Activated carbon 1000
کربن فعال 1000، با اندازه ذرات بهینه شده، رطوبت کم و مساحت سطح بالا امکان فیلتراسیون با جریان بالا را در گازها، مایعات و بخارات فراهم می‌کند. این گرید برای سیستم‌هایی که نیاز به ظرفیت جذب بالاتر دارند و طول عمر بستر جذب مهم است، کاربرد دارد.
-
ابتدا نوع بسته‌بندی را انتخاب کنید.
کربن فعال 1000 (Activated Carbon) یک ماده بسیار متخلخل و دارای سطح داخلی بسیار گسترده است که به‌عنوان جاذب (Adsorbent) برای جداسازی و حذف ترکیبات مختلف از فازهای مایع و گاز به کار می‌رود. برخلاف بسیاری از مواد شیمیایی، کربن فعال یک ترکیب مولکولی خالص با فرمول ساختاری مشخص نیست.
ساختار کربن فعال عمدتاً از اتم‌های کربن با آرایش نامنظم و بخش‌هایی شبیه لایه‌های آروماتیک یا گرافن‌مانند تشکیل شده است. این لایه‌ها به‌صورت کامل و منظم مانند گرافیت روی یکدیگر قرار نگرفته‌اند و ساختاری آمورف/میکروکریستالی و اصطلاحاً turbostratic ایجاد می‌کنند. در میان این نواحی کربنی، شبکه گسترده‌ای از حفرات شکل گرفته است که عامل اصلی سطح داخلی بسیار بالای کربن فعال است.
سطح کربن نیز صرفاً از کربن خالص تشکیل نشده است. در لبه صفحات کربنی می‌توان گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار مانند هیدروکسیل فنولی، کربوکسیل، کربونیل، لاکتون و کینون داشت. نوع و مقدار این گروه‌های سطحی بر قطبیت، ترشوندگی و برهم‌کنش کربن با مولکول‌های جذب‌شونده اثر می‌گذارد.
از نظر اندازه منافذ، ساختار کربن متخلخل معمولاً به سه گروه اصلی تقسیم می‌شود:
میکروحفره‌ها سهم مهمی در سطح داخلی و ظرفیت جذب دارند، در حالی که منافذ بزرگ‌تر می‌توانند انتقال مولکول‌ها به نواحی داخلی ساختار را تسهیل کنند. بنابراین فقط عدد سطح ویژه برای پیش‌بینی عملکرد کربن در برابر تمام آلاینده‌ها کافی نیست و توزیع اندازه منافذ و شیمی سطح نیز اهمیت اساسی دارند.
تولید صنعتی کربن فعال معمولاً شامل دو مرحله کربونیزاسیون (Carbonization) و فعال‌سازی (Activation) است. مواد اولیه می‌توانند شامل مواد کربن‌دار مختلف مانند زغال‌سنگ، لیگنیت، چوب، پیت یا پوسته میوه‌های مختلفی مانند پسته، گردو، هلو، زردآلو و نارگیل باشند. در مرحله کربونیزاسیون، ماده اولیه در شرایط عدم حضور اکسیژن حرارت داده می‌شود تا ترکیبات فرار خارج شده و یک Char غنی از کربن تشکیل شود. سپس ساختار کربنی طی مرحله فعال‌سازی به‌گونه‌ای توسعه می‌یابد که سطح ویژه و حجم منافذ آن افزایش یافته و ظرفیت جذب سطحی مناسبی ایجاد می‌شود.
نوع ماده اولیه تأثیر زیادی بر ساختار منافذ و خواص محصول نهایی دارد. گریدهای 750، 1000 و 1150 متاسان به‌ترتیب از منابع زیستی مختلف شامل پوسته گردو، هسته هلو و زردآلو و پوسته نارگیل تولید می‌شوند. تفاوت در ساختار اولیه این مواد، همراه با شرایط فعال‌سازی، موجب ایجاد تفاوت در توزیع منافذ و ویژگی‌های جذب هر گرید می‌شود.
گرید کربن فعال 1000، از پوسته هسته هلو و زردآلو ساخته شده است. هسته میوه‌هایی مانند هلو و زردآلو به دلیل ساختار لیگنوسلولزی و ترکیب مناسب کربن ثابت، می‌توانند کربن فعالی با توزیع متعادل منافذ ایجاد کنند. این ساختار معمولاً باعث ایجاد تعادل بین جذب مولکول‌های کوچک در میکروحفره‌ها و انتقال بهتر مولکول‌های بزرگ‌تر از طریق مزوحفره‌ها، می‌شود.
کربن فعال بر اساس اندازه و شکل ذرات به چند نوع اصلی تقسیم می‌شود که رایج‌ترین آن‌ها کربن فعال پودری (PAC)، کربن فعال گرانولی (GAC) و کربن فعال پلت (Pellet) است. این تفاوت عمدتاً بر سرعت جذب، نحوه استفاده و نوع کاربرد صنعتی تأثیر می‌گذارد.
کربن فعال پودری (PAC) دارای اندازه ذرات بسیار کوچک و سطح تماس بالا است و به دلیل سرعت جذب زیاد، در فرآیندهایی مانند تصفیه آب، حذف رنگ، بو و ترکیبات آلی محلول استفاده می‌شود. این نوع کربن معمولاً به‌صورت مستقیم به محلول یا جریان فرآیندی اضافه شده و پس از جذب آلاینده‌ها از سیستم جدا می‌شود. به دلیل ایجاد گردوغبار و دشواری جداسازی، برای سیستم‌های بستر ثابت مناسب نیست.
کربن فعال گرانولی (GAC) دارای ذرات بزرگ‌تر بوده و به دلیل تعادل مناسب بین ظرفیت جذب، انتقال جرم و استحکام مکانیکی، رایج‌ترین فرم مورد استفاده در کاربردهای صنعتی است. این نوع کربن در ستون‌های جذب و فیلترهای ثابت برای تصفیه آب، تصفیه هوا و گاز، حذف VOCها و بازیابی حلال‌ها کاربرد دارد. گریدهای کربن فعال متاسان نیز به شکل گرانولی هستند.
کربن فعال پلت (Pellet Activated Carbon) از فشرده‌سازی کربن فعال پودری تولید می‌شود و به دلیل شکل یکنواخت و تولید گردوغبار کمتر، بیش‌تر در سیستم‌های تصفیه گاز و کنترل بخارات آلی استفاده می‌شود.
برخلاف فیلترهای مکانیکی متداول، که عمدتاً آلاینده‌ها را صرفاً با گیرانداختن ذرات حذف می‌کنند، کربن فعال با جذب سطحی مولکول‌ها روی سطح داخلی منافذ، فرآیند تصفیه و حذف آلودگی را انجام می‌دهد. سطح ویژه زیاد، شبکه گسترده منافذ و شیمی سطح کربن سبب شده است این ماده در تصفیه آب، تصفیه هوا و گاز، حذف ترکیبات آلی، تصفیه جریان‌های فرآیندی و بازیابی حلال‌ها کاربرد گسترده‌ای داشته باشد.
مهم‌ترین ویژگی کربن فعال، منافذ و سطح داخلی زیاد آن است. این ساختار مکان‌های زیادی برای برهم‌کنش مولکول‌های آلاینده با سطح فراهم می‌کند و کربن را برای تصفیه جریان‌های مایع و گاز مناسب می‌سازد. با این حال، کارایی جذب تنها تابع مساحت سطح نیست. اندازه مولکول جذب‌شونده باید با ساختار منافذ کربن تناسب داشته باشد و ترکیب میکروحفره‌ها و مزوحفره‌ها می‌تواند رفتار جذب را تغییر دهد. به همین دلیل دو کربن با سطح ویژه مشابه الزاماً برای یک آلاینده عملکرد یکسانی ندارند.
گروه‌های عاملی موجود در سطح بر ماهیت برهم‌کنش با مواد قطبی، یونی و آلی تأثیر می‌گذارند. pH محلول، ماهیت آلاینده و گروه‌های سطحی کربن می‌توانند رفتار جذب را به‌طور قابل توجهی تغییر دهند.
یکی از شاخص‌های کلیدی ارزیابی میزان فعال‌سازی و ظرفیت جذب کربن فعال، Iodine Number است. معمولا افزایش این عدد نشان‌دهنده توسعه بیش‌تر ساختار میکروحفره‌ای و افزایش سطح فعال داخلی است. در محصولات کربن فعال متاسان، افزایش Iodine Number از 750 به 1150 mg/g همراه با افزایش سطح ویژه BET از 1000 به 1200 m²/g است که بیانگر افزایش درجه فعال‌سازی و ظرفیت بالقوه جذب است. با این حال، انتخاب گرید مناسب باید علاوه بر Iodine Number بر اساس نوع آلاینده، اندازه مولکول، توزیع اندازه منافذ و شرایط عملیاتی انجام شود.
استحکام مکانیکی یا سختی ذرات پارامتر مهمی برای کربن فعال است. زیرا خردشدگی و تولید ذرات ریز در زمان حمل، بارگذاری و استفاده در بسترهای ثابت می‌تواند افت فشار و مشکلات بهره‌برداری ایجاد کند. مقدار Ball–Pan Hardness برابر 90% گزارش شده است که عدد مناسب و قابل قبولی برای ذرات است.
دو ویژگی مهم دیگر کربن فعال، مقدار رطوبت و Ash Content است که هر دو پارامتر، 3 درصد وزنی اعلام شده است. پایین بودن رطوبت برای حفظ ظرفیت قابل دسترس جذب مهم است. میزان خاکستر نیز که نشان‌دهنده ناخالصی است، برای حفظ کیفیت و خلوص نسبی جاذب اهمیت دارد.
معمولا کربن فعال‌های تولید داخل دارای درصد Ash بالا هستند، اما میزان خاکستر 3 درصد در گریدهای تولیدی متاسان، نشان‌دهنده کنترل میزان ناخالصی‌های معدنی است و با گریدهای با خلوص مناسب صنعتی سازگار است.
این مقدار خاکستر دارای این اثرات در عملکرد کربن فعال می‌شود:
کربن فعال به‌طور گسترده برای حذف مواد آلی محلول، مواد آلی طبیعی (NOM)، برخی ترکیبات آلی سنتزی، ترکیبات دارای بو و طعم و برخی پیش‌سازهای محصولات جانبی ضدعفونی از آب استفاده می‌شود. ساختار متخلخل کربن فعال باعث جذب سطحی این ترکیبات شده و آن را به یکی از مواد پرکاربرد در مراحل تصفیه و پالایش آب تبدیل کرده است. در تصفیه فاضلاب صنعتی نیز کربن فعال می‌تواند برای کاهش بار آلودگی آلی و بهبود کیفیت جریان خروجی در مراحل نهایی تصفیه (Polishing) مورد استفاده قرار گیرد.
کربن فعال برای جذب بسیاری از بخارات و ترکیبات آلی موجود در جریان هوا و گاز کاربرد دارد. این ماده به‌خصوص در حذف ترکیبات آلی فرار (VOC)، بوهای نامطلوب و برخی آلاینده‌های گازی در سیستم‌های تهویه و تصفیه هوای صنعتی استفاده می‌شود. عملکرد واقعی کربن فعال در این کاربرد به عواملی مانند نوع VOC، اندازه مولکول آلاینده، رطوبت، دما، زمان تماس، غلظت آلاینده و ساختار منافذ کربن بستگی دارد.
کربن فعال می‌تواند به‌عنوان یک جاذب مؤثر برای حذف ترکیبات ناخواسته از جریان‌های فرایندی مایع یا گاز و در مراحل Purification/Polishing مورد استفاده قرار گیرد. در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی، این ماده برای حذف ناخالصی‌های آلی، کاهش رنگ، حذف ترکیبات باقیمانده و افزایش خلوص محصول نهایی به کار می‌رود. انتخاب نوع کربن فعال در این کاربردها به نوع آلاینده، شرایط فرآیند و میزان ظرفیت جذب مورد نیاز وابسته است.
یکی دیگر از کاربردهای مهم کربن فعال، بازیابی، استفاده مجدد و بازیافت حلال‌ها (Solvent Recovery, Reuse and Recycling) است. در این سیستم‌ها، بخارات حلال موجود در جریان هوا روی سطح داخلی کربن فعال جذب شده و پس از اشباع شدن بستر، بسته به طراحی فرآیند می‌توان حلال را بازیابی کرده یا جاذب را احیا و مجدداً استفاده کرد. این فناوری علاوه بر کاهش انتشار VOCها، می‌تواند باعث کاهش مصرف حلال و بهبود بهره‌وری اقتصادی فرآیند شود.
هنوز دیدگاهی ثبت نشده است.