تصفیه آب و تولید آب سالم و خالی از هر گونه آلاینده ای نه تنها در فرایند تصفیه ی آب شهری و فاضلاب ها امر مهمی است بلکه در تصفیه ی آب در صنایع تولید مواد شیمیایی نیز حائز اهمیت است. در تصفیه آب از مواد مختلفی برای حذف آلایندهها و بهبود کیفیت آب استفاده میشود. یکی از مهم ترین مواد کربن فعال است که به دلیل ساختار و ویژگیهای منحصر به فرد خود، در صنعت تصفیه آب به طور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد. کربن فعال عملکرد بسیار خوبی در جذب و حذف ترکیبات آلی، مواد شیمیایی و بوهای آزار دهنده دارد. در این مقاله از جهان سنگ الوند قصد داریم به یکی از سوالات پر تکرار تحت عنوان نقش کربن فعال در تصفیه آب چیست؟ بپردازیم پس تا انتهای مقاله همراه ما باشید.
شرکت جهان سنگ الوند با بیش از 20 سال تجربه و سابقه در زمینه تولید انواع کربن فعال و استخراج سنگ های معدنی انتخاب مناسبی برای خرید کربن فعال مرغوب برای شما عزیزان است. جهت خرید و اطلاعات بیشتر می توانید با شماره 09120260820 تماس حاصل فرمایید. همچنین می توانید با مراجعه به وبسایت ما از نحوه ی خرید و قیمت محصولات ما مطلع شوید.
کربن فعال چیست؟
کربن اکتیو یا کربن فعال نوعی کربن است که معمولاً از مواد طبیعی مانند چوب، زغالسنگ، یا پوسته نارگیل تولید میشود. این ماده دارای سطح بسیار بالای جذب است و به دلیل ساختار متخلخل خود، میتواند مواد مختلفی را به خود جذب کند. کربن اکتیو به دلیل ویژگیهای منحصر به فردش، در بسیاری از صنایع به کار میرود.
نحوه کار کربن فعال در فرایند تصفیه آب
عملکرد کربن فعال در تصفیه آب طی چندین مرحله انجام می شود. ابتدا آب از اولین لایه که شامل مواد معدنی مانند سیلیس و یا آنتراسیت است عبور می کند و ذرات بزرگ آلاینده ها از این طریق حذف می شوند. در ادامه این جریان آب به کربن فعال منتقل می شود. کربن فعال به دلیل سطح جذب بسیار بالایی که دارد تمامی آلاینده ها در ابعاد کوچک و حتی میکرون را به خود جذب می کند. سپس آب از کربن فعال عبور کرده و به مراحل دیگر می رود.
به طور کلی فرایند تصفیه آب کربن فعال در طی دو مرحله صورت می گیرد:
- جذب فیزیکی: ذرات معلق در آب، جذب کربن می شوند. این امر به دلیل واکنش های واندروالسی میان ناخالصی ها و کربن فعال صورت می گیرد.
- جذب شیمیایی: مواد شیمیایی که در آب حل شده اند مانند اسید ها با سطح کربن واکنش نشان می دهند و جذب می شوند.
انواع کربن فعال
کربن فعال (Activated Carbon) به دلیل ویژگی های خاص خود در جذب و فیلتر کردن مواد مختلف، در صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. انواع مختلفی از کربن فعال وجود دارد که بر اساس روش تولید، شکل و کاربرد های آن ها تقسیم بندی می شوند. در زیر به تعدادی از انواع کربن فعال اشاره می شود:
- کربن فعال پودری (PAC) : دارای ذرات ریز کربن آسیاب شده یا خرد شده است.
- کربن فعال گرانولی (GAC) : دارای ذرات کربن بزرگ است.
- کربن فعال اکسترود شده (EAC): به این صورت که از مخلوط کربن فعال پودری (PAC) با یک عامل اتصال به دست می آید در نتیجه ذرات این کربن به شکل استوانه ای یا کروی می باشد.
- کربن فعال پلیمری: در این کربن سطح ذرات با پلیمر زیست سازگار پوشیده شدهاند.
- کربن آغشته: حاوی طیف وسیعی از ترکیبات غیرآلی اشباع شده مانند نقره و ید می باشد.
- کربن بافته شده: ترکیب کربن فعال را با الیاف مصنوعی ترکسیب می کنند و کربنی به شکل بافته شده به وجود می آید.
- کربن فعال مهره ای (BAC) : از قیر ایجاد شده و به شکل کروی است.
جدول ویژگی های فیزیکی و شیمیایی کربن فعال در تصفیه آب
| ویژگی های فیزیکی | ||
| سطح ویژه (BET) | 500 – 1500 m²/g | |
| حجم کل تخلخل | 0.3 – 1.2 cm³/g | |
| چگالی ظاهری | 0.25 – 0.65 g/cm³ | |
| اندازه حفرات | میکروپور (<2 nm)، مزوپور (2–50 nm)، ماکروپور (>50 nm) | |
| اندازه ذرات | PAC: <0.18 mm، GAC: 0.2–5 mm | |
| سختی و مقاومت | بالا، مقاومت در برابر سایش و خردشدگی | |
| ویژگی های شیمیایی | ||
| ظرفیت جذب آلاینده ها | بالا برای ترکیبات آلی غیرقطبی، متوسط برای یون های فلزی و معدنی | |
| پایداری شیمیایی | مقاوم در برابر اکثر مواد، حساس به اکسیدکننده های قوی | |
| گروه های عاملی سطحی | کربوکسیل، هیدروکسیل، کینون، آمینی | |
| ماهیت سطحی | عمدتاً هیدروفوبیک، با قابلیت اصلاح شیمیایی | |
| نقطه بار صفر (PZC) | 6 – 8 | |
مزایای تصفیه آب با کربن فعال
استفاده از کربن فعال در تصفیه ی آب مزایای متعددی دارد و راه حلی اقتصادی و موثر در حذف آلودگی های آب به شمار می رود. در ادامه به بررسی مزایای تصفیه آب با کربن فعال می پردازیم.
توانایی جذب بالا
سطح کربن فعال دارای تخلخل و نفوز بالایی است که موجب می شود آلایندهها، مواد شیمیایی و ترکیبات آلی را جذب کند. همچنین کربن اکتیو در حذف بو و طعم های نامتبوع در آب بسیار موثر است.
سازگاری با محیط زیست
همانطور که گفته شد کربن فعال از مواد طبیعی مانند چوب، زغالسنگ، یا پوسته نارگیل تولید میشود. همین امر سبب می شود که قابل بازیابفت باشد و با محیط زیست نیز سازگار باشد.
مقرون به صرفه
کربن فعال نسبت به سایر روش های تصفیه آب بسیار اقتصادی عمل می کند و در کنار امکانات و ویژگی های متنوعی که ارائه می دهد بسیار مقرون به صرفه است.
روش های تولید کربن فعال
برای تولید کربن فعال روش های متفاوتی وجود دارد که متداول ترین آن ها روش شیمیایی و روش فیزیکی است در ادامه به طور مفصل به بررسی این دو روش می پردازیم.
تولید کربن فعال با روش شیمیایی
در این روش زغال سنگ یا زغال چوب و یا هر موادی که دارای کربن آلی هستند را با نوعی افزودنی های شیمیایی ترکیب می کنند تا ماده ای خمیری شکل به وجود بیایید. در مرحله ی بعد مواد خمیری شکل را در محیطی که دمای آن 500 تا 800 درجه سانتی گراد است قرار می دهند تا حسابی حرارت ببیند و در شرایط بی هوازی و بدون اکسیژن تمام رطوبت و سایر مواد فرار از آن ها خارج شوند. به این فرایند کربونیزه می گویند.از این روش زمانی استفاده می شود که نیاز به کربن فعال با سوراخ ها و منافذ درشت بر روی سطح آن دارند اما برای تولید کربن فعال با سوراخ های ریز و کوچک از روش های دیگری استفاده می شود. موادی که در شیمیایی استفاده می شود اسید یا باز هستند مانند اسید سولفوریک و کربنات پتاسیم و سدیم که با توجه به نوع زغال سنگ از آن ها استفاده می کنند.
تولید کربن فعال با روش فیزیکی
استفاده از روش فیزیکی در تولید کربن اکتیو بسیار رایج است چرا که با کیفیت ترین و مرغوب ترین نوع ذغال سنگ به روش فیزیکی تولید می شود. در این روش بری اینکه کربن از زغال آن جدا گردد آن را در یک کوره با دمای 800 تا 1100 سانتی گراد قرار می دهند. پس از فرایند گرما دهی، چیزی که از این مواد باقی می ماند معمولا 2۰-۳۰ درصد وزن اولیه ی آن ها است. در این روش سطح زغال از منافذ بسیار ریز پر می شود تا این فضای متخلخل بتواند به خوبی آلودگی ها و مواد آلاینده ی موجود در آب را تصفیه کنند.
تفاوت بین استفاده خانگی و صنعتی کربن فعال
کربن فعال ماده ای شگفت انگیز که هم در مصارف خانگی و هم در مصارف صنعتی استفاده می شود. کاربرد کربن فعال در خانه و استفاده عموم، در نقش بهبود طعم، بو و حذف کلر آب لوله کشی می باشد. در دستگاه های فیلتراسیون آب لوله کشی عمدتا از فیلترهای GAC استفاده می شود.
در کاربرد های صنعتی، کربن فعال آلاینده های سنگین و پیچیده ماننده مواد آلی محلول، مواد شیمیایی خطرناک و انواع رنگ ها را حذف می کند.برای انجام این کار تنها کربن فعال کافی نیست به همین دلیل کربن فعال مخصوصی در ابعاد بزرگ به کمک فرآیند های تکمیلی مانند اسمز معکوس (RO) استفاده می شود تا کیفیت نهایی آب تضمین شود.
پارامتر های کلیدی در انتخاب کربن فعال
یه دلیل حساسیت بالای کربن فعال در صنایع، انتخاب نوع آن که متناسب با کاربرد و شرایط استفاده، بسیار حیاتی است. عوامل زیادی در انتخاب کربن فال موثر هستند مثل نوع آلودگی های آب، شرایط عملیاتی و سطح تصفیه مورد نیاز، همچنین باید به ویژگی های فنی و استانداردهای بینالمللی توجه کرد تا بهترین عملکرد را برای تصفیه آب داشته باشید.
قبل از تهیه کربن فعال برای تصفیه آب، ، باید ویژگی های زیر بررسی شوند:
الف) مواد اولیه
کربن اکتیو از مواد مختلفی تولید می شود مانند چوب، نارگیل، زغال سنگ و یا بامبو که هرکدام ویزگی های خاص خود را دارد که در صنایع مختلفی استفاده می شود:
- زغال سنگ: ترکیبی از میکرو و مزوپورها، برای کاربرد های عمومی مناسب است.
- پوسته نارگیل: تخلخل در حد میکرو (<2 نانومتر)،که برای جذب مولکول های کوچک (مثل VOC ها یا فلزات سنگین) و میکروارگانیزم های ریز مناسب است. معمولا برای صنایع حساس از این نوع کربن فعال استفاده می شود.
- چوب: تخلخل ماکرو (>50 نانومتر)، برای حذف مولکول های بزرگ تر (مثل رنگ ها در تصفیه آب).
ب) سطح ویژه (Surface Area)
سطح ویژه به معنای اندازه ظرفیت جذب است. هرچه ظرفیت جذب بالاتر باشد (اندازه گیری شده با روش BET) آلاینده های بیشتری جذب می کند. برای کاربرد های حساس، کربن با سطح ویژه 1000-1500 مترمربع بر گرم مناسب است.
ج) اندازه ذرات
- برای سیستم های مایع (مانند تصفیه آب): کربن گرانوله یا پودری.
- برای سیستم های گازی (مانند فیلتر هوا): کربن گرانوله یا اکسترود شده.
- ذرات ریزتر (PAC) برای کاربرد های با سرعت بالا مناسب ترند، اما افت فشار بیشتری ایجاد می کنند.
د) اندازه تخلخل
- میکروپورها (<2 نانومتر): برای جذب گازها و مولکول های کوچک مناسب است
- مزوپورها (2-50 نانومتر): برای مولکول های متوسط مانند رنگ ها استفاده می شود.
- ماکروپورها (>50 نانومتر): برای مولکول های بزرگ یا کاربرد های خاص کاربرد دارد.
ه) فعال سازی شیمیایی یا فیزیکی
- فعال سازی شیمیایی (با اسید یا باز): برای جذب ترکیبات خاص یا کاربرد های پیشرفته.
- فعال سازی فیزیکی (با بخار): برای کاربرد های عمومی.
و) آغشتگی (Impregnation)
برای حذف آلاینده های صنعتی مثل جیوه، گوگرد یا گاز های اسیدی، از کربن آغشته به موادی مانند نقره، پنتسیم هیدروکسید استفاده می کنند.
نتیجه گیری
در این مقاله به معرفی کربن اکتیو و مزایای آن در تصفیه آب و همچنین نحوه ی عملکرد کربن اکتبو در تصفیه آب پرداختیم. امروزه با توجه به نیاز روزافزون به منابع آب سالم، کربن فعال میتوانند نقشی کلیدی در تأمین آب پاک ایفا کند. هنگام خرید حتما به نوع کربن فعال ، محل تهیه ی کربن فعال، نحوه حمل و نقل، مقدار خرید، مدت زمان تحویل، شرایط پرداخت و نگهداری آن توجه ویژه ای داشته باشید چرا که بر روی کیفیت کربن فعال تاثیرگذار هستند خریداران کربن فعال می توانند با مراجعه به وب سایت شرکت جهان سنگ الوند از قیمت کربن فعال با کیفیت و دیگر سنگ های معدنی ما مطلع شوند. همچنین می توانید با شماره ی 09120260820 تماس حاصل فرمایید.
