کربن اکتیو چیست ؟ روش تولید انواع کربن فعال
محتوا
کربن اکتیو چیست ؟
کربن اکتیو (Activated carbon) به گروهی از مواد با ساختار پوک و قدرت جذب بالا گفته می‌شود، این ماده در واقع همان نوع خام گرافیت با منافذ بسیار بالا است که تنوع بسیار بالایی هم در ساختار خود دارد. کربن اکتیو به دو صورت پودری و گرانول عرضه شده و هرکدام با توجه به خصوصیات خود کاربردهای مختلفی دارند.
انواع کربن اکتیو
1. کربن اکتیو گرانول شده:
این نوع کربن اکتیو دارای ذرات نامنظم به اندازه 0.2 تا 0.5 میلیمتر است، از این کربن اکتیو گرانول در دو فاز جامد و مایع استفاده می‌شود و در مقایسه با سایر کربن‌ها قدرت نفوذپذیری بسیار بالایی دارد.
2. کربن اکتیو پودری:
اندازه ذرات پودر کربن اکتیو کمتر از 0.18 میلیمتر است. از این کربن اکتیو بیشتر در رنگ بری و تصفیه گاز دودکش‌ها استفاده می‌شود.
3. کربن فعال میله‌ای:
اندازه دانه‌ها در کربن فعال میله‌ای یا همان استوانه‌ای 0.8 تا 5 میلیمتر است، از طرفی؛ به علت افت فشار پایین و مقاومت مکانیکی بالایی که دارد بیشتر در فاز گازی استفاده می‌شود.
روش تولید کربن اکتیو
به فرآیند تهیه کربن اکتیو، اکتیواسیون می‌گویند. در فرآیند اکتیواسیون معمولا شکل‌ریزی از اکتیو فعال که منافذ و قدرت تخلخل بالایی دارد به وجود می‌آید. معمولا از دو روش حرارتی و شیمیایی برای تولید کربن اکتیو استفاده می‌کنند.
1. تهیه کربن فعال با استفاده از روش شیمیایی
در این روش ابتدا مواد خام را با مواد دی هیدراسیون و اکسید کننده ترکیب می‌کنند. در مرحله بعدی عملیات کلسیناسیون انجام می‌شود، در این مرحله مواد را گرم می‌کنند و در معرض دمای بالا قرار می‌دهند تا هیدرات‌ها، کربن‌ها و سایر مواد از مواد اصلی کربن فعال جدا شود. در نهایت کربن اکتیوی با ساختار متخلخل و با منافذ بسیار بالا ساخته خواهد شد.
2. تهیه کربن اکتیو با استفاده از روش حرارتی
در روش حرارتی ابتدا مواد خام خرد شده را با چسبی مخصوص ترکیب شده و با استفاده از دستگاه اکسترو دانه یا پیلت ساخته می‌شود. مرحله بعدی کربونیزه کردن دانه‌ها است، در این مرحله دانه‌ها در معرض دمای 400 تا 500 درحه سانتی‌گراد قرار می‌گیرد و دی هیدراسیون و جداسازی مواد فرار انجام می‌شود.
حال به منظور جداسازی سطح اولیه از سایر مواد فرآیند اکسیداسیون انجام می‌شود، معمولا این فرآیند در دمای بسیار بالا بین 800 تا 1000 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. هر دو فرآیند اکسیداسیون و کربونیزه در روش حرارتی در کوره‌های صنعتی انجام می‌شود.
کاربردهای کربن اکتیو
- کربن اکتیو در بخش تصفیه گاز استفاده فراوانی دارد. در این بخش برای حذف برخی از مواد و جداسازی آلاینده‌ها از کربن اکتیو فعال استفاده می‌شود.
- کربن اکتیو در بخش رنگ سازی خاصیت رنگ‌زدایی، خالص سازی و تصفیه را انجام می‌دهد.
- اما در بخش آرایشی و بهداشتی از کربن اکتیو استفاده فراوانی می‌شود. در ساختار ماسک‌هایی چون بلک ماسک از این ترکیب شیمیایی به وفور استفاده می‌شود.
- از کربن اکتیو در بخش صنایع غذایی و خوراکی به عنوان رنگ‌زدایی آبمیوه‌ها و سایر محصولات کنسروی استفاده می‌شود.
کاربرد کربن اکتیو در پزشکی:
از کاربردهای کربن فعال می توان به استفاده از آن در صنعت پزشکی اشاره کرد. در واقع کربن اکتیو برای افرادی که دچار مسمومیت دارویی شده اند و یا اوردوز می کنند، مورد استفاده قرار می گیرد. زیرا با ورود محلولی از کربن اکتیو به درون دستگاه گوارش، به طور کلی این دستگاه عاری از سموم مختلف می شود.
کربن اکتیو در تصفیه آب:
کربن اکتیو محصولی کاربردی با ویژگی ها و خواص منحصر به فرد می باشد. از کاربردهای این محصول می توان به استفاده از آن در صنعت تصفیه آب اشاره کرد.
از کربن اکتیو هم به صورت پودری و هم به صورت گرانول در تصفیه آب های زیر زمینی، آب های آشامیدنی، پساب ها و… استفاده می شود. حضور کربن اکتیو در آب، می تواند تمامی آلاینده های دردسر ساز را حذف کند. همچنین عواملی که باعث ایجاد بو و طعم نامطبوع در آب می شود را از بین می برد.
کربن اکتیو به صورت حذف و از بین بردن آلاینده های موجود، آب را تصفیه می کند. در این قسمت به معرفی این نوع آلاینده ها می پردازیم:
حذف فلزات سنگین به وسیله کربن:
آلاینده های سمی در آب حضور دارند که از جمله محصولات غیر آلی محسوب می شود. این دسته از آلاینده ها شامل فلزات سنگین همچون مس با نماد شیمیایی Cu، سرب با نماد شیمیایی Pb، کروم با نماد شیمیایی Cr، کادمیم با نماد شیمیایی Cd و… می شود. در واقع حضور مقادیر مختلف این عناصر در آب می تواند مشکلات بسیار زیادی ایجاد کند، پس حدف این آلاینده ها ضروری است و می توان با استفاده از کربن اکتیو به حذف آن ها اقدام کرد.
کلر آزاد:
کلر آزاد یکی از آلاینده های موجود در آب می باشد که لازم است تا در فرآیند تصفیه آب، به صورت کامل حذف شود. کربن اکتیو توانایی جذب مقادیر زیادی از کلر به خود را دارد. در واقع فرآیند کلر زدایی، از جمله وظایف کربن اکتیو می باشد که با سرعت بالایی اتفاق می افتد.
نیترات:
مقادیر کم و مشخص نیترات در آب، برای سلامت انسان هیچ گونه خطری ندارد. اما اگر مقدار این آلاینده در آب افزایش یابد و از حد مجاز تجاوز کند، می تواند مشکلات بسیاری برای سلامت انسان ایجاد کند. برای حذف مقادیر بالای نیترات از آب در فرآیند تصفیه آب از کربن فعال استفاده می شود.
کلرید:
کلرید در واقع همان یون عنصر کلر می باشد که به شکل نمک های آنیونی در آب حضور دارد و طعم شور آب به علت حضور این یون می باشد. ذرات کربن فعال، می توانند تا حدود ۷۰ درصد از کلرید موجود در آب را حذف کنند و آب را تا حد زیادی تصفیه کنند.
