کربن فعال

کربن فعال به عنوان ماده ای با قدرت جذب بالا است که در بسیاری از صنایع از جمله تصفیه آب استفاده می شود. کربن اکتیو سیاه رنگ است که زغال فعال نیز نامیده شده و می تواند به دو شکل پودری و گرانول وجود داشته باشد. از موادی چون زغال استخوان، زغال سنگ نارس، کک نفتی، زغال سنگ و یا خاک اره، کربن اکتیو به دست می آید. به دلیل منافذ و روزنه هایی که در ساختار درونی کربن فعال وجود دارد، این ماده مساحت داخلی زیادی نسبت به حجم خود داشته و ظرفیت جذب بالایی دارد. همچنین کربن فعال به دلیل اینکه قدرت فعال سازی مجدد سطح را داشته و کم هزینه است، کاربرد زیادی در تصفیه هوا، بازیافت حلال و ... دارد.

به همین دلیل می تواند با نصب در شیرهای خانگی، ناخالصی های موجود در آن مانند رنگ، بو و حتی کلر موجود را پاکسازی و آب را سالم کند. موارد کاربرد دیگر زغال فعال در تصفیه گاز طبیعی، از بین بردن آلاینده ها در تهویه خودروها، تصفیه گاز اگزوز، رنگ زدایی از مواد غذایی چون ادویه ها و محلول های شکردار، تهیه کرم ها و لوازم دیگر بهداشتی و ... است.

تولید کربن اکتیو

کربن اکتیو به شکل غیرگرافیتی کربن گفته می شود که فضاهای متخلخل و منافذ بسیاری دارد. هر نوع ماده اولیه که پایه و اساس کربنی داشته باشد، می تواند به عنوان ماده اولیه برای تولید کربن فعال استفاده شود. از پیرولیز این مواد که می تواند چوب، زغال سنگ، هسته و پوسته میوه هایی چون نارگیل باشد، کربن اکتیو حاصل می شود. به این ترتیب که این مواد در محیطی خلأ و دمای بالاحرارت داده می شوند و مولکول های غیرآلی آن ها تخریب می شوند. سپس با گرما دادن با گازهای اکسید کننده یا مواد شیمیایی، فعال و اکتیو می شود. ماده حاصل که پودری سیاه است، کربن خالص خواهد بود. ایجاد تخلخل و منافذ بسیار در نتیجه همین عملیات فعالسازی حاصل می شود.

انواع کربن اکتیو

کربن اکتیو پودری

این نوع کربن اکتیو دارای ذراتی با اندازه ای کمتر از 1 میلی متر و قطری متوسط بین 0,15 تا 0,25 میلی متر است. چون اندازه ذرات در این نوع کربن فعال خیلی کوچک است، سطح فعال در واحد حجم بالا دارد، اما افت فشار بالایی را نیز سبب می شود.

کربن اکتیو گرانول

کربن فعال گرانولی دارای اندازه ذراتی بزرگتر از نوع پودری هستند پس می توان گفت، سطح جذب کمتری نسبت به آن ها دارند. اما چون سرعت نفوذ گازها و مایعات در آن ها زیاد است، برای جذب و بخار مناسب خواهند بود. جهت بوزدایی و جداسازی مواد موجود در آب های آشامیدنی و حوضچه ها از این نوع کربن فعال استفاده می شود.  اندازه ذرات در این نوع کربن اکتیو، 0,2 تا 5 میلی متر بوده و در مقایسه با نوع پودری، مقاومت و سختی بیشتری دارد. از کربن اکتیو گرانولی در مواد مایع و گازی و همچنین در سیستم های ثابت و متحرک استفاده می شود. چون کربن فعال گرانولی جریان کافی با افت فشار مناسب در بستر کربن در فاز گازی دارد و توانایی بازیابی دوباره دارد، در این فاز استفاده می شود.

کربن اکتیو میله ای یا کبریتی

قطر این نوع از کربن فعال که شکل استوانه ای دارد، بین 0,8 تا 130 میلی متر بوده و با اتصال کربن فعال پودری با استفاده از یک پیوند دهنده و قرار دادن آن در یک بسته استوانه ای، تشکیل می شود. این نوع کربن فعال که اکسترود نیز خوانده می شود، دارای افت فشار کم، مقدار غبار کم ولی قدرت مکانیکی بالاست. بشترین استفاده از این نوع، در فاز گازی است.  

چگونگی جذب توسط کربن اکتیو

با روش جذب فیزیکی است که کربن اکتیو می تواند مواد آلاینده را از جریان های گازی و مایع به دلیل داشتن مساحت سطحی بالا، جدا کند. این مواد آلوده به دلیل داشتن جرم مولکولی بالا و خاصیت قطبی یا خنثایی، به سطح زغال فعال می چسبند و به این دلیل در فیلترهای بسیاری از دستگاه ها و تجهیزات آزمایشگاهی کاربرد دارند. نیروهای جذبی که موجب اتصال مولکول ها به سطح آن ها می شوند، شبیه به نیروی گرانش هستند. علت این جذب نیز، تفاوت در غلظت مواد جذب کننده داخل محلول و منافذ کربن است. وقتی مواد آلوده کننده آلی و کربن فعال در آب حل شدند، اندازه ی منافذ کربن اکتیو با اندازه ی مواد آلاینده، یکی شده و جذب انجام می شود.