کربن فعال

بعد از پیرو لیز حرارتی مواد سلولز گیاهی تحت عملیات فعال سازی با بخار آب قرار می گیرد و کربن اکتیو بدست می آید.

بسیاری از مواد مایع و گازها دارای مقادیری مواد ناخواسته و ناخالصی هستند.

در برخی موارد این ناخالصی ها شامل میکروب ، باکتری ، مواد سمی و آلوده کننده های دیگر می باشند که با وجود درصد بسیار کم، عملا شرایط نامطلوبی را ایجاد می کنند، بطوریکه طعم ،بو ،رنگ و خواص دیگر را تغییر می دهند.

حتی در بسیاری مواقع تنها شیوه موثر نیز می باشد. برای رسیدن به شرایط دلخواه در این گونه مایعات و گازها بایستی ناخالصی ها حذف شوند. یکی از بهترین روشهای حذف ناخالصی ،حذف آنها به شیوه جذب سطحی می باشد.

کربن فعال را با توجه به تنوع مصرف و تنوع مواد اولیه انواع زیادی با مشخصات خاص تولید می شود که هر کدام برای مصارف خاصی ساخته می شوند.

وجود انرژی موازنه نشده ای است که بین اتمهای سطحی و اتمهای داخلی سطوح سوراخها وجود دارد بدلیل، پدیده جذب در سطوح داخلی سوراخ های کربن اکتیو می باشد.

سطح داخلی سوراخ برای موازنه انرژی مولکول های ناخالصی را جذب می کنند چراکه این انرژی به کمک جاذبه مولکولی واندروالس بر اثر شکسته شده پیوند C-C ایجاد شده است.

مواد اولیه جهت تهیه کربن فعال یا کربن اکتیو ( پوست نارگیل, بادام, گردو, فندق).
برای تهیه کربن فعال ابتدا پس از خرد کردن آنها را درون کوره های پخت ریخته و پس از پخت آنها با دمای ۸۰۰ درجه آنها را تبدیل به زغال می شوند و با توجه به حفره های ریزی که بر سطح زغال ایجاد می شود.

مواد عالی آب از قبیل رنگ بو طعم آب و رسوب درون این حفره می شوند و باعث حذف آنها از آب می گردد. نوع گرانول آن که از پوست نارگیل درست می شود که بهترین نوع کربن برای استفاده در دستگاه فیلتر کربنی به شمار می آید.

قیمت کربن که از پوست نارگیل تهیه می شود گرانتر از سایر نوع آن می باشد. شرکت های سازنده کربن زیادی در ایران اقدام به ساخت کربن فعال نموده اند. و با توجه به مشکلات زیادی که در زمینه واردات پوست نارگیل و قیمت بالای آن می باشد.

متاسفانه امروزه به بعضی از سازنده فیلتر کربنی اقدام به استفاده از آنتراسیت به جای کربن می کنند.

کربن فعال را از پوست گردو فندق, بادم, تهیه می شود. که نوع گردوی آن گرانتر از دیگر محصولات می باشد.

جنس بدنه فیلترهای کربن فعال از چیست؟

جنس بدنه می‌تواند استیل، و یا کربن استیل با پوشش رنگ باشد و دانه های کربن فعال درون این مخازن ریخته می‌شود. این فیلترها هرچند وقت یکبار شستشوی معکوس دارند که با توجه به میزان مواد جامد معلق موجود در آب صورت می پذیرد.

فیلتر کربن اکتیو می توانند هم به صورت دستی و یا اتوماتیک شستشو داده شوند تا فضای انبساط خود را حفظ کند. قسمت بسیار مهمی از سیستم های پیش تصفیه در اکثر فرآیندهای تصفیه آب و پساب فیلتر کربن اکتیو می باشد.

کربن اکتیو در دستگاه فیلتر کربنی

ماده به کار رفته در دستگاه فیلتر کربنی ماده ای است که به صورت گرانولی یا پودری یافت می شود و جهت حذف رنگ و مزه و مواد آلی و مواد فنولی و کلر آب مورد بهره برداری قرار گرفته و بصورت فراوان در صنایع کاربرد دارد این ماده کربن اکتیو نام دارد.

تفاوت عمده در اساس کار فیلتر های تحت فشار کربنی و فیلتر های تحت فشار شنی در جابجایی سیلیس با کربن اکتیو می باشد و در دیگر ویژگی ها مشترک هستند.

فیلتر کربنی ، کربن اکتیو ، carbon filter

فیلتر کربن در تصفیه آب، به منظور جذب آلاینده های مختلف مثل مواد آلی ایجاد کننده طعم و بو و مواد آلی مصنوعی می باشد که از جمله کاربرد آن می توان استفاده در پیش تصفیه RO و خطوط تصفیه آب های معدنی و آشامیدنی و سایر نوشیدنی اشاره کرد. امروزه تقریباٌ در صنایع تصفیه آب و فاضلاب استفاده از فیلتر کربن فعال به عنوان یک ماده جاذب عمومیت یافته و جایگزین مناسبی برای سایر روش های پیشین مطرح شده است.

در تصفیه پیشرفته فاضلاب برای زدودن BOD و COD ، رنگ و بو روش بسیار موثر استفاده از دستگاه فیلتر کربن فعال است. مواد آلی موجود در پساب توسط کربن فعال جذب و سپس تجزیه می شود.

در فرآیند تصفیه آب به منظور حذف طعم، بو، رنگ، مواد آلی و کلر آزاد فیلتر های کربنی عمدتا بعد از فیلتر های شنی مورد استفاده قرار می گیرند. در این فرایند، که در نتیجه آب خروجی بدون هر گونه طعم، بو و رنگی خواهد بود توسط دستگاه فیلتر کربنی صورت می گیرد و آب از بستر ذغال کربن اکتیو گرانولی عبور کرده و رنگ و بوی آن توسط ذغال کربن جذب می شود. و نکته آخر اینکه شکل ظاهری این فیلترها همانند فیلترهای شنی می باشد.

در سیستم فیلتر کربنی ، جریان آب از بالا توسط نازل ها روی ذرات کربن ریخته شده و آب عاری از رنگ، بو، کلر آزاد و مواد آلی توسط آب جمع کن های کف مخزن جمع آوری و به خارج از دستگاه هدایت می شود ، مخزن تحت فشار با یک لایه نازک از سیلیس و دانه های گرانول کربن اکتیو پر می شود امروزه استفاده از فیلتر کربن فعال به عنوان یک ماده جاذب در صنایع تصفیه آب و فاضلاب رواج یافته و جایگزین مناسبی برای سایر روش های قبلی می باشد.

کربن اکتیو ( زغال فعال ) چیست ؟

بسیاری از مواد مایع و گازها دارای مقادیری مواد ناخواسته و ناخالصی هستند. در برخی موارد این ناخالصی ها شامل میکروب ، باکتری ، مواد سمی و آلوده کننده های دیگر می باشند که با وجود درصد بسیار کم ، عملا شرایط نامطلوبی را ایجاد می کنند، بطوریکه طعم ، بو ، رنگ و خواص دیگر را تغییر می دهند. برای رسیدن به شرایط دلخواه در این گونه مایعات و گازها بایستی ناخالصی حذف شوند. یکی از بهترین روش های حذف ناخالصی، حذف آنها به شیوه جذب سطحی می باشد.حتی در بسیاری مواقع تنها شیوه موثر نیز می باشد. زغال فعال ( charcoal active ) یک نوع جاذب قوی با جذب سطحی بسیار عالی می باشد و در هیچ حلال شناخته شده ای حل نمی شود و بهترین مشخصه آن حذف انتخابی آلاینده است و در برخی موارد برای بازیافت مواد نیز بکار می رود. میزان جذب زغال فعال به اندازه ساختار منافذ کربن و توزیع اندازه منافذ و همچنین اندازه و شکل مولکول های آلاینده بستگی دارد. شکل مقابل پدیده جذب و ساختار درونی زغال فعال را نشان می دهد.

بعد از پیرو لیز حرارتی مواد سلولز گیاهی تحت عملیات فعال سازی با بخار آب قرار گرفته و کربن اکتیو بدست می آید.
با توجه به تنوع مصرف و تنوع مواد اولیه انواع زیادی با مشخصات خاص کربن فعال تولید می شود که هر کدام برای مصارف خاصی ساخته می شوند. پدیده جذب در سطوح داخلی سوراخ های کربن اکتیو بدلیل وجود انرژی موازنه نشده ای است که بین اتمهای سطحی و اتمهای داخلی سطوح سوراخها وجود دارد ، می باشد. این انرژی به کمک جاذبه مولکولی واندروالسی بر اثر شکسته شده پیوند C-C ایجاد شده است و سطح داخلی سوراخها برای موازنه انرژی مولکولهای ناخالصی را جذب می کنند.

کاربرد فیلتر کربن فعال در تصفیه پیشرفته فاضلاب

کربن فعال مواد آلی موجود در پساب را جذب و سپس تجزیه می کند. برای زدودن BOD و COD ، رنگ و بو استفاده از فیلتر کربن فعال در تصفیه پیشرفته فاضلاب بسیار موثر است. سیستم، مخزن تحت فشار است که با یک لایه نازکی از سیلیس و دانه های گرانولی کربن اکتیو پر شده، شرح این فرآیند به گونه ای است که جریان آب از بالا توسط نازل روی ذرات کربن ریخته شده و آب عاری از رنگ، بو، کلر آزاد و مواد آلی توسط آب جمع کن های کف مخزن جمع آوری و به خارج از دستگاه انتقال داده می شود.

خصوصیات کربن اکتیو

با توجه به تنوع مواد اولیه و روش های تولید گوناگون ، کربن اکتیو های مختلفی تهیه می شود که برای انتخاب صحیح ، توجه به خصوصیات آن مهم می باشد. از آنجایی که کنترل کیفی محصول بسیار حائز اهمیت است. سطح مخصوص : با استفاده از معادله Brunauer – Emmet – Teller و نیز بهره گیری از گاز نیتروژن ، مساحت حفره ها در شبکه کربن فعال ( carbon active )بدست می آید. هر چه مساحت این حفره بیشتر باشد، تعداد مکانهای جذب بیشتر خواهد بود. کربن فعال های گوناگون دارای مقادیر سطح ویژه مختلف از۸۰۰ – ۲۵۰۰ m2/gr می باشند.

تخلخل

هرچقدر منافذ کربن اکتیو (activated carbon) بیشتر باشد ، کربن اکتیو فعالتر است. اندازه و شکل سوراخهای کربن اکتیو نیز در پدیده جذب موثر است. قطر سوراخهای کربن اکتیو شامل منافذ ریز ( قطر منافذ کمتر از ۲۰ A˚ ) منافذ متوسط ( قطر منافذ ۲۰-۵۰ A˚ ) و منافذ درشت ( قطر منافذ بزرگتر از ۵۰ A˚ ) می باشد . کربن اکتیو با منافذ ریز برای فاز گازی و با منافذ متوسط و درشت برای فاز مایع بکار می رود. منافذ درشت بعنوان ورودی ،منافذ متوسط بعنوان مجاری انتقال و منافذ ریز بعنوان محل جذب عمل می کنند.
دانه بندی : کربن فعال در سایز های مختلفی تولید می شود. ذرات کوچکتر عملکرد بهتری دارند ولی باعث افت فشار می شوند. به همین علت ، انتخاب با مقایسه بین کوچکترین ذرات ممکن و کمترین افت فشار مجاز انجام می شود.

بطور کلی کربن اکتیو بصورت پودر ،گرانول و اشکال خاص می باشد.

سختی کربن فعال

سخت بودن کربن اکتیو مطلوب مشتری است.کربن های نرم به سادگی در حمل و نقل فرسوده می شوند. جریان طبیعی مایع و سیکلهای پس زدن آن ، سبب خرد شدن کربن اکتیو و در نتیجه باعث افت فشار در فیلتر و نیز صدمه به پمپ و تجهیزات می شود.

تاریخچه تولید کربن فعال

کربن فعال اولین بار ۲۰۰۰ سال پیش جهت تصفیه آب بکار برده شد. از آن زمان تا قرن بیستم از کربن فعال به شکل پودری استفاده می شد. در ابتدا از آن برای رنگبری شکر استفاده می شد و امروز یعنی از سال ۱۹۳۰ به بعد برای حذف طعم و بوی بد از آب بطور گسترده ای استفاده می شود. کمکم شکل گرانولی کربن فعال رایج شد که اولین بار از آن در ساخت ماسک های ضد گاز در جنگ جهانی اول استفاده شد و امروزه از آن در تصفیه آب، بازیافت حلالها و تصفیه هوا استفاده می شود. کربن فعال ساختاری منحصر به فرد و بی نظیر دارد. در واقع ذرات آن سطح وسیعی ایجاد می کنند مثلا یک پوند کربن فعال سطحی برابر با ۱۲۵ جریب ایجاد می کند (m21000000=kg 1).

کاربرد های دستگاه فیلتر کربنی ساخت شرکت زادآب

1. صنایع غذایی
2. صنایع شیمیایی
3. استخرهای شنا
4. تصفیه خانه های آب و فاضلاب

تولید این محصول به شکل پودر ، گرانول و اکسترودی با مشخصات ذیل است

کاربرد و خصوصیات کربن اکتیو زغال فعال

خصوصیات کربن اکتیو بر پایه چوب

Min/Max	Unit	ITEM
۸۵۰-۱۱۰۰	Mg/g	Iodine number
۲۰۰	Mg/g	Methylene Blue No
Max 4	%	Total Moisture
Max 4	%	Total Ash
۶-۸	–	PH

از کربن فعال در دستگاه فیلتر کربن جهت تصفیه آب و زلال سازی و قلیایی کردن آب مورد استفاده قرار می گیرد.