کربن اکتیو (کربن فعال)

کربن اکتیو چیست؟

کربن فعال (Activated carbon) یا کربن اکتیو بر اساس خواص شیمیایی آن در بسیاری صنایع از جمله تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این محصول در صنعت تصفیه آب، از دستگاه‌ های تصفیه آب خانگی گرفته تا سیستم‌ های تصفیه آب صنعتی و دریایی، به‌کار می‌ رود. ساختار کربن اکتیو از اتم‌ های کربن که با پیوندهای شیمیایی به هم متصل شده‌ اند، تولید شده است. تخلخل و قدرت جذب بالا از مهم‌ ترین ویژگی‌ های زغال اکتیو تصفیه آب هستند.
ساختار و نحوه ساخت کربن اکتیو به صورتی است که زغال را در دمای بسیار زیاد و تحت فشار قرار می‌ دهند. این موضوع باعث ایجاد ویژگی‌ هایی مثل قدرت جذب بالا در آن می‌ شود. عملکرد بسیار مطلوب این ماده شیمیایی باعث می‌ شود که کاربرد بالایی در صنایع مختلف داشته باشد. این نوع کربن با داشتن قدرت جذب بالا، عملکرد مطلوبی برای جذب و جداسازی آلاینده‌ های آب دارد. به همین دلیل هم در صنعت تصفیه آب به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
کربن فعال می‌ تواند کلر، برخی از فلزات سنگین، بو و طعم نامطلوب را از آب حذف کند. این محصول در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌ گیرد؛ با این حال مهمترین کاربرد آن به صنعت تصفیه آب مربوط می‌ شود.
از آن‌ جایی‌ که این محصول تنوع بالایی با توجه به ساختار و مشخصات فنی آن دارد، برای خرید کربن اکتیو حتما باید به برخی پارامترها توجه داشته باشید. در ادامه مطلب به بررسی مهم ترین عواملی می‌ پردازیم که در صورت تمایل برای خرید بهتر است آن‌ها را در نظر بگیرید.

انواع کربن اکتیو

همان طور که گفتیم، کربن اکتیو با تنوع بالایی از جمله زغال فعال خوراکی و صنعتی تولید می‌ شود. این ماده شیمیایی با توجه به نوع آن می‌ تواند در کاربردهای متفاوتی مورد استفاده قرار بگیرد. به همین دلیل توجه به نوع محصول قبل از خرید بهترین راهکار است. موارد زیر از انواع کربن اکتیو بر اساس کاربرد هستند:

1. کربن اکتیو خوراکی

کربن اکتیو خوراکی را می‌ توانید به صورت قرص کربن از داروخانه‌ ها تهیه کنید. از این کربن می‌ توانید برای تهیه ماسک زغال و مواردی از این قبیل استفاده کنید. به این موضوع توجه داشته باشید که هرگز نباید از کربن فعال مورد استفاده در صنایع به منظور تولید ماسک استفاده کنید. کربن اکتیو خوراکی برای تولید خمیر دندان زغالی هم کاربرد دارد. سایر کاربردهای این نوع کربن شامل تهیه ماسک و صابون‌های کربن، تولید شامپوهای زغالی و... می‌ شوند.

2. کربن اکتیو صنعتی

کربن اکتیو صنعتی را با توجه به ساختار آن ها می‌ توان در مواردی مثل تصفیه آب، بازیافت طلا، صنایع شیمیایی، آکواریوم‌ ها و پتروشیمی به‌ کار برد. اهمیت استفاده از این کربن با سطح کیفی بالا در مواردی که عنوان شد، به اندازه‌ ای است که حتما باید اصل بودن و کیفیت محصول را در نظر داشته باشید. کاربرد کربن به نوع آن بستگی دارد و از یک نوع کربن نمی‌ توانید در کاربردهای مختلف استفاده کنید. توجه به این نکته در زمان خرید کربن اکتیو حائز اهمیت است. کمک گرفتن از افراد متخصص برای انتخاب بهترین نوع محصول، اکیدا توصیه می‌ شود. در واقع، کارشناسان با بررسی کاربرد و شرایط محیطی، مناسب‌ ترین محصول را به شما معرفی می‌ کنند.

در کنار کاربرد، این محصول دارای تنوع بالایی بر اساس ساختار است. انواع کربن اکتیو با توجه به ساختار شامل کربن فعال پودری، گرانول و میله‌ ای می‌ شوند.

کربن اکتیو پودری

اندازه ذرات این نوع کربن، کمتر از 0.18 میلی متر است. به این نکته توجه کنید که کارشناسان مقدارهای متفاوتی را برای اندازه ذرات کربن پودری عنوان کرده و این موضوع به صورت دقیق مشخص نیست. ساختار کربن فعال پودری به صورتی است که جاذبی قدرتمند بوده و برای استفاده در سیستم‌ هایی که نیاز به آب با کیفیت بالا دارند، انتخاب مناسبی محسوب می‌ شود. برخی از مهم‌ ترین موارد استفاده از این کربن شامل تصفیه هوا، تصفیه شیمیایی و کاتالیزور، صنایع غذایی، داروسازی و آرایشی، تصفیه آب و ... می‌ شوند.

کربن اکتیو گرانول

این نوع کربن با اندازه ذرات بین 0.2 تا 5 میلی‌متر تولید می‌ شود. کربن فعال گرانول می‌ تواند باعث جذب سطحی آلاینده‌ ها شده و در مواردی مثل صنعت تصفیه آب و هوا مورد استفاده قرار بگیرد. یکی از مهم‌ ترین کاربردهای این نوع کربن در ساختار دستگاه‌ های تصفیه آب صنعتی است. در پیش تصفیه سیستم تصفیه آب صنعتی باید از روشی کارآمد برای حذف کلر استفاده شود تا فیلترهای ممبران (ممبران‌ ها اصلی‌ ترین عملکرد را برای تصفیه آب در سیستم تصفیه آب صنعتی دارند، در این فیلترها مواد اکسید کننده مثل کلر نباید وارد شود) آسیبی نبینند. در این زمینه می‌ توان از کربن گرانول استفاده کرد.

کربن اکتیو میله‌ ای

این نوع کربن اکتیو در سیستم‌ هایی که نیاز به حذف مواد آلی فرار با غلظت متوسط است، به‌کار می‌ رود. اندازه ذرات کربن اکتیو میله‌ ای معادل 5 میلی متر است. با اینکه دقت فیلتراسیون در کربن میله‌ ای زیاد نیست، اما افت فشار را در سیستم تا حد زیادی کاهش می‌ دهد.

برخی از کاربردهای رایج این کربن در مواردی مثل صنعت تصفیه آب، صنایع شیمیایی، داروسازی، غذایی و... است. اگر حذف آلاینده‌ ها با دقت بالا را در نظر گرفته‌ اید، استفاده از کربن میله‌ ای گزینه مناسبی برای شما نیست.

***ویژگی‌ های متفاوت کربن‌‌ های فعال، باعث می‌ شود که کاربردهای متفاوتی داشته باشند. به همین دلیل بررسی کاربرد و همچنین نوع کربن برای خرید اهمیت زیادی دارد.

کاربردهای کربن فعال

کربن به عنوان یک ماده شیمیایی، در بسیاری از صنایع به‌ کار رفته و کاربردهای مختلفی دارد. برخی از موارد استفاده از کربن فعال را در ادامه مورد بررسی قرار می دهیم:

1-  استخراج و  بازیافت طلا

مطمئن ترین و بهترین روش برای بازیافت طلا، استفاده از کربن اکتیو است. برای استخراج طلا با کربن فعال می بایست آب و سیانیدهایی مثل سیانید کلسیم را به سنگ معدن افزوده تا ترکیب خمیری از طلا و سیانید در مخازن مناسب ایجاد شود. سپس کربن اکتیو در پایه مناسب به این خمیر اضافه و ترکیب طلا را به خود جذب می کند. یکی از بهترین محصولات کربن فعال برای بازیابی و استخراج طلا از سنگ معدن، کربن اکتیو Goldsorb برند جاکوبی است.

2- تصفیه آب و هوا

با توجه به قدرت جذب بالایی که کربن فعال یا اکتیو دارد، از این ماده به صورت فیلتر در دستگاه های تصفیه آب و تصفیه هوا نیز استفاده می شود. کربن فعال می تواند آلاینده های شیمیایی موجود در هوا را به خود جذب کند، به همین دلیل است ک در ماسک های تنفسی فیلتردار از کربن فعال استفاده می شود. این ماده هم چنین جذب کننده بو و مزه نا مطبوع و آلاینده هایی چون کلر در آب می باشئ که به صورت رایجی در فیلترهای پیش تصفیه و پسا تصفیه در دستگاه های تصفیه آب کاربرد دارد.

• تصفیه هوا: استفاده از کربن برای حذف آلاینده‌ های موجود در هوا، ریشه در تولید ماسک‌ های سربازان در طول جنگ جهانی دوم دارد. این ماسک‌ ها می‌ توانستند باعث حفاظت سربازان در برابر آلاینده‌ های بسیار خطرناک شوند. در ادامه، برای تولید فیلترهای تصفیه هوا از این محصول استفاده شده است که اثر بخشی بسیار مطلوبی هم برای از بین بردن بوهای ناخوشایند و ترکیبات آلی فرار دارد.

• تصفیه آب: کربن اکتیو در صنعت تصفیه آب به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. کربن می‌تواند آلاینده‌هایی مثل فلزات سنگین و کلر را از بین ببرد. این موضوع در افزایش سطح کیفی آب تا حد زیادی تاثیرگذار است. در سیستم‌های تصفیه آب اسمز معکوس معمولا از فیلترهای ممبران RO استفاده می‌شود. جنس غشای ممبران‌های RO از پلی آمید است. ورود کلر به این فیلترها می‌تواند باعث خرابی کامل آنها شود. به همین دلیل در پیش تصفیه سیستم تصفیه آب RO از کربن اکتیو استفاده می‌کنند.

3- صنایع غذایی

کربن اکتیو توانایی از بین بردن رنگ و بو را در صنایع غذایی و نوشیدنی دارد. به این صورت که برای رنگبری قند و شکر و آب میوه از آن استفاده می‌ شود. کیفیت این محصول برای استفاده در صنایع غذایی باید بسیار مطلوب باشد. این موضوع به دلیل عدم ورود آلاینده به مواد غذایی و نوشیدنی‌ های تولید شده حائز اهمیت است. کربن فعال خوراکی در گرید استاندارد برای مصارف غذایی مانند نوشابه، آب میوه ها و تصفیه رنگ ژلاتین مورد استفاده قرار می گیرد.

4- صنایع شیمیایی

برای جداسازی کربوهیدرات‌ ها، ماسک‌ های گاز و فیلترهای هوای فشرده می‌ توان از کربن فعال استفاده کرد. عملکرد ماسک‌ های گاز به این صورت است که برای پالایش مواد شیمیایی و حذف مواد سمی به‌کار می‌ رود.

5-  آکواریوم

برای بهبود سطح کیفی آب در آکواریوم‌ ها می‌ توان از کربن استفاده کرد. این موضوع برای ایجاد محیطی سالم برای ماهی‌ ها اهمیت زیادی دارد. در کنار این، با استفاده از کربن اکتیو می‌ توان بوی زننده آکواریوم را هم از بین برد.

6- داروسازی

کربن فعال می‌ تواند برای تولید لوازم شخصی و آرایشی مثل تولید خمیر دندان به‌کار برود. کیفیت این محصول در صنعت داروسازی اهمیت زیادی دارد و شما می توانید حتی کربن فعال برای مصارف بهداشتی را از داروخانه ها تهیه کنید. قدرت جدب این محصول به قدری کاربردی است که حتی از آن برای تهیه شامپو و ماسک های پاکسازی پوست نیز استفاده می شود.

7- پتروشیمی

برای ذخیره‌سازی گاز و یا حذف گازهای خطرناک در بسیاری از صنایع و البته پتروشیمی می‌ توان از کربن اکتیو استفاده کرد. خرید کربن فعال و استفاده از آن در پتروشیمی رواج بسیار زیادی دارد. این محصول می‌ تواند در شرایط خلا و دمای بالا، میزان بسیار زیادی از گاز را به خود جذب کند. شاید فکر کنید که با اتصال گازهای خطرناک به کربن ممکن است مشکلات زیادی برای محیط زیست ایجاد شود. با این حال، باید بدانید که تنها با قرار دادن کربن اکتیو در دمای بسیار بالا می‌ توان این گازهای خطرناک را جدا کرد. در این صورت مشکلی برای محیط اطراف ایجاد نخواهد شد.

عملکرد جذب کربن فعال

بعد از کمی مطالعه در مورد کربن‌ ها، متوجه می‌ شوید که اولین و مهم‌ ترین ویژگی این ماده شیمیایی به قابلیت جذب سطحی آن مربوط است. به همین دلیل در این بخش به بررسی قابلیت و امکان جذب سطحی کربن‌ ها می‌ پردازیم. به صورت کلی جذب می‌ تواند به دو روش جذب در داخل ماده و جذب سطحی انجام شود. کربن اکتیو نوعی از مواد شیمیایی است که با استفاده از آن می‌ توان آلاینده‌ ها را با جذب سطحی از بین برد.

ساختار این محصول به صورتی است که ماده‌ ای متخلخل محسوب می‌ شود که در بهبود کارکرد آن تا حد زیادی تاثیرگذار است. در واقع متخلخل بودن کربن باعث می‌ شود که بیشترین سطح ممکن را داشته باشد.

روش‌های تولید و احیای کربن اکتیو

کربن فعال یک ماده جاذب با ساختار متخلخل است که از مواد غنی از کربن مانند زغال سنگ، چوب، بامبو و پوسته نارگیل تولید می‌شود. روش تولید کربن اکتیو به صورتی است که باید کربن را در شرایط خلا و بدون اکسیژن بسوزانید. کربن فعال شده از محصولات بر پایه گیاهی، عملکرد بهتری برای استفاده در صنایع مختلف دارد. برای مثال استفاده از کربن اکتیو پایه گیاهی می‌ تواند از ورود آلاینده‌ ها به آب جلوگیری کند. به همین دلیل توصیه می‌ شود در صنعت تصفیه آب محصول بر پایه گیاهی استفاده کنید.

 تولید کربن فعال به دو روش اصلی فیزیکی (حرارتی) و شیمیایی انجام می‌شود، که هر کدام ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند. برای توسعه ساختار متخلخل، دمای فعال‌سازی و زمان دو پارامتر مهم هستند که باید در طی فرایند تولید، احیا و فعال سازی کربن در نظر گرفته شوند. گزارش شده است که این پارامترها با حجم منافذ مطابقت دارند، اما با بازده کربن فعال همبستگی معکوس دارند.
 

تولید کربن فعال به روش فیزیکی

 در روش فیزیکی یا حرارتی، ماده اولیه ابتدا تحت فرآیند کربن‌سازی قرار می‌گیرد، که طی آن در دمای بین 600 تا 900 درجه سانتی‌گراد و در اتمسفر بی‌اکسیژن، کربن‌زایی می‌شود. سپس، فرآیند فعال‌سازی با اکسیداسیون جزئی در دمای 600 تا 1200 درجه سانتی‌گراد و با استفاده از بخار یا هوا یا  CO2انجام می‌شود، که باعث ایجاد منافذ در ساختار کربن می‌شود. بخار سریعتر کار می کند و به ایجاد منافذ بزرگتر کمک می کند، در حالی که CO2 به صورت آهسته تری منافذ جدید را در ساختار کربن ایجاد می کند. اگرچه بخار سریعتر است، CO2 کنترل بهتری را در دماهای بالا ارائه می دهد و در برخی موارد آن را به گزینه ای ارجح تبدیل می کند. این روش، به دلیل نیاز به دمای بالا و زمان طولانی‌تر، معمولاً در تولید کربن فعال با خواص خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد که طی آن منافذ موجود با سوزاندن دیواره‌های بین منافذ به اندازه بزرگی گشاد می‌شوند. در واقع هدف از فعال سازی کربن به روش فیزیکی باز کردن منافذ در بیوچار( زیست توده های گیاهی کربن)، افزایش سطح و تخلخل آن است. با این حال، این روش اغلب منجر به بازده و کیفیت کمتری در کربن نسبت به روش فعال سازی شیمیایی می شود.

 

تولید کربن فعال به روش شیمیایی

تولید کربن به روش شیمیایی می تواند در یک یا دو مرحله انجام شود. در روش شیمیایی تک مرحله ای، ماده اولیه با استفاده از مواد شیمیایی مانند اسید فسفریک، کلرید روی، یا هیدروکسید پتاسیم، آغشته می‌شود و همان زمان در دمای پایین‌تر، معمولاً بین 250 تا 600 درجه سانتی‌گراد، فعال‌سازی می‌شود. این روش به دلیل دمای پایین‌تر و زمان کوتاه‌تر مورد نیاز، تولید کربن فعال با کیفیت بالاتر و منافذ میکروسکوپی بیشتر را ممکن می‌سازد. روش شیمیایی به دلیل این مزایا، در بسیاری از کاربردهای صنعتی ترجیح داده می‌شود. در فرآیند دو مرحله‌ای، ابتدا ماده تا دمای 400 تا 600 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود تا بیوچار تولید شود و سپس از نظر شیمیایی فعال می‌شود. فعال سازی شیمیایی می تواند به سه روش فعال سازی بازی، اسیدی یا خنثی انجام شود.

تولید کربن فعال از ضایعات: از هر ماده ای که بر پایه کربن است و كمترين درصد مواد غيرآلي را دارا باشد، از جمله تکه ها و تراشه های چوب، هسته میوه و ضایعات کشاورزی، خاک اره و ضایعات کاغذ، می توان در تولید کربن فعال استفاده کرد. علاوه بر توجه به پارامترهایی چون قیمت موارد و مدت زمانی که این مواد قابل نگهداری هستند، توانایی ضایعات طی مراحل تولید کربن و فعال سازی آن نیز قابل توجه است. مراحل تبدیل ضایعات به کربن فعال همچون مراحل اصولی تولید این محصول یعنی اول کربنیزه کردن و سپس فعالسازی ماده است.

برترین برندهای کربن فعال

کربن فعال با تنوع بالایی بر اساس برند تولید می‌ شود. سطح کیفی برندهای مختلف با هم متفاوت است. هر مدل از این محصول برای کاربرد خاصی مورد استفاده قرار می‌ گیرد. به همین خاطر اگر متناسب با کاربرد و نیاز خود دست به انتخاب نزنید، با مشکل مواجه خواهید شد. با توجه به این موضوع، برای خرید این محصول باید برند را مورد بررسی قرار دهید. به همین دلیل در ادامه به بررسی ویژگی‌ های بهترین برندهای کربن فعال در ایران می‌ پردازیم.

کربن‌های فعال موجود در بازار از برندهای متنوع سوئدی، هلندی، چینی و ایرانی و کیفیت‌های متفاوت هستند. کمپانی سوئدی جاکوبی (Jacobi) بزرگترین و مشهورترین شرکت تولید کننده کربن فعال جاکوبی در اروپا است.

کربن اکتیو جاکوبی (Jacobi)

کربن اکتیو جاکوبی با بالاترین سطح کیفی تولید شده است. این موضوع باعث می‌ شود در سراسر جهان و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار بگیرد. کربن فعال جاکوبی دارای ویژگی‌ هایی است که یکی از مهم‌ ترین آن ها، داشتن تنوع بالا برای استفاده در صنایع مختلف است. به صورت کلی برای کاربردهای مختلف می‌ توانید مدل مناسب خود را پیدا کنید. با این حال قبل از خرید کربن فعال جاکوبی باید ویژگی و کاربردهای محصول را مورد بررسی قرار دهید. به صورت کلی کاربردهای کربن جاکوبی شامل کربن‌ های جاکوبی Aquasorb، Goldsorb، Petrosorb و Colorsorb می‌ شوند.

محصولات این کمپانی در صنایع مهمی مانند تصفیه آب، رنگ زدایی از قند و شکر و همچنین بازیافت طلا کاربرد وسیعی دارند. کربن فعال جاکوبی از بهترین مواد خام اولیه و در گریدهای مختلف تولید شده‌ است که پرکاربردترین گرید آن ها در ایران، کربن فعال گرید 1000 Aquasorb و 2000 Aquasorb هستند. کربن فعال گرانول جاکوبی مدل 1000 Aquasorb محصولی بسیار مقرون به صرفه از شرکت جاکوبی است که از زغال سنگ بیتمنس (Bituminous) با خلوص عالی تولید شده است. این محصول بین جذب سطحی و حمل و نقل منافذ تعادل مطلوبی ایجاد کرده و در دامنه وسیعی از مصارف صنعتی در تصفیه آب عملکرد مطلوبی را از خود نشان می‌ دهد. این مدل نسبت به کربن فعال جاکوبی 2000 Aquasorb کاربرد گسترده‌ تری دارد.

کربن اکتیو ادلر (Adler)

کربن اکتیو ادلر یکی دیگر از برندهای با کیفیت موجود در ایران است. این کربن انواع و مدل‌ های متفاوتی برای استفاده در صنایع مختلف دارد. یکی از مهم‌ ترین موارد استفاده از کربن اکتیو ادلر در صنعت تصفیه آب و از بین بردن آلاینده‌‌ های آب است. از این مدل کربن می‌ توانید برای تصفیه گاز هم استفاده کنید.

کربن اکتیو پریمیوم (Premium)

این مدل کربن اکتیو، دارای جذب سطحی بالایی است که باعث حذف حداکثری آلاینده‌ هایی مثل فلزات سنگین، کلر و ... در آب می‌ شود. این ماده می‌ تواند بو، رنگ و طعم آب را از بین ببرد که در افزایش سطح کیفی آب تاثیر زیادی دارد.

مهم‌ترین کاربرد کربن فعال پریمیوم در صنعت تصفیه آب و پیش تصفیه دستگاه تصفیه آب صنعتی است. ورود کلر در ممبران RO می‌تواند باعث خرابی آن شود، به همین دلیل از کربن در واحد پیش تصفیه استفاده می‌ شود تا از بروز مشکل در ساختار سیستم جلوگیری شود.

برای ساخت کربن اکتیو از چه مواد اولیه‌ ای استفاده می‌ شود؟

نوع ماده اولیه‌ ای که برای ساخت کربن اکتیو به‌کار می‌ رود، می‌ تواند تا حد زیادی در عملکرد آن موثر باشد. برای ساخت این نوع کربن از مواردی زیر استفاده می‌ شود:

• زغال سنگ و تورب
• چوب
• پوست نارگیل
• پوست پسته، گردو و بادام

در ادامه به صورت دقیق‌ تر انواع کربن اکتیو را بر اساس نوع ماده اولیه استفاده شده برای ساخت آن بررسی می‌ کنیم.

کربن اکتیو بر پایه گیاهی

برای اینکه بتوان از کربن اکتیو در صنعت تصفیه آب بدون ایجاد هر گونه آلایندگی برای آب استفاده کرد، بهتر است نوع مواد اولیه آن گیاهی باشد. این موضوع باعث افزایش حداکثری کیفیت آب شده و هیچ نوع آلاینده‌ ای را به آب وارد نمی‌ کند. به همین دلیل برای تولید کربن اکتیو معمولا از پوست نارگیل استفاده می‌ شود.

کربن اکتیو تولید شده بر پایه مواد گیاهی مثل پوست نارگیل دارای کمترین میزان گرد و غبار است. این نوع کربن، به دلیل داشتن حفره‌ های ریز، عملکرد بسیار مطلوبی را هم از نظر جذب مواد آلی دارد. با توجه به این، می‌ توان تصور کرد که استفاده از این نوع کربن تا چه اندازه در بهبود عملکرد سیستم‌ های تصفیه آب تاثیرگذار است.

نکته اینجاست که کربن اکتیو تولید شده با پوست نارگیل یا پسته و بادام، قیمت بالاتری دارد. با این حال به دلیل اثربخشی بالا، بسیاری از افراد استفاده از آن را در سیستم تصفیه آب ترجیح می‌ دهند.

کربن اکتیو را می‌ توان از چوب هم تهیه کرد. این نوع کربن به دلیل داشتن دقت کمتر، معمولا در تصفیه آب مورد استفاده قرار نمی‌ گیرد. ساختار کربن بر پایه چوب، الیافی است و کاربردهای ویژه‌ ای به دلیل نوع ساخت و مواد اولیه آن دارد. نکته‌ ای که کاملا مشخص است، به‌ کارگیری این نوع کربن در صنعت تصفیه آب به هیچ عنوان توصیه نمی‌ شود.

ویژگی‌ های مختلف کربن اکتیو

در تولید کربن فعال پایه گیاهی می‌ توان از زغال پوسته نارگیل استفاده کرد که در صورت تماس با آب هیچ نوع ماده شیمیایی مضری تولید نمی‌ کند. خواص کربن اکتیو پس از تولید معمولاً بر اساس میزان فعالیت واکنش‌‌ پذیری و ویژگی‌ های فیزیکی آن سنجیده می‌ شود. معمولا کربن اکتیو با ویژگی‌ های خاصی ارائه شده و مورد استفاده قرار می‌ گیرد. توجه و بررسی این موارد برای خرید کربن اکتیو به طور ویژه‌ ای حائز اهمیت است. در ادامه برخی از این عوامل را بررسی می‌ کنیم:

ساختار منافذ

منافذ کربن فعال مختلف، می‌ تواند تفاوت زیادی داشته باشد. روش تولید و نوع ماده اولیه در ساختار منافذ تاثیرگذار است. ساختار منافذ در عملکرد آن تاثیر زیادی دارد.

میزان سختی

میزان سختی کربن فعال مقاومت آن را در برابر سایش نشان می‌ دهد. نوع ماده اولیه به‌کار رفته برای تولید کربن می‌ تواند در میزان سختی آن تاثیرگذار باشد. در بین انواع کربن اکتیو، کربنی که از پوسته نارگیل تولید می‌ شود، استحکام بالایی دارد. با توجه به همین اگر مقاومت بالای سختی را در نظر دارید بهتر است از محصول بر پایه گیاهی استفاده کنید.

شاخص ساییدگی و سختی کربن فعال در واقع بیانگر مقاومت کربن در برابر ساییدگی و حفظ استحکام و ساختار آن است. این ویژگی کربن به میزان بالایی به نوع ماده اولیه و میزان فعالیت و واکنش پذیری آن وابسته است.

خواص جذبی

این موضوع به عواملی مثل ظرفیت جذب، سرعت جذب و اثربخشی بستگی دارد. در بخش مشخصات کربن اکتیو می‌ توان خواص جذبی را از طریق عدد یدی، مساحت سطح و فعالیت تتراکلرید کربن بررسی کرد.

چگالی ظاهری

چگالی ظاهری بالای کربن فعال بیانگر کیفیت مطلوب آن بوده و معمولاً دارای مقداری در محدوده 2000 تا 2100 کیلوگرم بر متر مکعب است. از آن جایی که کربن اکتیو ساختاری متخلخل و میزان فضای خالی بالایی دارد بنابراین چگالی واقعی آن کمتر از 400 تا 500 کیلوگرم بر متر مکعب است. این ویژگی بیانگر چگالی کربن در بالاترین بازده تراکم است و برحسب واحدهای gcc یا Ibs/cf گزارش می‌ شود.

میزان رطوبت

محصولاتی که دارای رطوبت فیزیکی بین 3 تا 6 درصد هستند، کیفیت مطلوبی دارند. توجه به میزان رطوبت کربن به همین دلیل حائز اهمیت است. میزان رطوبت کربن اکتیو بیانگر میزان آبی است که در شرایط محیطی مطلوب به شکل فیزیکی با کربن اکتیو پیوند ایجاد کرده است. جهت عملکرد مطلوب این محصول، میزان رطوبت مجاز آن معمولاً در بازه تا 6 درصد است.

میزان خاکستر

پایین بودن مقدار خاکستر می‌ تواند نشان‌ دهنده کیفیت محصول باشد. با توجه به این، بهتر است محتوای خاکستر را مورد بررسی قرار دهید. این موضوع در قیمت محصول نیز تاثیرگذار است. در واقع هر چقدر محتوای خاکستر در کربن بیشتر باشد قیمت آن افزایش پیدا می‌ کند.

این ویژگی نشان دهنده میزان مواد غیر کربنی موجود در کربن فعال است، زیرا همه مواد پایه کربن حاوی مقدار اندکی خاکستر هستند که این میزان به نوع و ترکیب آن ها بستگی دارد. برای مثال کربن اکتیو تولید شده از پوسته نارگیل دارای میزان بالاتری فلزات قلیایی خاکی است. در عین حال، کربن بر پایه زغال، حاوی مقدار فلزات سنگین بالاتری است.

تشکیل خاکستر معمولا سبب کاهش میزان فعالیت کلی کربن و عملکرد آن می‌ شود، باید توجه داشت که سطح خاکستر محلول در اسید یا آب از خاکستر کل اهمیت بیشتری دارد. کربن‌ های فعال با سطح خاکستر محلول پایین معمولا در مصارف دریایی و تولید آب تازه مورد استفاده قرار می‌ گیرند. زیرا این کربن از رشد گیاهان و جلبک‌‎ ها در آب و نیز مسمومیت با فلزات سنگین ممانعت می‌ کند. استاندارد مورد استفاده در اندازه‌ گیری سطح خاکستر کربن فعال، استاندارد بین المللی 2866-2011 ASTMD است.

مقدار pH

بررسی مقدار pH با توجه به شرایط محیطی و نوع سیستم تصفیه آب، اهمیت زیادی دارد.

اندازه ذرات

فیلتر پذیری و عملکرد کربن اکتیو تا حد زیادی به اندازه ذرات بستگی دارد. معمولا توصیه می‌ شود کربنی را خریداری کنید که دارای اندازه ذرات کوچک‌ تری است.

عدد ملاس (Molasses number)

عدد ملاس در واقع شاخصی است که میزان توانایی کربن فعال در جذب مولکول‌ هایی با ابعاد بزرگتر از 2 نانومتر (20 آنگستروم) را نشان می‌ دهد.

عدد تانین (Tannin number)

این ویژگی کربن معمولاً بر اساس تعداد قسمت در یک میلیون اندازه‌ گیری می‌ شود و نشانگر توانایی کربن فعال در جذب مخلوط مولکول‌ های بزرگ و متوسط است.

عدد متیلن بلو (Methylene blue number)

این شاخص بیانگر توانایی کربن اکتیو در جذب مولکول‌ هایی با ابعاد متوسط است.

کلر زدایی

یکی از پارامترهای مهم ارزیابی کلر موجود در آب، نیمه عمر کلرزدایی است. این ویژگی در واقع نشانگر میزان راندمان حذف کلر توسط کربن است. طول نیمه عمر کلرزدایی نشان دهنده عمق مورد نیاز کربن جهت کاهش سطح کلریک موجود در سیال از میزان 5 به 5.3 قسمت در میلیون است. به بیانی روشن‌ تر، کربن فعال دارای نیمه عمر پایین‌ تر، عملکرد و بازده بالاتری را از خود نشان می‌ دهد.

فعالیت تتراکلریدی کربن فعال (Carbon tetrachloride activity)

کربن تتراکلرید ماده ‎ای بسیار سمی است. این ماده به سرعت به بخار تبدیل شده و استنشاق آن بسیار خطرناک است. میزان جذب بخار تتراکلرید کربن اشباع شده پارامتر مهمی است که برای تعیین میزان تخلخل و اکتیویته کربن اندازه گیری می‌ شود.

پرکاربردترین مدل‌ های کربن اکتیو جاکوبی (Jacobi)

برخی از مدل‌ های کربن فعال جاکوبی دارای کاربرد بالایی در صنایع مختلف هستند، که برخی از آن ها شامل موارد زیر می‌ شوند:

• کربن اکتیو جاکوبی (Jacobi) مدل Aquasorb 1000: این کربن، جذب سطحی بالا و استحکام مکانیکی مطلوبی دارد. کربن فعال جاکوبی مدل Aquasorb 1000 را در صنعت تصفیه آب به‌کار می‌ برند؛ زیرا عملکرد بسیار مناسبی هم برای حذف آلاینده‌ هایی مثل ترکیبات آلی، کلر، طعم و بوی بد آب دارد.
• کربن اکتیو جاکوبی (Jacobi) مدل Aquasorb 2000: این کربن از مواد اولیه گیاهی تولید شده و هیچ نوع ماده شیمیایی مضری را به آب وارد نمی‌ کند. کربن اکتیو جاکوبی مدل Aquasorb 2000، توسط کمپانی جاکوبی سوئد تولید شده است که یکی از بزرگ‌ ترین و معتبرترین تولید کننده‌ های مواد شیمیایی در سطح جهانی است.

مقایسه کربن جاکوبی 1000 و 2000

این دو محصول برتر کمپانی سوئدی جاکوبی را می‌ توان از سه منظر با یکدیگر مقایسه کرد:

• چگالی: Jacobi Aquasorb 2000 یک جاذب با چگالی بالاتر از Jacobi Aquasorb 1000 است. این بدان معنی است که Jacobi Aquasorb 2000 می‌ تواند آلاینده‌ های آلی بیشتری را در واحد حجم در خود نگه دارد.
• ساختار منافذ: Jacobi Aquasorb 2000 ساختار منافذ بزرگتری نسبت به Jacobi Aquasorb 1000 دارد. این بدان معنی است که Jacobi Aquasorb 2000 در حذف مولکول های بزرگتر آلاینده های آلی بهتر است.
• عملکرد: Jacobi Aquasorb 2000 عملکرد کمی بهتر از Jacobi Aquasorb 1000 در حذف آلاینده‌ های آلی از آب دارد.

مش‌ های متداول کربن اکتیو جاکوبی

محصولات کربن اکتیو کمپانی جاکوبی (Jacobi) در سه نوع کربن پودری، گرانول و میله‌‌ ای تولید شده و بر اساس مش‌ های استاندارد ASTM انواع زیر را دارند:

• کربن فعال گرانول مش 20*50 (0.35 تا 0.85 میلی متر)
• کربن فعال گرانول مش 8*30 (0.60 تا 2.36 میلی متر)
• کربن فعال گرانول مش 8*20 (0.85 تا 2.36 میلی متر)
• کربن فعال گرانول مش 8*16 (1.18 تا 2.36 میلی متر)
• کربن فعال گرانول مش 12*14 (0.425 تا 1.70 میلی متر)
• کربن فعال پودری مش 200 (0.074 میلیمتر)

کربن گرانول جاکوبی مش 8*30 دارای ذراتی با قطر 0.60 تا 2.36 میلی متر است و پرکاربردترین مش کربن محسوب می‌ شود. این مش کربن فعال عمدتا برای استفاده در فاز مایع تولید می‌ شود. برخلاف انواع دیگر محصولات این کمپانی، کربن‌ فعال میله‌ ای جاکوبی تنها بر اساس قطر ذرات خود در محدوده 1.5 تا 6 میلی متر نام‌ گذاری می‌ شود.

کاربردهای کربن اکتیو بر اساس مش آن ها

کاربردهای مهم کربن فعال بر اساس مش و اندازه ذرات مختلف شامل موارد زیر می‌ شود:

• تصفیه گاز: فیلترهای کربن فعال کاربرد وسیعی در واحدهای تصفیه گاز دارند. در میان مش‌ های متنوع کربن فعال، استفاده از مش های 7*50 و 8*30 جهت تصفیه گاز در واحدهای صنعتی مناسب‌ تر است.
• تصفیه آب: پرکاربردترین نوع کربن فعال در فاز تصفیه آب، مش‌ هایی با سایز 8*30 و 12*40 است که به علت ایجاد تعادل مناسب بین پارامترهایی مثل سایز مساحت و افت فشار در کربن اکتیو گرانوله کاربرد بیشتری دارند. علاوه‌ بر این، از کربن اکتیو گرانوله در سایزهای 8*20 و 20*40 نیز در فاز مایع استفاده می‌ شود.

کاربردهای مهم این نوع کربن در فاز تصفیه آب، معمولا برای جداسازی رنگ، بو، طعم و ناخالصی‌ هایی مثل برخی فلزات سنگین محلول است.

• تصفیه بخار: کربن اکتیوی که عمدتا در فاز بخار مورد استفاده قرار می‌ گیرد، دارای سطح فعالی در محدوده 1000 تا 2000 متر مربع بر گرم است. این کربن فعال ذرات بزرگتر، متراکم‌ تر و مستحکم‌ تری دارد. مش‌ های متداول این کربن اکتیو معمولا 4*6، 4*8 و 4*10 است.
• فیلترهای کارتریج: در فیلترهای تصفیه آب کارتریجی معمولا کربن با اندازه 20*50 و 12*40 استفاده می‌ شود.
• مصارف عمومی: مش‌ های 12*40 و 8*30 کربن فعال در مقایسه با سایزهای دیگر برای استفاده در مصارف عمومی انتخاب مناسب‌ تری محسوب می‌ شوند. مصارف عمومی مواردی مثل تولید ماسک، بازیافت طلا و ... هستند.

فیلتر کربن فعال

تمام مواد آلی موجود در آب، ساختاری دارند که موجب کدورت، بو و طعم نامطبوع و تاثیر منفی بر کیفیت آب خواهند شد. فیلتر کربنی به دلیل دارا بودن کربن اکتیو قادر است که پس از واکنش با مواد آلی به میزان بالایی این آلاینده‌ ها را به خود جذب کند.
از فیلتر کربن اکتیو معمولا به عنوان فیلتر پیش تصفیه دستگاه تصفیه آب صنعتی استفاده می‌ شود. شکل و جنس فیلتر کربنی مشابه فیلتر شنی است و اجزای مهم آن شامل یک مخزن، شیر ورودی و خروجی سیلیس و کربن اکتیو می‌ شوند. بدنه اصلی این فیلتر معمولا از جنس فلزی (استیل) یا FRP فایبرگلاس) ساخته شده است.

نکته مهمی که جهت راه اندازی فیلتر کربنی باید به آن توجه شود این است که در این فیلتر علاوه‌ بر کربن فعال از سیلیس نیز استفاده می‌ شود که در جذب مواد جامد موجود در آب نقش مهمی را ایفا می‌ کند. به این منظور درون مخزن فیلتر ابتدا لایه‌ ای از سیلیس ریخته شده و روی آن را با کربن فعال می‌ پوشانند.

راهنمای خرید کربن فعال

برای خرید کربن فعال بهتر است برخی نکات و پارامترهای مهم را در نظر بگیرید. بررسی این نکات می‌تواند از بروز هرگونه مشکل در هنگام خرید جلوگیری کند. در واقع با رعایت این پارامترها می‌توانید از مناسب بودن کربن اکتیو برای کاربرد مورد نظر خود اطمینان پیدا کنید. موارد زیر از مهم‌ترین عواملی هستند که برای خرید کربن فعال باید بررسی نمایید:

1. اولین و مهم‌ترین نکته، انتخاب برند است. سطح کیفی برندهای مختلف کربن اکتیو متفاوت است. کیفیت کربن می‌تواند عملکرد سیستم را تحت تاثیر قرار دهد. به همین دلیل توصیه می‌شود به این نکته توجه داشته باشید.
2. مشخصات فنی کربن اکتیو حاوی پارامترهای موثر در عملکرد آن است. در واقع با بررسی مشخصات است که می‌توانید متوجه کاربرد محصول شوید. با توجه به این نکته مشخصات فنی را مورد بررسی قرار داده و در ادامه مدل مناسب با کاربرد مورد نظر خود را پیدا کنید.
3. در ادامه باید به این نکته توجه کنید که با خرید از فروشگاه‌های معتبر می‌توان از اصل بودن و سطح کیفی بالای محصول اطمینان پیدا کرد. به همین دلیل خرید کربن فعال از فروشگاه‌های معتبر هم اهمیت زیادی دارد.

قیمت کربن فعال به عوامل مختلفی مثل برند و سطح کیفی، مدل و نوع بستگی دارد. بهای این محصول با توجه به نوسانات قیمت ارز و وارداتی بودن آن مشخص شده نیست. با توجه به این موضوع برای دریافت لیست قیمت این محصولات باید از طریق تماس تلفنی با کارشناسان فروش در ارتباط باشید. کارشناسان می‎‌توانند لیست قیمت کربن فعال را به صورت بروز در اختیار شما قرار دهند.