[vc_row][vc_column][vc_column_text]

کربن فعال چیست؟

کربن فعال زغال حاصل از موادی مثل: زغال سنگ، پوست نارگیل، پوست بامبو، پوست پسته و گردو است که طی عملیات خاصی در اثر حرارت، فشار و شستشو ، اصطلاحا فعال می شود. یعنی با ایجاد حفره هایی ، سطح تماس آن و در نتیجه توانایی جذب سطحی آن زیاد می شود.

کاربرد کربن فعال چیست؟

از کربن فعال در جداسازی بو،رنگ و طعم نامطلوب از آب آشامیدنی در دستگاه های  تصفیه هوا و دستگاه های تصفیه آب خانگی و صنعتی و… استفاده می شود.

مراحل تولید کربن فعال

تولید کربن فعال دو مرحله ی اصلی دارد:

1 – کربناسیون : تهیه کربن (زغال) با حرارت دادن ماده اولیه (پوست نارگیل ، بامبو و…) در حضور یک گاز بی اثر نظیر ازت و بدون حضور اکسیژن.

2 – اکتیواسیون ( فعال سازی): بهمعنی افزایش سطح تماس با ایجاد تخلخل در کربن است.

• اکتیواسیون شیمیایی : ایجاد خمیرکربن با فروبردن در اسیدفسفریک  (اسید شویی)  یا کلرید روی و حرارت دادن خمیر تا 800 درجه و خرد کردن آن.  در این حالت منافذ درشت ایجاد می شود که برای جذب ملکولهای درشت مناسب است.
• اکتیواسیون با بخارآب: کربن در معرض بخار آب و در دمای 800 تا 1100 درجه قرار گرفته و طی واکنش کربن با آب، گازهای دی اکسید کربن و هیدروژن تولید شده و منافذ ریز تشکیل می شوند که برای جذب ملکولهای ریز مناسب هستند. نکته: انتخاب روش و فرآیند اکتیواسیون کربن ، بستگی به هدف نهایی دارد. می توان کربن را به گونه ای فعال کرد که فلزات سنگین نظیر سرب را نیز به نحو موثری از آب حذف کند. 

شاخص تعیین میزان اکتیویتی ( فعال بودن) کربن چیست؟

بطور کلی میزان جذب کنندگی کربن فعال با شاخصی به نام IODINE NUMBER  مشخص می شود. واحد اندازه گیری این شاخص mg/gI₂ (میلی گرم بر گرم ید) می باشد. بازه ی IODINE NUMBER  از 500 تا 1200 می باشد. هر چه IODINE NUMBER  کربنی بالاتر باشد منافذ بیشتر و سطح تماس بیشتری را برای  جذب گازها و سایر ناخالصی ها دارد.

عوامل موثر در راندمان کربن فعال

• عدد یدی Iodine number : میزان جذب ید توسط کربن که شاخصی برای میزان اکتیواسیون کربن است. واحد آن mg/gI₂  ( میلی گرم بر گرم ید) می باشد. عدد یدی معمولا بین 500 تا 1200 است.
• سطح تماس  Surface Area: شاخصی برای تخمین میزان سطح تماس کربن که با روشهایی مثل اندازه گیری جذب نیتروژن آن را محاسبه می کنند. واحد آن M²/g  ( متر مربع بر گرم) است. یک گرم کربن فعال با راندمان بالا، حدود 3000 متر مربع سطح تماس دارد: 3000 m²/g سه گرم کربنتقریبا باندازه یک زمین فوتبال سطح تماس دارد.
• اندازه دانه بندی Particle Size : معمولا برحسب میلیمتر یا میلیمتر مربع، هرچه دانه بندی کربن ریز تر باشد، سطح تماس آن و در نتیجه قدرت جذب سطحی آن بیشتر می باشد.
• درصد خاکستر Ash Content: نشان دهنده میزان ناخالصی های کربن می باشد- مثلا زغال سنگ ، حاوی فلزات سنگین است. اما کربنهای گیاهی حاوی املاح آلی هستند.

کربن فعال چگونه کار می کند؟

Physical Absorption

ناخالصی های آلی  در آب عموما باعث  ایجاد بو  و مزه می شوند .

همانطور که در تصویر شماتیک بالا می بینید این ناخالصی ها جذب حفره های کربن می شوند. حفره های خیلی ریز، ذرات را به دام می اندازند و ذرات درشت تر نیز در حفره  هایی با قطر بیشتر گیر می کنند. در واقع کربن فعال شبکه ای از حفره هاست که آب یا گاز وقتی که از این دانه های کربن عبور می کنند در این حفره ها به دام می افتند .به این فرایند، جذب سطحی می گویند .

کربن فعال دارای میلیون ها منافذ است که همین ویژگی باعث شده سطح وسیعی داشته باشد بطوریکه 3 گرم کربن فعال ، سطحی معادل یک زمین فوتبال دارد  .اهمیت این سطوح هنگامیکه گازها و سایر ناخالصی ها در این منافذ به دام می افتند ، مشخص می شود. در تصفیه آب و هوا از فیلتر کربن فعال جهت  حذف  بو  ، طعم کهنگی و ماندگی آب و هوا استفاده می شود. هر چه منافذ کربن بیشتر باشد سطح تماس بیشتر و قابلیت به دام انداختن ناخالصی های بیشتری را دارد.  برای درک بهتر عملکرد فیلتر کربن فعال همانطور که در ویدیوی زیر می بینید ما از گاز متیل اتیل کتون استفاده کرده ایم. گاز متیل اتیل کتون را از فیلتر کربن فعال عبور می دهیم. با توجه به قدرت و جذب بالا و منافذ بسیاری که کربن دارد این گاز کاملا در منافذ آن به دام می افتد طبق بررسی های به عمل آمده ، کربن فعال راندمان 99/99 درصدی را داراست. آزمایشها در اینجا نشان می دهد که 99/5 درصد از متیل اتیل کتون  در منافذ کربن فعال به دام افتاده اند.

کربن فعال چگونه غیرفعال یا اشباع می شود؟

وقتی منافذ کربن فعال با ناخالصی های موجود در آب و هوا پر می شود ، این فیلتر دیگر قادر به جذب ناخالصی های بیشتری نیست و گازها و سایر ناخالصی دیگر از کربن فعال عبور می کنند و وارد آب آشامیدنی و هوای ما می شوند. اینجاست که اهمیت تعویض به موقع فیلترهای تصفیه آب و هوا مشخص می شود. در صورتیکه تعویض فیلترها به موقع انجام نشود. نه تنها آب آشامیدنی و هوای پیرامون ما تصفیه
نمی شود، بلکه آلوده تر هم می شود!

در ویدیوی زیر شبیه سازی فرایند جذب سطحی ناخالصی ها توسط کربن فعال را می بینم.

Chemical reaction

 واکنش شیمیاییChemical Reactions

واکنش شیمیایی فرایندی برای حذف کلر از آب
آشامیدنی است.هدف اصلی استفاده از کربن فعال در فیلترهای پیش تصفیه دستگاه های تصفیه آب،  به منظور حذف کلر از آبآشامیدنی می باشد. واکنش های شیمیایی که باعث می شود کلر از آب آشامیدنی حذف شود ،سه واکنش زیر است.

مثال: حذف کلر آزاد Free
Chlorine Removal

در واکنش های فوق کلر آزاد به صورت Cl₂  و HOCL و OCL نشان داده شده است. معمولا کلر آزاد به همین سه شکل در آب یافت می شود. باید دقت شود که در واکنش های فوق ،    CL^–  نشان دهنده ی کلر آزاد نیست بلکه معرف یون کلر می باشد .

در این واکنش ها ، منظور از C*O در واقع اکسید کربن است. به طوری که سطح
تماس کربن با آب اکسید می شود. همانطور که در واکنش اول ملاحظه می شود، گاز CO2 بعنوان یکی از محصولات فرعی واکنش کلر با کربن حاصل می شود. گاز بی خطر دی اکسید کربن، در آب تشکیل حباب های ریز می دهد که معمولا بعد از عبور آب حاوی کلر از فیلترهای کربنی، قابل مشاهده می باشد. هرچه میزان اکتیویتی (فعال بودن) کربن بیشتر باشد، میزان تشکیل این حباب ها در آب بیشترخواهد بود.همچنین در واکنش دوم شاهد افزایش میزان H+ در آب هستیم. در نتیجه فیلتراسیون با کربنفعال ، کمی pH آب را کاهش می دهد. البته این مقدار کاهش pH ، منجر به اسیدی شدن آب نشده و اصلا محسوس نمی باشد.

چرا نباید فیلتر ارزان قیمت خرید؟!

اینجا یک کارگاه تولید فیلتر و دستگاه  تصفیه آب است و این فیلم بطور مخفیانه ضبط شده است. می بینید که هیچ خبری از بهداشت نیست . محیط ،  کثیف و کاملا غیر بهداشتی است ،کارگران لباس مناسب ندارند و با ظاهری غیر مرتب، مشغول پر کردن فیلترهای تصفیه آب با کربن هستند!حالا خودتان قضاوت کنید که چرا بعضی از دستگاه ها و فیلترها در بازار با قیمت های خیلی ارزان وجوددارند. بیاد داشته باشیم که بخاطر صرفه جویی کمی پول ، بهداشت خودمان و عزیزانمان را به خطر نیندازیم.

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]