد در فاز مایع و از اندازه های کوچکتر آن ها جهت کاربرد در فاز گازی استفاده می نمایند.
کربن اکتیو قالبی یا اکسترودی مانند کربن فعال میله ای: extruded activated carbon کربن فعال پودری را به همراه فشار از داخل یک قالب عبور داده تا به شکل مورد نظر درآید. زغال ها ی میله ای عموما دارای قطر بین ۸/۰ تا ۱۳۰ میلی متر بوده و معمولا جهت کاربرد در فاز گازی بکار می روند.
کربن اکتیو کره ای یا دانه ای: از قیر ساخته می شود و دارای قطری تقریبا مابین ۳۵/۰ تا ۸/۰ میلیمتر می باشند و با توجه به شکل کروی عموما جهت کاربرد در فیلتراسیون آب استفاده می شوند.
کربن اکتیو عاملدار شده: به منظور استفاده های ویژه با عامل های غیر ارگانیک مثل نقره ، ید و سایر کاتیون ها عاملدار می گردند. این نوع کربن ها جهت کاربرد در تصفیه هوا و یا به دلیل ویژگی های ضد باکتری یون نقره جهت تصفیه آب آشامیدنی به کار می روند.
جنس کربن اکتیو
انواع کربن فعال از لحاظ جنس شامل موارد زیر می باشد :
تولید شده از چوب
تولید شده از زغال سنگ
تولید شده از پوست انواع میوه مانند نارگیل و گردو
تولید شده از پلیمرهای مصنوعی از قبیل ریون، پلی‌اکریلونیتریل یا فنولیک
کاربرد کربن فعال
کاربرد کربن فعال در تصفیه آب و فاضلاب : بیشترین مورد استفاده از کربن های فعال در فیلتر های کربنی و به منظور جداسازی انواع آلودگی ها ، فلزات سنگین ، رنگ و بو از آب می باشد.
کاربرد کربن فعال در تصفیه هوا : از زغال فعال در فیلتر های بزرگ صنعتی تا فیلترهای کوچک خانگی جهت حذف انواع آلاینده ها مانند گازهای NOx استفاده می شود.
کاربرد کربن فعال در صنایع نفت و گاز : به منظور شیرین سازی گاز به کار می رود. همچنین جهت حذف جیوه از گاز طبیعی مایع مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از کربن اکتیو عاملدار شده جهت حذف ترکیبات و آلاینده های خاص از نفت و گاز استفاده می شود.
کاربرد کربن فعال در پزشکی : به منظور درمان محدود و موقتی ناشی از مسمومیت دارویی یا سموم خوراکی در ساعات اولیه مسمومیت کاربرد دارد. کربن فعال بدلیل سطح بسیار زیاد و خلل و فرج می تواند با اتصال به داروها و سموم موجود در لوله گوارشی مواد مسمومیت زا را جذب و از جذب شدن آن ها توسط دستگاه گوارش جلوگیری کند.
کاربرد کربن فعال در صنایع غذایی : به منظور رنگ بری از قند و شکر و همچنین جهت به سازی رنگ و طعم در آبمیوه ها و نوشابه ها استفاده می شود.
کاربرد کربن فعال در تصفیه آب و فاضلاب
مهمترین موارد کاربرد کربن فعال در صنایع آب و فاضلاب شامل موارد زیر می باشد :
حذف مواد معلق و کدورت
حذف مواد آلی محلول
حذف تری هالو متانها
حذف فلزات سنگین
حذف رنگ
حذف بو
کاهش COD فاضلاب
حذف کلر باقیمانده
کربن اکتیو برای فیلتر کربنی
یکی از مهمترین موارد کاربرد کربن اکتیو در فیلتر های کربنی می باشد که معمولا به منظور تصفیه آب ، تصفیه فاضلاب و تصفیه هوا به کار می روند. زغال فعال با استفاده از دو فرایند مقدار آلودگی را می کاهد. روش اول شامل حذف و فیلتراسیون فیزیکی است بدین ترتیب که ذراتی که امکان عبور از خلل و فرج کربن را ندارند در فیلتر حذف می شوند. روش دوم شامل روش جذب سطحی می باشد که در آن مواد آلاینده به وسیله سطح ذرات زغال جذب و نگه داشته می شود.
احیا کربن فعال
پس از مدت زمان مشخصی از مصرف کربن فعال به تدریج این ماده قابلیت جذب خود را از دست می دهد که جهت احیای مجدد علاوه بر شستشو و بکواش دوره ای در فیلترهای کربنی می توان به وسیله ی بخار تا حد قابل قبولی کربن اکتیو را احیا نمود.
مدت زمان تعویض کربن فعال در فیلتر کربنی
در فیلترهای کربنی در صورتی که امکان احیای موثر دیگر وجود نداشته باشد می بایست آنرا تعویض و جایگزین نمود. تعویض کربن با توجه به مشخصات فنی کربن فعال و نوع و میزان آلاینده ها می تواند از تعویض ساعتی ، روزانه و یا چند ساله متفاوت باشد.
تاریخچه کربن فعال
کربن از زمان های گذشته به عنوان عامل حذف بو و طعم و سپس جهت حذف کلر باقیمانده آب و همچنین حذف فنل مورد استفاده قرار می گرفته است.
کربن اکتیو ژاکوبی سوئد – کربن اکتیو Jacobi سوئد
شرکت ژاکوبی Jacobi سوئد یکی از معتبرترین شرکت های تولید کننده کربن فعال در دنیا است.
کربن اکتیو نوریت هلند – کربن اکتیو Norit هلند
شرکت نوریت Norit هلند یکی دیگر از شرکت های معتبر تولید کننده کربن فعال در دنیا است.
قیمت کربن فعال
قیمت کربن اکتیو با توجه به کیفیت و سطح فعال آن مشخص می شود.
فروش کربن اکتیو – خرید کربن اکتیو
جهت خرید کربن فعال می توانید با واحد فروش شرکت شاران تماس حاصل نمایید.