کربن فعال

توضیحات

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. در این محتوا از جهان سنگ الوند به معرفی کربن فعال، کاربرد های کربن فعال و همچنین خرید کربن فعال و قیمت کربن فعال می پردازیم.

آنالیز کربن فعال جهان سنگ الوند

انواع کربن فعال

کربن فعال بسته به روش تهیه، رفتار شیمیایی و فیزیکی و ویژگی های سطحی به دسته بندی های متفاوتی تقسیم می شود. که در ادامه به معرفی مختصری از آن ها می پردازیم:

کربن فعال پودری (Powdered Activated Carbon)

کربن فعال را به صورت پودری بسیار ریز در ابعاد بین 0.15 تا 0.25 میلی متر خورد می کنند. اندازه ی کربن فعال به قدری ظریف است که از مشبک ها عبور می کند. این امر سبب می شود حداکثر جذب آلودگی های محیطی مانند جریان آب خام، زلال کننده ها، حوضچه ها و سایر را داشته باشد. از کربن فعال پودری بیشتر برای تصفیه ی مایعات و گاز ها استفاده می شود.

 کربن فعال گرانول (Granular Activated Carbon)

کربن فعال گرانول نسبت به کربن فعال پودری سایز بزرگتری دارد. به همین دلیل نفوذ ذرات را تسریع می بخشد و برای جذب انواع بخار و گاز مناسب است. کربن فعال گرانول برای استفاده در مایعات در ابعاد 20×8، 40×20، 30×8 و برای بخار ها در ابعاد 6×4، 8×4، 10×4 تهیه می شود. کربن فعال گرانول به دلیل خاصیت منحصر به فردی که دارد از آن به عنوان بوزدایی، جداسازی مواد در مایعات و گازها، تصفیه و پاکسازی آب  نیز استفاده می شود.

کربن فعال میله ای یا کربن فعال کبریتی (Extruded Activated Carbon)

همانطور که از اسم کربن اکتیو میله ای مشخص است ظاهر این کربن به شکل استوانه است. قطر این استوانه بین 0.8 تا 130 میلی متر است. کربن اکتیو میله ای همان کربن اکتیو پودری است که به وسیله ی پیوند دهنده در یک بسته بندی استوانه ای قرار می گیرد. به دلیل ویژگی های مثبتی که دارد از جمله قدرت مکانیکی زیاد  و فشار کم، معمولا برای جذب در گاز ها استفاده می شود.

به طور کلی انواع کربن و خصوصیات آن ها به شرح زیر است

نوع کربن	ابعاد	کاربرد ها
کربن فعال پودری یا PAC	بین 0.15 تا 0.25 میلی متر	تصفیه ی مایعات و گاز ها
کربن فعال گرانول	ابعاد 20×8، 40×20، 30×8 و برای بخار ها در ابعاد 6×4، 8×4، 10×4 میلی متر	بوزدایی، جداسازی مواد در مایعات و گازها، تصفیه و پاکسازی آب
کربن فعال میله ای یا کربن فعال کبریتی	ابعاد بین 0.8 تا 130 میلی متر	جذب گاز ها

پیشنهاد می شود معرفی کربن فعال و کاربرد های آن را در نقل قول زیر را از سایت ویکی پدیا را مطالعه کنید تا بهتر متوجه اهمیت بالای کربن فعال در صنایع بشوید:

کربن فعال (به انگلیسی: Activated carbon) یا کربن اکتیو به گروهی از مواد کربنی با پوکی و سطح داخلی بالا گفته می‌ شود که به ‌دلیل مساحت داخلی قابل توجه، ساختار پوک و منفذی، ظرفیت جذب بالا، قابلیت فعال ‌سازی مجدد سطح و همچنین قیمت پائین در مقایسه با جاذب‌ های غیرآلی مانند زئولیتیک، مادهٔ منحصربه‌ فردی می ‌باشند. کاربرد مهم و قابل اهمیت آنها در جداسازی بو، رنگ، مزه‌ های غیردلخواه از آب در عملیات‌ های خانگی و صنعتی، بازیافت حلال، تصفیه هوا به‌ ویژه در رستوران‌ ها، صنایع غذائی و شیمیائی می ‌باشد.

تفاوت کربن فعال با کربن معمولی

بسیاری از افراد ممکن است تفاوت کربن فعال با کربن معمولی را ندانند چرا که ظاهر هر دوی آن ها مشابه یکدیگر است و تشخیص آن ها از روی ظاهر مقداری سخت است. اغلب تفاوت های این دو ماده در ساختار و کاربرد آن هاست. اولین و مهم ترین تفاوت کربن فعال با کربن معمولی در تعداد تخلخل و منافذ باز آن ها است. تخلخل کربن معمولی چیری حدود 300 تا 500 متر مربع به ازای هر گرم است اما تخلخل و منافذ باز در کربن فعال بالای 1500 گرم در سطح است. دومین تفاوت، سطح وسیع تر کربن فعال است که باعث می شود قابلیت جذب بسیار بالای آلاینده ها، گاز ها و سموم محیط را داشته باشد.

کاربرد های کربن فعال

اکنون به بررسی کاربرد های کربن اکتیو می پردازیم:

• تصفیه آب، حذف بو و طعم نامطبوع از آب آشامیدنی و صنعتی
• تصفیه فاضلاب و گاز ها
• حذف آلودگی های هوا و بخارات همچنین تغییر رنگ جریان های گاز
• تصفیه ی هوا در فیلتر های خانگی و صنعتی
• سم زدایی در تولید دارو ها همچنین خالص کردن دارو ها
• در صنعت نفت به عنوان تصفیه ی محصولات نفتی و جداسازی گاز ها
• جذب سموم از بدن برای درمان مسمومیت های اورژانسی
• تولید محصولات مراقبت های پوستی و بهداشتی
• در صنایع غذایی برای حذف بو و رنگ و طعم های نامطبوع از مواد خوراکی و غذایی
• رنگ زدایی از قند و شکر
• تصفیه ی سیستم های اسمز معکوس
• حدف کلر
• خالص سازی فلزات و بازیافت طلا
• استفاده در سیستم بوگیری در یخچال های خانگی و صنعتی
• در فرایند تولید عرقیجات گیاهی و سنتی برای حذف رنگ و کدورت و شفاف سازی آن ها
• استفاده از کربن فعال برای تولید ماسک زغال برای روشنی و جوان سازی پوست
• ساخت ماسکهای تنفسی فیلتردار N95 با کربن اکتیو FFP2 و کربن فعال FFP3 با لایه کربن با آیودین بالا

ویژگی های فیزیکی کربن فعال

کربن فعال  Activated Carbon ماده ای با ویژگی های منحصر به فرد فیزیکی و شیمیایی است که باعث شده است از آن به طور وسیع در صنایع مختلف استفاده شود. برخی از مهم ترین ویژگی های فیزیکی کربن فعال در جدول زیر آمده است.

ویژگی های فیزیکی کربن فعال (Activated Carbon)
ظاهر	پودر، دانه‌ ای یا اکسترود شده (گلوله‌ ای) با رنگ سیاه
سطح ویژه (Surface Area)	بین 500 تا 2000 متر مربع بر گرم (m²/g) – معمولاً حدود 1000-1500 m²/g
چگالی ظاهری (Bulk Density)	بین 0.25 تا 0.65 گرم بر سانتی ‌متر مکعب (g/cm³) بسته به نوع
منافذ	دارای سه نوع منافذ: میکروپور (<2 نانومتر)، مزوپور (2-50 نانومتر)، ماکروپور (>50 نانومتر)
مقدار خاکستر (Ash Content)	بین 2 تا 20 درصد وزنی – مقدار کمتر ترجیح داده می ‌شود
مقدار رطوبت (Moisture Content)	معمولاً کمتر از 10%
مقدار مواد فرار (Volatile Matter)	کمتر از 15%
سختی (Hardness)	بالا – برای جلوگیری از خرد شدن در کاربرد های صنعتی
رنگ	سیاه مات
بو و طعم	بی ‌بو و بی ‌مزه

ویژگی های شیمیایی کربن فعال

کربن فعال ویژگی های شیمیایی مفیدی دارد که شامل تخلخل زیاد، سطح ویژه بالا و توانایی جذب مواد مختلف می شود.  این ویژگی ها باعث شده است که کربن فعال حضور موثری در صنایع داشته باشد و بتواند آلاینده ها و مواد شیمیایی را از مایعات و گاز ها حذف کند و کیفیت آن ها را بهبود ببخشد. در ادامه به طور کامل تری به بررسی ویژگی ها و مشخصات شیمیایی کربن فعال می پردازیم.

ترکیبات شیمیایی: کربن فعال در ترکیباتش دارای ناخالصی هایی (۸۵-۹۸%) مانند اکسیژن، هیدروژن، گوگرد و خاکستر می باشد.

گروه ‌های عاملی سطحی: کربن فعال شامل گروه‌ های هیدروکسیل (-OH)، کربوکسیل (-COOH) و کربونیل (C=O) می شود که بر خاصیت جذب تأثیر می ‌گذارند.همچنین در صورت فعال ‌سازی شیمیایی، ممکن است حاوی نیتروژن یا فسفر باشد.

pH سطحی: معمولاً خنثی تا کمی بازی یا اسیدی (بسته به روش تولید و گروه ‌های عاملی) می باشد.

پایداری حرارتی: کربن اکتیو در برابر دما های بالا (تا ۴۰۰-۵۰۰°C در محیط بی ‌هوا و تا ۳۰۰°C در حضور اکسیژن) بسیار مقاوم است.

واکنش ‌پذیری: در دماهای بالا با اکسیژن واکنش می دهد و می ‌سوزد و به CO₂ می شود. همچنین یکی از ویژگی های آن اصلاح سطح با اکسیداسیون یا عوامل شیمیایی برای بهبود جذب انتخابی می باشد که بسیار پرکاربرد است.

ظرفیت جذب ید (Iodine Number)و ظرفیت جذب بنزین (CTC Number) : ظرفیت جذب ید کربن فعال بین 500 تا 1200 mg/g است که معیاری برای سنجش قدرت جذب میکروپورها می باشد. همچنین ظرفیت جذب بنزین آن هم بین 40 تا 90 درصد می باشد که نشان می دهد قدرت جذب ترکیبات آلی فرار کربن فعال بسیار بالا است.

فعال ‌سازی: کربن فعال به دو روش فعال می شود: فعال‌ سازی فیزیکی (با بخار یا دی‌اکسیدکربن) و فعال ‌سازی شیمیایی (با اسید فسفریک، ZnCl₂، و غیره)

هدایت الکتریکی: هدایت الکتریکی کربن فعال تقریبا پایین است اما این موضوع بستگی به نوع مواد اولیه و باقی‌ مانده‌ های معدنی نیز دارد.

روش های تولید کربن فعال

تولید کربن فعال به دو صورت انجام می شود: روش فیزیکی و روش شیمیایی

در روش فیزیکی تولید کربن فعال یا کربن اکتیو طی چند مرحله انجام می شود. در مرحله ی اول مواد اولیه مانند چوب، زغال سنگ،زغال نارس، نارگیل  و یا هر موادی که دارای کربن آلی هستند با بهترین کیفیت تهیه می شود سپس مرحله غنی سازی انجام می شود؛ در این مرحله مواد را داخل یک کوره قرار می دهند سپس در دماهای بسیار بالا حدود 800 تا 1200 درجه سانتی گراد و در شرایط بی هوازی و بدون اکسیژن قرار می گیرند تا آب و سایر مواد فرار از آن ها خارج شوند. چیزی که از این مواد باقی می ماند معمولا 20-30 درصد وزن اولیه ی آن ها است که به این فرایند کربونیزه می گویند.در مرحله ی بعد مواد را تحت شرایط کربن دی اکسید یا بخار آب قرار می دهند تا تبدیل به اکسید شوند و یک ماده ی تصفیه شده به همراه تخلخل جذب رطوبت بالا تهیه شود.

روش شیمیایی با روش فیزیکی تنها در یک مرحله تفاوت دارد. در این روش در مرحله ی کربونیزه کردن؛ مواد را در اسید یا باز یا سایر مواد شیمیایی غوطه ور می کنند. سپس دمای اسید را تا ۴۵۰-۹۰۰ درجه سانتیگراد (کمتر از گرمای مورد نیاز برای فعال شدن گاز) افزایش می دهند تا اکسید شوند و اکسیژن باعث تصفیه ی این مواد شود. این امر سبب می شود تا  تخلخل کربن بالا برود و جذب رطوبت بیشتری داشته باشد.

به طور کلی مراحل تولید کربن فعال عبارتند از :

1. انتخاب ماده ی اولیه
2. پیش پردازش( خشک کردن و یا پیش پردازش شیمیایی)
3. حرارت دادن در دمای زیاد و قرار گیری در در محیط بدون اکسیژن
4. ایجاد تخلخل و افزایش سطح جذب
5. حذف مواد اضافی و خشک کردن نهایی

خرید کربن فعال

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.

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.

قیمت کربن فعال

خریداران کربن فعال می توانند با مراجعه به وب سایت شرکت جهان سنگ الوند از قیمت کربن فعال و دیگر سنگ های معدنی ما مطلع شوند. همچنین می توانید با شماره ی 09120260820 تماس حاصل فرمایید.