کربن فعال چیست؟
کربن فعال (activated carbon) با فرمول (C) و cas no برابر با 0-44-7440 که با نام زغال فعال نیز شناخته می شود، فرم خام گرافیت (ماده ای که در ساخت مداد استفاده می شود) است. به لحاظ داشتن ساختار تصادفی و ناقص و بسیار متخلخل با گرافیت متفاوت است. کربن فعال به علت مساحت سطح بسیار زیادی که دارد، می تواند طیف وسیعی از ترکیبات را جذب کند. به دلیل ساختاری که دارد کاربردهای گسترده ای در صنعت تصفیه آب و گاز دارد. این ترکیب دارای قوی ترین نیروی جذب فیزیکی و همچنین بیشترین حجم تخلخل است که تا کنون برای بشر شناخته شدند.
خرید:
برای خرید کربن فعال با قیمت مناسب و کیفیت عالی با کارشناسان ما در شیمی استور تماس بگیرید.
خواص کربن فعال
یک گرم از این ماده می تواند مساحتی بیش از 1500 متر مربع داشته باشد. آئروژل های کربن، که دارای قیمت بالاتری است، مساحت سطح بیشتری داشته و کاربردهای ویژه ای دارد. این ماده به مواد شیمیایی خاصی مانند الکل ها، دی ال ها، اسیدها و بازهای قوی، فلزات و همچنین بسیاری از مواد معدنی مانند لیتیم، سدیم، آهن، سرب، آرسنیک، فلورین و اسید بوریک (خرید اسید بوریک) به خوبی متصل نمی شود. از طرف دیگر این ماده می تواند به خوبی ید را بخوبی جذب کند. از این ویژگی برای دستیابی به مساحت سطح نهایی آن استفاده می کنند. دیگر ویژگی های این ترکیب شامل:
- ظرفیت بالا در جذب در واحد حجم
- ظرفیت نگهداری بالا
- جذب ترجیحی بالای گازها در حضور رطوبت
- مقاومت کم در برابر جریان گاز
- انتشار کامل جاذب ها در افزایش دما
است.
روش تهیه کربن فعال
کربن اکتیو کربنی است که از مواد با منبع کربنی مانند بامبو، پوسته نارگیل، درخت بید، چوب، الیاف سخت و زبر، ذغال قهوه ای، ذغال سنگ و نفت استخراج می شود. می توان آن را با یکی از فرایندهای زیر تولید کرد:
فعال سازی فیزیکی
در این روش مواد اولیه با استفاده از گاز داغ به کربن فعال تبدیل می شود. مرحله بعد از هوا برای سوزاندن و خروج گاز داغ استفاده می شود. در نتیجه آن ترکیبی با اندازه درجه بندی شده، غربال شده و غبار زدایی شده از کربن حاصل می شود. این روش به طور معمول با یک یا چند تا از فرآیندهای زیر انجام می شود:
کربونیزاسیون: در این فرآیند محتوای کربنی در دمایی در محدوده 600-900 درجه سانتیگراد پیرولیز می شود. در این روش معمولا از گازهای بی اثر مانند آرگون یا نیتروژن استفاده می شود.
اکسیداسیون: مواد خام یا مواد کربنی در اتمسفر حاوی ماده اکسید کننده و دمای بالاتر از 250 درجه سانتیگراد (600-1200 درجه سانتیگراد) قرار می گیرد.
فعال سازی شیمیایی
در این روش مواد کربنی با مواد شیمیایی خاصی آغشته می شوند. این مواد شیمیایی معمولا یک اسید یا باز قوی، یا یک نمک است. از جمله این مواد شیمیایی می توان به اسید فسفریک 25%، پتاسیم هیدروکسید 5%، هیدروکسید سدیم 5%، کلرید کلسیم 25% و کلرید روی 25% اشاره کرد. پس از آغشته شدن مواد کربنی با ماده شیمیایی، آن در دماهای بسیار بالا (حدود 250-600 درجه سانتیگراد) قرار می دهند. در این مرحله دما با ایجاد منافذ بیشتر و داشتن منافذ میکروسکوپی تر، کربن را فعال می کند. فعال سازی شیمیایی به دلیل نیاز به درجه حرارت پایین تر، سازگاری بهتر، کیفیت بالاتر و زمان کوتاه تر بر فعال سازی فیزیکی ارجحیت دارد.
انواع کربن فعال
این مواد ترکیبات پیچیده ای هستند که طبقه بندی آن ها سخت است. این ترکیبات را می توان بر اساس رفتار آن ها، مشخصات سطح و دیگر موارد اساسی طبقه بندی می شوند.
پودری
در این حالت، ذرات تشکیل دهنده به صورت پودری و یا گرانول های با اندازه کمتر از 1 میلیمتر و قطر میانگین بین 0.15 تا 0.25 میلیمتر هستند.
بنابراین آن ها نسبت سطح به حجم بالا با نفوذ کوچک دارند. نوع پودری این ترکیبات مواد نازک تری هستند و از ذرات کربن خرد تشکیل شدند. حدود 95 تا 100 درصد اندازه این ترکیبات یکسان است.
گرانوله
در کربن فعال گرانوله اندزاه ذرات در مقایسه با نوع پودری بزرگتر است و در نتیجه آن مساحت سطح کمتری دارد. در این مواد میزان نفوذ ماده جذب شونده مهم است.
این کربن ها برای جذب گازها و بخارات بسیار مناسب هستند زیرا به سرعت منتشر می شوند. از این نوع کربن در تصفیه آب، بو زدایی و جداسازی اجزا از آب استفاده می شوند.
استوانه ای
در کربن فعال استوانه ای در واقع همان نوع پودری را داریم که با یک اتصال دهنده ترکیب و در قالب استوانه ای قرار گرفته است. قطر این ذرات 0.8 تا 130 میلیمتر است.
از این نوع کربن بیشتر در کاربردهای فاز گازی استفاده می شود. علت کاربرد آن افت فشار کم، مقاومت مکانیکی بالا و میزان گرد و غبار کم آن است. این ترکیب همچنین به عنوان فیلتر CTO استفاده می شود.
مهره ای
کربن اکتیو مهره ای (بید) از چاه های نفتی حاصل می شود و در اندازه 0.35 تا 0.8 میلیمتر وجود دارد. مشابه نوع قالب بندی، به دلیل افت فشار کم، استحکام مکانیکی بالا و کم بودن میزان گرد و غبار کاربرد گسترده ای دارد. اما مهم ترین مزیت آن نسبت به نوع قالب بندی، اندازه کوچکتر آن است که برای بسترهای سیال مانند فیلتراسیون آب ارجحیت دارد.
آغشته
کربن های متخلخل حاوی چندین نوع ماده معدنی مانند ید، نقره، کاتیون هایی مانند آلومینیوم، منگنز، روی، آهن، لیتیم، کلسیم و… هستند. این ترکیبات برای کاربردهای خاص مانند کنترل آلودگی هوا به ویژه در موزه ها و گالری ها استفاده می شوند. به علت خواص آنتی باکتریال و آنتی قارچ کربن های حاوی نقره به عنوان جاذب در خالص سازی آب آشامیدنی کاربرد دارند.
کربن های پلیمری
این یک فرآیند است که در آن کربن های متخلخل با پلیمرهای زیست تخریب پذیر پوشیده می شوند تا یک لایه صاف و نفوذ پذیر ایجاد شود بدون اینکه منافذ آن مسدود شود. کربن بدست آمده برای هموپرفیوژن مفید است. هموپرفیوژن یک روش درمانی است که در آن حجم زیادی از خون بیمار بر روی یک ماده جاذب قرار می دهند تا مواد سمی از خون جدا شود.
کاربردهای کربن فعال
در ادامه برخی از کاربردهای این ماده را بررسی خواهیم کرد.
پتروشیمی
تطبیق پذیری این ترکیب امکان استفاده از آن را در فرآیندهای مختلف می دهد. این ماده با حذف آلاینده‌های ناخواسته مانند جیوه، رنگ‌ها، اجزای گوگرد و بوها، امکان تولید مداوم گاز طبیعی، نفت و سایر محصولات پتروشیمی با کیفیت بالا فراهم می کند.
تصفیه گاز
از فیلترهای دارای این ماده در تصفیه هوای فشرده و گازها به منظور حذف بخارات روغنی، بو و سایر هیدروکربن ها از هوا استفاده می شود. این فیلترها همچنین جهت حفظ گازهای رادیو اکتیو در خلا موجود در خازن توربین راکتور هسته ای کاربرد دارند.
تصفیه آب
یکی از مهم ترین کاربردهای این مواد در تصفیه آب آشامیدنی است. دو نوع پودری و گرانولی بیشترین کاربرد را در این زمینه دارند. این مواد جهت کلر زدایی، حذف بو و رنگ آب استفاده می شود.
همچنین در تصفیه پساب ها به منظور حذف باکتری ها و آلودگی ها استفاده می شود.
پزشکی
از این مواد در رفع بیماری های ناشی از مسمومیت و اوردوز استفاده می شود. قرص ها و کپسول های این ترکیب در بسیاری از کشور ها برای درمان اسهال، سو هاضمه و نفخ استفاده می شوند. لازم به ذکر است استفاده نادرست از آن ها منجر به آسپیراسیون ریوی می شود که در صورت عدم شروع درمان فوری گاهی اوقات می تواند کشنده باشد. در صورت بلع هیدروکسیل آمین سولفات می توان دوغابی از این ماده را تهیه کرد و نوشید تا آسیب های وارده ناشی از آن را کاهش داد.
کشاورزی
این ماده یک ترکیب مجاز است که توسط کشاورزان ارگانیک در تولید دام و تولید نوشیدنی الکلی استفاده می شود. این ماده یا به عنوان پوشش روی دانه ها یا مخلوط با کودها برای محافظت از دانه در برابر علف کش ها و قارچ کش های مضر و بهبود عملکرد محصول استفاده می شود.
در بسیاری از موارد، محصولات ما را می توان با خاک مخلوط کرد تا علف کش ها یا قارچ کش های اضافی را در مزرعه به دلیل ریزش شسته شود. در تولید دام به عنوان سموم دفع آفات، افزودنی خوراک دام، کمک فرآوری، عناصر غیر کشاورزی و ضد عفونی کننده استفاده می شود.
صنایع غذایی
این ترکیب می تواند به عنوان یک ماده رنگ زدا در آب میوه ها استفاده شود. همچنین در کنترل بو و مزه قند میوه ها و مواد غذایی کاربرد دارد. از این ترکیب در تصفیه گلیسیرین نیز استفاده می شود.
صنایع بهداشتی
این ماده یکی از بهترین ترکیبات در تعدیل چربی پوست صورت و سر ا ست. همچنین خاصیت بسیاری در پاکسازی و لایه برداری پوست دارد.
در تصفیه طلا
یکی از کاربردهای اصلی این ماده در استخراج معادن در بازیافت طلا است. جایی که کربن فعال دانه ای (GAC) برای جذب مجتمع طلا سیانید در سیستم های کربن در خمیر (CIP) و کربن در شستشو (CIL) استفاده می شود. طلا بر روی سطح این ترکیب جذب می شود سپس طلا را می توان از کربن بارگذاری کرد.
جمع بندی:
کربن فعال یا همان زغال فعال، شکل خام گرافیت است که در انواع مختلف پودری، گرانوله، استوانه ای و مهره ای وجود دارد. این ماده در صنایع مختلفی از جمله تصفیه آب، غذایی، بهداشتی و تصفیه طلا کاربرد دارد.
سوالات متداول
مضرات کربن فعال چیست؟
این ماده معمولا ترکیبی ایمن در نظر گرفته می شود اما می تواند عوارض ناخوشایندی مانند استفراغ را به دنبال داشته باشد.
کاربرد کربن فعال در آکواریوم چیست؟
از این ماده برای حذف رنگ ها و زباله هایی موجود در آب استفاده می کنند. البته از آن برای حذف مولکول های اوزن یا برخی از اتم های اکسیژن نیز استفاده می کنند.
چه مقدار از کربن فعال در آکواریوم مجاز است؟
بیشترین مقدار آن 250 میلی لیتر در 100 گالن آب آکواریوم است.
آیا کربن فعال به ماهی ها آسیب میزند؟
خیر، این ماده به طور کلی ایمن در نظر گرفته می شود و در صورتی که فیلتر آن را از آکواریوم خارج نکنید مشکلی به وجود نخواهد آمد.
صادق –
سلام من از کربن شما تو فیلتر یخچال استفاده کردم طعم اب بهتر شد
مصطفوی –
کربن فعال روی پوست چه تاثیری داره ؟
شیلا عقیلی –
این ماده با جذب آلودگی های روی پوست می تواند منافذ را باز و تمیز کند و باعث درخشندگی پوست می شود.