كربن تصفيه آب چيست؟

 كربن تصفيه آب( كربن فعال) يكي از مواد ساده اي است كه در زندگي به وفور يافت مي شود، اما تعداد كمي از ما ممكن است بدانيم كه كربن فعال به طور گسترده اي براي نقش بسيار مهمي در زمينه پزشكي و سيستم ها كاربرد دارد. سيستم تصفيه آب امروزه مهم است. ساختار كربن فعال، خواص فيزيكي و مكانيكي چيست كه اينقدر كاربرد دارد؟

كربن فعال (كربن تصفيه آب) يكي از مواد با ساختار مولكولي زغال چوب است كه براي تشكيل ماده اي با ساختار خاص به منظور افزايش سطح تماس سطح زغال چوب با مولكول هاي شيميايي در آب و جذب مقدار زيادي از آن، عمل آوري مي شود. كربن فعال را مي توان از منابع مختلفي از مواد مانند پودر زغال سنگ (شكل آمورف)، كريستال هاي زغال سنگ، خاكستر، پوسته نارگيل يا حتي چوب تهيه كرد.

در سيستم هاي تصفيه آب، كربن فعال به 3 شكل اصلي اعمال مي شود:

فرم پودري: در حالت پودري از كربن فعال براي فيلتر كردن بوها، فيلتر رنگ ها، فيلتر چربي هاي محلول در آب استفاده مي شود اما در اين حالت كربن فعال به راحتي شسته مي شود.به دليل عملكرد ناپايدار، كربن فعال به صورت كمكي در سيستم هاي بزرگ تصفيه آب اعمال مي شود.

كربن فعال گرانولي: متشكل از ذرات كوچك زغال سنگ و در حالت ذرات كربن فعال با ساختاري پايدارتر از پودر، زغال سنگ دانه اي عمدتاً در سيستم هاي تصفيه آب خانگي استفاده مي شود سيستم تصفيه آب خانگي، سيستم تصفيه آب لوله كشي قوطي زغال سنگ دانه اي بوها را فيلتر كنيد، آب آلوده را تصفيه كنيد، اما اين ساختار واقعا پايدار نيست اگر جريان آب سرعت زيادي داشته باشد، اثر فيلتر كيفيت خوبي نخواهد داشت.

فرم ميله اي:  اين بهترين ساختار زغال سنگ و موثرترين فيلتر آب است كه امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار مي گيرد.در حالت بازيابي جريان آب كثيف عبوري از ناخالصي هاي كثيف حفظ مي شود. حالت بلوك كربن فعال داراي ساختار بسيار محكمي است، بنابراين دوام بالايي دارد و كارايي كل سيستم فيلتراسيون را افزايش مي دهد.

مكانيسم فيزيكوشيميايي كربن فعال:

مكانيسم فيزيكي: هنگامي كه آب آلوده به لطف سوراخ هاي ريز در ساختار زغال چوب از هسته فيلتر كربن فعال عبور مي كند، ناخالصي هاي موجود در آب به دام مي افتد.

مكانيسم جذب: با ساختار ويژه سطح مولكول زغال چوب، مواد شيميايي و ناخالصي هاي محلول در آب را جذب كرده و در داخل فيلتر نگه مي دارد. كربن فعال با ويژگي «عدم جذب آب» اما «جذب چربي» بر بسياري از مواد شيميايي حاوي كلر، بنزن يا مواد شيميايي صنعتي محلول در آب تأثير قوي دارد.

5 عامل موثر بر كيفيت فيلتر كربن فعال

1. ماهيت آب تصفيه شده چيست؟
2. تركيب ناخالصي هاي موجود در آب
3. سطح PH منبع آب
4. سرعت منبع آب تأثير بسزايي در كيفيت جريان آب دارد
5. خواص فيزيكي آب تصفيه شده.

نكاتي در مورد استفاده از كربن فعال در تصفيه آب

– كدام عنصر فيلتر براي تعيين كيفيت منبع آب استفاده مي شود؟ براي استفاده موثرتر، استفاده از كربن فعال بلوك بهينه ترين است زيرا سطح بالاتر "غلظت" باعث جلوگيري و جذب بهتر ناخالصي ها مي شود.

– زمان تماس جريان آب با زغال سنگ نقش تعيين كننده اي در منبع آب دارد، هر چه فيلتر آب طولاني تر باشد اثربخشي آن بيشتر است. اين بستگي به سرعت جريان آب و اندازه لوله فيلتر دارد.

- كربن فعال پس از جذب "نه" مقدار ناخالصي اشباع شده و در نتيجه ديگر فيلتر موثر نخواهد بود. پس از يك زمان معين، عنصر فيلتر بايد تعويض شود تا از بالاترين راندمان فيلتر اطمينان حاصل شود. زمان استفاده از المنت فيلتر به منبع آب خانگي شما بستگي دارد، بنابراين بايد با شركتي كه محصول فيلتر آب را براي شما تهيه مي كند مشورت كنيد.

– از استفاده از آب گرمي كه از هسته فيلتر كربن فعال عبور مي كند خودداري كنيد زيرا آب گرم حلاليت ناخالصي ها را افزايش مي دهد، توانايي "فعال" ناخالصي ها را افزايش مي دهد و باعث مي شود كربن فعال توانايي جذب موثر خود را كاهش دهد.

بازدید : 0

طرز تهيه كربن فعال در خانه

اغلب از ما مي پرسند: لطفا براي من توضيح دهيد كه چگونه زغال فعال در خانه درست كنم. براي ساخت كربن فعال، ابتدا بايد بدانيد كه دو روش اصلي فعال سازي وجود دارد . فعال سازي با بخار و فعال سازي شيميايي. فعال سازي شيميايي را نبايد با اسيد شسته يا اشباع شيميايي اشتباه گرفت. كربن فعال نسبتا خوب  با مساحت 1000 متر مربع در گرم، 125 هكتار سطح در هر پوند خواهد داشت.

ساخت زغال چوب فعال با بخار

فعال سازي با بخار در درجه اول براي زغال اكتيو و زغال سنگ نارگيل استفاده مي شود.

در توليد زغال فعال با بخار، ابتدا پوسته يا زغال نارگيل حرارت داده مي شود تا ذغال توليد شود. سپس اين ذغال در يك كوره در دماي بالاي 1700 درجه تا 1800 درجه فارنهايت با بخار در غياب اكسيژن "فعال مي شود". در فرآيند فعال‌سازي بخار، تمام تركيبات فرار حذف مي‌شوند و در همان زمان لايه‌هاي بعدي اتم‌هاي كربن جدا مي‌شوند، منافذ داخلي موجود بزرگ‌تر مي‌شوند و يك اسكلت كربني باقي مي‌ماند. واكنش كربن + بخار منجر به توليد گاز هيدروژن و مونوكسيد كربن C+H2O=H2+CO  مي شود. همانطور كه گاز مونوكسيد كربن خارج مي شود، اتم هاي كربن را با خود مي برد هنگامي كه زغال چوب فعال خنك شد، براي حذف محتواي خاكستر محلول، ممكن است يا با آب شسته شود* (كه به آب زيادي نياز دارد) يا با اسيد شسته شود (براي حذف محتواي خاكستر محلول در اسيد ) و سپس به طور مكرر با آب شستشو داده شود تا اثري از محلول اسيد از بين برود.

به دليل دماهاي بسيار بالاي مورد نياز براي فعال سازي بخار (600 - 1200 درجه سانتيگراد)، دمايي كه نمي توانيد در اجاق معمولي (260 درجه سانتيگراد) بدست آوريد، اين روش فقط به فناوري صنعتي محدود مي شود.

ساخت كربن فعال شيميايي

فعال سازي شيميايي همان نتيجه نهايي را ايجاد مي كند - يك سطح داخلي بسيار افزايش يافته - اما از يك محلول شيميايي براي جويدن ساختار داخلي استفاده مي كند. به طور معمول زغال چوب فعال با پايه چوب به صورت تجاري با استفاده از گرما (450 تا 900 درجه سانتيگراد) و اسيد فسفريك ساخته مي شود. اين فرآيند «فعال‌سازي» منجر به ايجاد يك سطح عظيم مي‌شود - در حدود 600 تا 1200 متر مربع در هر گرم (m2/g)، بسته به مواد خام مورد استفاده و فرآيند. يك بار ديگر مدل صنعتي يك جوجه گردان فولادي بزرگ است. چوب ممكن است ابتدا به صورت پيروله شود، سپس ذغال با اسيد فسفريك اشباع شود، و سپس با گرم كردن مجدد كنترل شده براي افزايش فرسايش شيميايي اتم‌هاي كربن، و سپس يك چرخه شستشوي دقيق براي حذف اسيد انجام شود. اين فرآيند گاهي اوقات ترجيح داده مي شود زيرا به حرارت و زمان كمتري نياز دارد.

خودتان زغال فعال بسازيد

يك بار ديگر، برخي مي خواهند ببينند كه آيا مي توانند زغال چوب فعال شيميايي در مقياس حياط خلوت بسازند يا خير. در YouTube.com چند كارآفرين جدي پيدا خواهيد كرد. در حالي كه روش آنها به اندازه كافي ساده به نظر مي رسد، استفاده از مواد شيميايي مختلف دعوتي براي تصادفات به نظر مي رسد. برخي از پيشنهادات آنها براي مواد شيميايي عبارتند از (اسيد سولفوريك)، اسيد كلريدريك (معروف به اسيد مورياتيك كه در فروشگاه هاي سخت افزاري براي خوردن بتن از آجر فروخته مي شود)، اسيد نيتريك، پتاسيم يا هيدروكسيد سديم (بسيار سوزاننده)، كلسيم يا كلريد روي ( نمك هاي پايدارتر)... سپس تركيب خسته كننده درمان، گرم كردن، و شستشوي گسترده براي حذف مواد شيميايي باقيمانده وجود دارد. گرماي مورد نياز (450 تا 900 درجه سانتيگراد)، اگرچه بسيار كمتر از گرماي فعال با بخار (600 - 1200 درجه سانتيگراد) است، اما هنوز هم بسيار بيشتر از يك اجاق معمولي است.

اما، به مواد شيميايي برگرديم. ماده شيميايي انتخابي اسيد فسفريك (يك اسيد نسبتا ضعيف) است. با اين حال، با توجه به دماهاي بالاي مورد نياز براي هدايت فرآيند فعال‌سازي، (دماهايي بسيار بالاتر از آنچه مي‌توانيد در اجاق‌هاي خانگي به دست آوريد) اثر فرسايش توليد شده توسط هر يك از مواد شيميايي مختلف تا حد زيادي كاهش مي‌يابد و محصول نهايي فقط اندكي خواهد بود. بهتر از زغال چوب خام اما ممكن است آسيب جدي وجود داشته باشد. به عنوان مثال، نتايج احتمالي واكنش اسيد هيدروكلريك با كربن عبارتند از:

تتراكلريد كربن (فريون) - بيش از آن مي تواند نفس شما را بند بياورد

تري كلرومتان (كلروفرم) - مضعف CNS، در حضور اكسيژن و گرما به فسژن (يك سلاح شيميايي مورد استفاده در جنگ جهاني اول) تبديل مي شود.

كلروهيدروكربن ها - برخي از آنها بسيار سمي و/يا قابل اشتعال هستند.

هيدروكربن هاي مختلف - گازهاي گلخانه اي سمي، قابل اشتعال و قوي

گاز كلر - سمي

گاز هيدروژن - قابل اشتعال

به اين دلايل و دلايل ديگر، ما به هيچ وجه به شما توصيه نمي كنيم كه سعي كنيد زغال چوب فعال شيميايي را به عنوان يك پروژه خودتان انجام دهيد .

بازدید : 0

كاربردهاي زغال اكتيو را كشف كنيد

براي قابل شرب كردن آب، ممكن است نياز به حذف برخي از آلاينده ها باشد. تركيبات موجود در آب كه مي توانند با كيفيت آن تداخل داشته باشند، ريزآلاينده ها مانند آفت كش ها، مواد شوينده، حلال هاي كلردار مانند جامدات معلق و اكسيدان هاي باقيمانده مانند ازن هستند. زغال اكتيو يكي از گزينه هاي تميز كردن آب و سالم كردن آن براي نوشيدن است.

زغال فعال يك محصول شيميايي با منشاء معدني يا گياهي، با تخلخل بسيار توسعه يافته است كه مي تواند گازها، مايعات يا ناخالصي ها را به طور انتخابي در منافذ خود جمع آوري كند، بنابراين قدرت شفاف سازي، بو زدايي و تصفيه عالي را ارائه مي دهد. اين محصول اساساً از كربن خالص تشكيل شده است كه ساختار كريستالي آن از هزاران منافذ با اندازه هاي مختلف تشكيل شده است كه خاصيت جذب و حفظ برخي ناخالصي هاي موجود در آب يا هوا را دارد.

زغال فعال به دو صورت زغال فعال پودري (PAC) و زغال فعال گرانولي (GAC) موجود است. كربن اكتيو به دليل مساحت سطح بزرگ و شيمي خاص خود مي تواند مقادير زيادي آلاينده هاي آلي را از آب جذب كند. تركيبات در منافذ داخلي جذب مي شوند. يك قانون كلي براي تعيين ظرفيت جذب اين است: هر چه آبگريزتر باشد (يا كمتر در آب محلول باشد)، تركيب قابل جذب تر است.

كاربرد هاي كربن فعال

مصنوعات آغشته به زغال فعال براي جلوگيري از انتشار بوي ناشي از مواد غذايي ذخيره شده در يخچال و فريزرها استفاده مي شود. فيلترهاي مبتني بر اين شكل از زغال اكتيو نيز براي تصفيه آبي كه از طريق شيرها به منازل مي آيد استفاده مي شود، زيرا منافذ آن هر گونه اثري از ذرات و مولكول هاي بزرگ را كه باعث رنگ، طعم يا بوهاي عجيب در اين آب مي شود، در خود نگه مي دارد. استفاده از كربن اكتيو در سيستم هاي تصفيه آكواريوم نيز بسيار رايج است.

در تمام موارد ذكر شده، كربن فعال بايد به صورت دوره اي تعويض شود، با توجه به اينكه منافذ آن به ناخالصي هاي حذف شده از هوا يا آب آغشته مي شود كه به تدريج باعث از دست دادن كارايي اين فيلترها مي شود.

كاربردهاي پزشكي زغال اكتيو

زغال اكتيو در موارد مسموميت با برخي مواد استفاده شده است. اما شواهدي دال بر تأثير مثبت آن وجود ندارد. به ويژه در برابر اسيدها يا بازهاي قوي، آهن، ليتيوم، آرسنيك، متانول، اتانول يا اتيلن گليكول موثر نيست. در يك مطالعه كنترل شده از آفت كش حاد و مسموميت با دانه زرد،  تجويز زغال چوب فعال بر ميزان بقاي بيماران تأثيري نداشت.

در تئوري، زغال چوب فعال ماده سمي را جذب مي كند و مقدار موجود براي جذب توسط دستگاه گوارش را كاهش مي دهد. عوارض آن حداقل است. مواد سمي جذب شده در منافذ با زغال چوب از طريق مدفوع دفع مي شوند.

كاربرد كربن فعال در مصرف دارويي

استفاده درماني زغال فعال قبلاً توسط چندين قوم باستاني مانند مصريان و يونانيان توصيف شده است. اثرات آن در مبارزه با مسموميت براي بوميان آمريكا نيز شناخته شده بود. در قرن نوزدهم، اولين گزارش‌هاي آزمايش‌هاي عمومي ظاهر شد كه توانايي آن را در خنثي كردن سموم بالقوه كشنده نشان مي‌داد.

در يك تظاهرات عمومي، داروساز فرانسوي، گابريل برتراند، 5 گرم تري اكسيد آرسنيك مصرف كرد، مقداري كه به اندازه اي بالا بود كه باعث مرگ 150 نفر شد. با كمال تعجب، اين ماده هيچ مشكلي براي او ايجاد نكرد، زيرا او آرسنيك را با بخشي از زغال چوب فعال مخلوط كرده بود و اثرات سمي آرسنيك را خنثي مي كرد.

تصفيه آب با استفاده از زغال اكتيو

استفاده گسترده از زغال اكتيو تصفيه آب براي مصارف شرب يا صنعتي است. زغال فعال رنگ، روغن، بو، طعم بد را از بين مي برد، مواد آلي محلول را از طريق مكانيسم جذب حذف مي كند.

آب‌هاي منابع طبيعي ممكن است مواردي را نشان دهند كه اسيدهاي هيوميك در غلظت‌هاي زيادي وجود دارند كه بر طعم تأثير مي‌گذارند. آب رودخانه، حتي پس از تصفيه، مي‌تواند حاوي تركيبات آلي متعددي باشد كه معمولاً تنها بخش كوچكي از آن‌ها قابل شناسايي است. مجدداً، آنها ممكن است توسط بقاياي آفت كش ها، علف كش ها يا حشره كش هاي مورد استفاده در كشاورزي آلوده شوند. اين آلاينده ها علاوه بر تاثير بر بو و طعم مي توانند اثرات سمي بر روي انسان داشته باشند.

در سيستم‌هاي تصفيه آب شهري، استفاده از كربن فعال پودر شده در دوزهاي مختلف رايج است، جايي كه تركيبات نامطلوب را جذب مي‌كند و متعاقباً در دكانترها حذف مي‌شود. به اين ترتيب جمعيت از اثر اين تركيبات مضر براي سلامتي رها مي شود.

عوامل شيميايي مانند كلر، هيپوكلريت، براي ضدعفوني يا اكسيد كردن مواد آلي در آب استفاده مي شود. براي اين منظور، مصرف بيش از حد در صنعت، به ويژه در صنعت نوشابه، رايج است. در اين موارد اكسيدان اضافي در آب باقي مي ماند و بايد حذف شود. راه حل ساده و مقرون به صرفه اي كه به طور گسترده براي اين شرايط استفاده مي شود، تجزيه كاتاليزوري عامل اكسيد كننده بر روي سطح كربن فعال است. كربن كلر آزاد را به صورت زير به كلريد تبديل مي كند:

* * + – HOCI + C —— CO + H + CI

در جايي كه C*  نشان دهنده زغال فعال و CO*  نمايانگر فرم اكسيد شده سطح است. براي دكلره، كربن‌هاي فعال دانه‌بندي شده در بسترهاي ثابت استفاده مي‌شوند و كربن‌هايي با اندازه ذرات كوچك‌تر كارآمدترين هستند.

كربن فعال همچنين در سيستم هاي توليد بخار، قبل از ستون هاي دمينراليزاسيون، حذف كلر آزاد و مواد آلي از آب و همچنين در خطوط برگشت ميعانات استفاده مي شود.

جذب گاز با استفاده از كربن اكتيو

تصفيه گازها را مي توان با كربن فعال انجام داد. هنگام استفاده از جذب فيزيكي، گازها مي توانند از طريق تراكم مويرگي جذب شوند. بازيابي حلال را مي توان در صنعت رنگ، چسب، نساجي، چاپ يا با تصفيه گاز مانند دي اكسيد كربن انجام داد.

بازدید : 0