زغال اکتیو

در دوران باستان، استفاده از کربن فعال به عنوان جاذب آغاز شد بیشتر مردم می دانستند که زغال اکتیو قدرت تصفیه آب را دارد. اگرچه زغال فعال سابقه طولانی در استفاده برای آلودگی دارد، بیش از 3000 سال طول کشید تا کربن اکتیو بهبود یابد تا آلاینده های قابل مشاهده حذف شوند. در آغاز قرن بیستم، اولین کارخانه تولید کربن فعال به طور عمدی در آلمان، به طور خاص برای صنعت تصفیه شکر ایجاد شد.

 

به همین ترتیب، روش‌های متعددی وجود دارد که مجدداً با استفاده از فیلتراسیون ، دییونیزاسیون، جذب سطحی، اسمز معکوس و تبادل یونی برای ساخت فاضلاب مناسب برای استفاده تکمیلی استفاده می‌شود. جذب با کربن فعال یکی از سیستماتیک ترین و مقرون به صرفه ترین روش ها محسوب می شود. از آنجایی که زغال اکتیو دارای سطح ویژه بزرگ و ریزمنافذ توسعه یافته است، زغال فعال دارای ظرفیت جذب قوی و ظرفیت جذب بسیار زیاد است. اخیراً به دلیل مشکلات مختلف کربن اکتیو بازیافتی، اشتیاق زیادی برای جایگزینی ارزان و مؤثر برای کربن فعال شده است. در فرآیند تولید صنعتی معمولاً از زغال اکتیو به عنوان جاذب استفاده می شود که جاذبی با ساختار ریز متخلخل یکنواخت و سطح بالا از ضایعات گیاهی با شدت تابش است. در کشورهای در حال توسعه، فرآیند تهیه کربن فعال با راندمان بالا به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است.

در حال حاضر سناریوی آلودگی آب به مرحله هشدار رسیده است. کیفیت آب در بسیاری از نقاط جهان کاهش یافته است. مطالعات مختلف کاربرد کربن اکتیو زیست توده در تصفیه فاضلاب را گزارش کرده اند.

 

انواع مختلف ساخت کربن اکتیو

1.    پودر پوسته نارگی

2.    پوست بادام زمینی

3.    پوست انار

4.    خاکستر پوسته برنج

5.    پوست لیمو و موز

6.    پوسته نارگیل

7.    زغال سنگ

8.    زغال چوب

 

کاربرد زغال فعال

نگرانی در مورد اثرات بهداشتی اجتماعی ناشی از آلودگی محیط زیست در سراسر جهان در سه دهه گذشته افزایش یافته است. اخیراً استفاده از روش های اضافی تصفیه آب به دلیل ساختار متخلخل میکروسکوپی و سطح بالای آن که منجر به حذف آلاینده ها از آب آلوده می شود، بسیار افزایش یافته است و نقش مهمی در چندین آلودگی ایفا می کند.

در سرتاسر جهان، بازارهای بسیار کمی به زغال اکتیو علاقه مند هستند. ارزش بازار زغال اکتیو سالانه 3 میلیارد دلار است.کربن فعال پودری حدود 50 درصد، کربن فعال دانه ای حدود 30 درصد از کل بازار تحت پوشش پلیمرها را تشکیل می دهد و کربن فعال اشباع شده 20 درصد است. برخی از یون های فلزات سنگین مانند سرب، کادمیوم و جیوه در آب های آلوده وجود دارند و بسیار خطرناک و سرطان زا هستند. زغال فعال بهترین منبع برای حذف سموم به شکل فلزات سنگین از آب های آلوده است و زغال فعال نیز به عنوان یک ماده تصفیه کننده به مکانیسم شستشوی هوا برای حذف بخارات و گازها در محیط های تجاری عمل می کند. بنابراین، همانطور که در بالا ذکر شد، تهویه مطبوع ممکن است بهترین وسیله برای مدیریت مشکلات آلودگی هوا و آب باشد که می تواند خطرات جدی برای سلامتی ایجاد کند.

تولید کربن فعال از منابع پایدار توسط بسیاری از محققان با استفاده از فناوری‌ها و مواد مقرون‌به‌صرفه برای کاربردهای مختلف به روشی سازگار با محیط‌زیست مستند شده است، زیرا زباله‌های صنعتی، خانگی و کشاورزی برای تولید مواد اولیه کربن فعال قابل قبول هستند. الزامات کربن فعال در چندین صنعت، عمدتاً در صنایع آرایشی، دارویی و پزشکی توسعه یافته است.

 

اصل کربن فعال

فیلتر کربن فعال فرآیندی برای رهگیری آلاینده ها در حالت معلق در آب است و ماده معلق رهگیری شده شکاف بین کربن های فعال را پر می کند. اندازه منافذ و تخلخل لایه فیلتر با افزایش اندازه ذرات ماده کربن فعال افزایش می یابد. به این معنا که هر چه اندازه ذرات کربن فعال درشت تر باشد، فضایی که می تواند جامدات معلق را در خود جای دهد بزرگتر می شود. این به صورت افزایش ظرفیت فیلتراسیون، افزایش ظرفیت نگهداری کثیفی و افزایش رهگیری آلودگی آشکار می شود. در عین حال، هرچه منافذ لایه فیلتر کربن فعال بزرگتر باشد، مواد معلق موجود در آب را می توان به لایه بعدی فیلتر کربن فعال عمیق تر منتقل کرد. در شرایط ضخامت حفاظتی کافی، ماده معلق می تواند عملکرد رهگیری به خوبی اعمال می شود و میزان رهگیری آلاینده واحد افزایش می یابد.

 

به بیان دقیق، ظرفیت نگهداری کربن فعال برای جامدات معلق از سطحی است که توسط کربن فعال ارائه می شود. هنگامی که سرعت جریان کم است، ظرفیت فیلتراسیون واحد عمدتاً از اثر غربالگری کربن فعال ناشی می شود، و زمانی که سرعت جریان سریع است، ظرفیت فیلتراسیون از اثر جذب سطح ذرات کربن فعال ناشی می شود. چسبندگی.

 

 اصل جذب کربن اکتیو

با توجه به نیروهای مختلف بین مولکول‌های کربن فعال و مولکول‌های آلاینده در طول فرآیند جذب، جذب را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: جذب فیزیکی و جذب شیمیایی (که به عنوان جذب فعال نیز شناخته می‌شود). در فرآیند جذب، زمانی که نیروی بین مولکول‌های کربن فعال و مولکول‌های آلاینده، نیروی واندروالسی (یا جاذبه الکترواستاتیکی) باشد، جذب فیزیکی نامیده می‌شود؛ زمانی که نیروی بین مولکول‌های کربن فعال و مولکول‌های آلاینده پیوندهای شیمیایی باشد، جذب شیمیایی نامیده می‌شود. . . قدرت جذب فیزیکی عمدتاً مربوط به خواص فیزیکی کربن فعال است و ارتباط چندانی با خواص شیمیایی کربن فعال ندارد. از آنجایی که نیروی واندروالس ضعیف است، تأثیر کمی بر ساختار مولکول های آلاینده دارد، این نیرو همان نیروی پیوستگی بین مولکولی است، بنابراین جذب فیزیکی را می توان با پدیده تراکم مقایسه کرد. خواص شیمیایی آلاینده ها پس از جذب فیزیکی بدون تغییر باقی می ماند.

فرآیند جذب فرآیندی است که در آن مولکول‌های آلاینده به سطح جامد جذب می‌شوند و انرژی آزاد مولکول‌ها کاهش می‌یابد، بنابراین فرآیند جذب یک فرآیند گرمازا است و گرمای آزاد شده را گرمای جذبی آلاینده می‌گویند. سطح جامد با توجه به نیروهای مختلف جذب فیزیکی و جذب شیمیایی، تفاوت‌های خاصی در گرمای جذب، سرعت جذب، انرژی فعال‌سازی جذب، دمای جذب، انتخاب‌پذیری، تعداد لایه جذب و طیف جذب نشان می‌دهند.

فناوری جذب کربن فعال سال‌هاست در دنیا  و رنگ‌زدایی صنایع دارویی، شیمیایی و غذایی استفاده می‌شود. از دهه 1970 برای تصفیه فاضلاب صنعتی استفاده می شود. عمل تولید نشان می دهد که زغال اکتیو دارای جذب عالی برای ردیابی آلاینده های آلی در آب است و اثر جذب خوبی بر پساب های صنعتی مانند چاپ و رنگرزی پارچه، صنایع شیمیایی رنگ، صنایع غذایی و صنایع شیمیایی آلی دارد. در شرایط عادی، توانایی منحصربه‌فردی در حذف ترکیبات آلی نشان‌دهنده شاخص‌های جامع مانند BOD و COD در فاضلاب، مانند رنگ‌های مصنوعی، سورفکتانت‌ها، فنل‌ها، بنزن‌ها، کلرهای آلی، آفت‌کش‌ها و محصولات پتروشیمی دارد. بنابراین جذب کربن فعال به تدریج به یکی از روش های اصلی تصفیه ثانویه یا ثالثی پساب های صنعتی تبدیل شده است.

جذب فرآیند آهسته اثر اتصال یک ماده به سطح ماده دیگر است. جذب یک پدیده سطحی است که با تغییرات کشش سطحی و انرژی سطحی مرتبط است. دو قابلیت حرکتی وجود دارد که باعث جذب می شود، یکی دفع آب حلال به مواد آبگریز و دیگری جذب میل ترکیبی جامدات به املاح است. بیشتر جذب در تصفیه فاضلاب نتیجه اثر ترکیبی این دو نیرو است. سطح ویژه و ساختار منافذ کربن فعال مستقیماً بر ظرفیت جذب آن تأثیر می گذارد و هنگام انتخاب کربن فعال باید از طریق آزمایشات با توجه به کیفیت فاضلاب تعیین شود. برای چاپ و رنگرزی فاضلاب، گونه های کربنی با منافذ انتقال توسعه یافته باید انتخاب شوند. علاوه بر این، میزان خاکستر نیز تأثیر دارد. بر ظرفیت جذب کربن فعال تأثیر می گذارد. در محدوده غلظت معین، ظرفیت جذب با افزایش غلظت جاذب افزایش می یابد. علاوه بر این، دمای آب و pH نیز تأثیر دارد. ظرفیت جذب با افزایش دمای آب کاهش می یابد