دوزینگ پمپ

ساخت کربن فعال

کربن فعال ماده متخلخلی است که باید با سوزاندن آن در خلاء بدون اکسیژن به دست آید. به دلیل وجود منافذ ریز زیاد، خواص کربن فعال به دست می آید. تولید کربن فعال به دلیل استفاده از آن در حذف مواد شیمیایی و آلی و آلودگی از محیط از اهمیت ویژه ای برخوردار است. راه های مختلفی برای تولید کربن فعال وجود دارد. تولید کربن فعال بسیار مهم است زیرا این ماده کاربردهای پزشکی و صنعتی خاصی دارد. بنابراین روش های مختلفی برای تولید کربن فعال ارائه شده است. در زیر به برخی از خواص کربن فعال و نحوه تهیه و کاربردهای آن می پردازیم. کربن فعال در بازار موجود است و قیمت کربن فعال تا حد زیادی به کیفیت و شرکت تولید کننده آن بستگی دارد. بسیاری از شرکت ها و تولیدکنندگان مواد شیمیایی کربن اکتیو را تجارت و تولید می کنند.

انواع کربن فعال

اگر از بازار خرده فروشی و بازار فروش کربن فعال بازدید کرده باشید، متوجه خواهید شد که انواع مختلفی از کربن فعال در بازار وجود دارد و قیمت آن نیز متفاوت است. دلیل تنوع زیاد کربن فعال، تفاوت در مواد اولیه اصلی و روش های سخت متفاوت کربن فعال است. کربن تولید شده در خانه معمولا از زغال سنگ ساخته می شود.

در واقع، ماده اولیه قبل از فعال کردن کربن می‌تواند بر خواص فیزیکی و مقدار فعال‌سازی کربن تأثیر بگذارد. کربن فعال گاهی اوقات برای اهداف خاصی تولید می شود. بنابراین مواد اولیه تولید آن باید مناسب باشد.

ساخت فیلترهای کربن هوا و آب نمونه ای از استفاده از کربن فعال است که در آن باید از کربن فعال با کیفیت خوب استفاده شود. بنابراین برای ساخت زغال فعال برای این منظور، زغال سنگ را در محیط خلاء قرار داده و تا دمای 600-900 درجه سانتیگراد گرم می کنند. سپس کربن در معرض مواد شیمیایی مانند آرگون و نیتروژن قرار می گیرد. کربن دوباره در دمای 900-1200 درجه سانتیگراد گرم می شود و در معرض اکسیژن و بخار قرار می گیرد. با استفاده از این روش منافذ ریز زیادی در کربن ایجاد می شود و کربن فعال ساخته می شود.

مواد اولیه برای ساخت کربن فعال

1.     استفاده از زغال سنگ

2.     کاربرد کک نفتی

3.     استفاده از قیر

4.     استفاده از ضایعات گیاهی

5.     استفاده از ضایعات کشاورزی مانند پوست و هسته هایی مانند هسته زیتون و غیره.

6.     زغال فعال ساخته شده از پوسته نارگیل

بیشتر کربن‌های فعال مورد استفاده در صنایع ساینده از پوسته نارگیل ساخته می‌شوند. برای صنایع غیر ساینده، کربن فعال را می توان از پوست بادام، هسته زردآلو، هسته هلو و پوست گردو تهیه کرد. کربن های فعال ساخته شده با این مواد دارای ریز منافذ زیادی هستند و برای جداسازی مواد آلی رقیق شده در آب استفاده می شوند.

لازم به ذکر است که ارزش ید بالای این کربن فعال نشان دهنده بزرگ بودن سطح و ظرفیت جذب قوی است که بسیار خوب است. استفاده از این ماده برای ساخت کربن فعال گرد و غبار کمتر، مقاومت بالا و سختی بالایی دارد.

دلایل ساخت کربن فعال

کربن فعال به دلیل منافذ بسیار ظریف و توانایی جذب مواد شیمیایی، به عنوان فیلتر در صنایع مختلف استفاده می شود. از کربن فعال در دستگاه های تصفیه آب برای حذف کلر، طعم و مزه آب استفاده می شود. کربن فعال در صنایع زیر کاربرد دارد.

1.     کاربرد در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی

2.     پزشکی

3.     صنایع نظامی

4.     کاربرد در ساخت فیلتر کربن دستگاه های تصفیه آب

5.     فیلتر تصفیه هوا

6.     برای صنعت خودرو

مهمترین دلیل برای ساخت کربن فعال

یکی از کاربردی ترین کاربردهای کربن فعال در زندگی روزمره، تصفیه آب است. سیستم های کربن فعال در دستگاه های تصفیه آب خانگی، دستگاه های تصفیه آب شهری، فیلترهای آکواریوم، تصفیه فاضلاب کارخانه های مدرن و غیره استفاده می شود.

برخی از فرآیندهای تولید دارویی نیز از طریق خواص تصفیه‌کننده کربن فعال عمل می‌کنند.

از تولید کربن فعال برای بازیابی عناصر و فلزات گرانبها مانند طلا نیز استفاده می شود.

از این مواد در فیلترهای آب میوه گیری نیز استفاده می شود.

خواص کربن فعال در سیستم های تصفیه هوا و همچنین در خوشبو کننده های مختلف هوا استفاده می شود.

تولید کربن فعال نیز برای حذف رنگ نامطلوب قند انجام می شود.

نقش کربن فعال

زغال فعال یک ماده بی خطر با عوارض جانبی کمی است. اما برخی از عوارض ناخوشایند این ماده عبارتند از تهوع و استفراغ، یبوست و مدفوع سیاه. زغال چوب فعال می تواند علائم بیماری های خاص مانند بیماری های ژنتیکی نادری را که بر پوست، روده و سیستم عصبی تاثیر می گذارد، بدتر کند.

زغال فعال خوراکی کوتاه مدت به طور کلی برای بزرگسالان بی خطر است. عوارض جانبی استفاده از زغال فعال یبوست و مدفوع سیاه است.

عوارض جانبی جدی اما نادر شامل کند شدن یا انسداد روده، نارسایی ریه و کم آبی بدن است. زغال چوب فعال نیز احتمالاً در بیشتر بزرگسالان وقتی روی زخم ها استفاده می شود بی خطر است.

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