کربن اکتیو

تاریخچه کربن اکتیو

به نظر می‌رسد اولین استفاده از کربن فعال احتمالاً توسط انسان ماقبل تاریخ با هدف کاملاً متفاوتی انجام شده است. حذف ناخالصی‌های فلز ذوب شده برای تولید برنز. مانند انسان عصر برنز، مصریان باستان نیز جنبه‌ای از کربن را کشف کردند که کاملاً با فیلتر هوا ارتباطی ندارد. این بار به عنوان یک ماده نگهدارنده.

اما مصری‌ها دریافتند که کربن را می‌توان بیشتر از یک ماده نگهدارنده استفاده کرد. اولین استفاده ثبت شده از کربن برای مقاصد پزشکی از پاپیروس های مصری در حدود 1500 سال قبل از میلاد مسیح می باشد. حدود 400 پ.م. هندوها و فنیقی های باستان خواص درمانی کربن فعال را کشف کردند و شروع به استفاده از آن برای تصفیه آب کردند. اخیراً در دهه 1700 از کربن به عنوان ماده ای مفید برای کنترل بوهای ناشی از زخم های قانقاریا یاد می شود و همچنین برای مشکلات معده نیز تجویز می شود.

کربن اکتیو
کربن اکتیو

در اواسط دهه 1800، کربن به عنوان یک درمان برای بسیاری از شرایط پزشکی در همه جا حاضر شده بود. و در سال 1857، یک جراح ارتش به نام جیمز برد خاطرنشان کرد: «کربن مخلوط شده با پودر سوخاری یا مخمر از دیرباز مواد مورد علاقه برای تشکیل دارو در میان جراحان ارتش و نیروی دریایی بوده است.

 کربن اکتیو همچنین در عمل بیمارستانی به عنوان یک کاربرد برای از بین بردن زخم‌ها و زخم‌های قانقاریا ویژگی بالایی پیدا کرده است و اخیراً این ماده با تسکین درد، اصلاح فوتر (بوهای مرتبط با بیماری) و تسهیل در موارد متعددی از سرطان باز تسکین یافته است.

در جنگ جهانی اول، ماسک‌های گاز از کربن برای فیلتر کردن برخی از گازهای مرگبار استفاده شده علیه سربازان استفاده می‌کردند، اما تولید و استفاده از کربن فعال تنها پس از جنگ جهانی دوم آغاز شد و در نهایت منجر به توسعه فیلترهای هوا و آب کربن فعال مدرن شد. . تا پایان قرن بیستم، کربن فعال در کاربردهای مختلف در هر محیط بهداشتی مدرن، از جمله برای پانسمان زخم، در واحدهای دیالیز کلیه، برای درمان بیش از حد دارو و درمان کم خونی در بیماران سرطانی استفاده شد.

 

انواع کربن اکتیو

کربن فعال چیست؟

کربن فعال کربنی است که با دی اکسید کربن یا بخار فوق گرم در دمای بسیار بالا تصفیه شده است. این ماتریکسی از منافذ ریز در کربن ایجاد می کند که سطح آن را افزایش می دهد و مکان های بیشتری برای به دام افتادن مولکول ها ایجاد می کند. این همان چیزی است که کربن را به یک فیلتر موثر تبدیل می کند. فیلترهای کربن فعال نیز اغلب تحت عملیات شیمیایی قرار می گیرند تا توانایی خود را در به دام انداختن آلاینده های خاص افزایش دهند.

فیلترهای فعال به ویژه در فیلترهای مولکولی (که گاهی اوقات به عنوان فیلترهای شیمیایی یا فیلترهای فاز گاز شناخته می شوند) استفاده می شوند. اینها معمولاً از تکنیکی به نام “جذب” استفاده می کنند. به عبارت ساده، این به معنای چسباندن مولکول ها به موادی با سطح بسیار زیاد است.

ساختار کربن فعال شامل میلیون ها منافذ میکروسکوپی است که در آن گازها وارد شده و به مایع روی سطح کربن متراکم می شوند. یک پوند کربن بیش از شش میلیون فوت مربع مساحت دارد که به کربن اجازه می دهد کارایی جذب گاز خود را برای مدت طولانی، تا چهار سال در برخی از برنامه های HVAC حفظ کند.

کربن اکتیو نوریت

کاربردهای کربن فعال

از این ماده در موارد و فرایندهای زیر استفاده می‌شود:

  • ذخیره سازی متان و هیدروژن
  • استخراج فلز
  • تصفیه هوا
  • استخراج فلز
  • تصفیه آب
  • دارو
  • تصفیه فاضلاب
  • فیلترهای هوا در ماسک های گاز و دستگاه تنفس
  • فیلترهای موجود در هوا فشرده
  • سفید کردن دندان‌ها
  • تولید کلرید هیدروژن در تاریکی

نحوه عملکرد ذغال فعال یا کربن اکتیو

ذغال فعال، مواد ارگانیک را از محیط پیرامونش جذب نموده، تا عمل انتقال آلاینده از فاز مایع به فاز جامد، اتفاق افتد. نیروی جاذبه موجب ایجاد یک پیوند و اتصال بین آلاینده و کربن و در نتیجه چسبیدن آن ها به یکدیگر می شود. و همچنین، باکتری ها به سطح خارجی ذغال کربن اکتیو، چسبیده شده و بخشی از آلاینده ها را جذب خود می کنند. این جذب، منجر به پخش یک گاز یا ترکیب در شبکه متخلخل ذغال اکتیو یا کربن اکتیو می شود.

نحوه جذب آلاینده ها توسط ذغال اکتیو

تماس ذرات آلاینده و غیر مفید محلول در مایع با ذرات ذغال فعال شده

پخش شدن ذرات آلاینده و غیر مفید در شبکه متخلخل زغال فعال شده

ذرات آلاینده به ذغال، جذب شده و یک پیوند برگشت ناپذیر را به وجود می آورند.

خصوصیات و مشخصات کربن اکتیو

برخی از ویژگی ها و مشخصات منحصر به فرد کربن اکتیو یا ذغال فعال، به شرح زیر خواهد بود.

  • دارای ساختار و اجزای متخلخل
  • دارای سطح فعال بالا
  • دارای ظرفیت جذب بالا
  • دارای قابلیت باز یافت و فعال سازی دوباره
  • قابلیت هدایت الکتریکی بالا
  • دارای پایداری و مقاومت زیاد
  • مقرون به صرفه بودن و هزینه مناسب
کربن اکتیو جاکوبی

نقش کربن اکتیو در ذخیره سوخت

بررسی ها در زمینه توانایی ها و خصوصیات کربن اکتیو نشان داده است که مواد متخلخل به عنوان جاذب برای گاز های متنوع عمل می کند. گاز مورد نظر به ماده کربنی، به وسیله نیرو های واندروالسی جذب خواهد شد. و بعد از آن، هنگامی که در معرض دمای بالا تر قرار گیرد، امکان دفع وجود دارد. یا اینکه برای تولید کار یا به جهت استخراج گاز هیدروژن برای استفاده در پیل های سوختی هیدروژنی سوزانده می شود.

مزیت های استفاده از کربن اکتیو در تصفیه فاضلاب ها

  • این کربن، قادر به جذب کلیه مواد آلی در سطح بالا می باشد.
  • با استفاده از کربن رنگ و بو از آب فاضلاب دفع خواهد شد.
  • مواد روغنی که در سیستم بیولوژیکی ایجاد اشکال می کند، به وسیله کربن جدا سازی خواهد شد.
  • مواد آلی مضر، مانند فنل و سیانور و ترکیبات سمی به کمک کربن حذف می شود.

معایب استفاده از کربن اکتیو در تصفیه فاضلاب ها

  • این روش تصفیه در فاضلاب ها کمی گران و پر هزینه خواهد بود.
  • سهل انگاری در این عملیاتی که نیاز به دقت فراوارن دارد، موجب از کار افتادن سیستم تصفیه خواهد شد.

شرایط و فاکتور های مهم برای جذب مناسب گاز ها و بخار ها توسط کربن اکتیو

کربن های فعال با داشتن شرایط زیر می توانند بهترین جاذب، برای گاز ها و بخار ها باشند.

  • با آغشته نمودن کربن فعال با ید، می توان بخارات جیوه را حذف کرد.
  • با آغشته نمودن کربن فعال با برخی از اکسید های فلزی، می توان گاز های اسیدی را حذف نمود.
  • با آغشته نمودن کربن فعال با برخی نمک های فلزی، می توان آمونیاک را جدا سازی نمود.
  • با آغشته نمودن کربن اکتیو با مواد قلیایی برای کنترل گاز های اسیدی نظیر دی اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن کلر، می توان استفاده کرد.
  • با آغشته نمودن کربن فعال با اسید فسفریک یا نمک آن، می توان برای کنترل آمونیاک استفاده نمود.

مراحل حذف آلاینده پس آب ها توسط کربن اکتیو

  • حذف سرب توسط کربن فعال یا ذغال اکتیو
  • حذف آمونیاک توسط کربن فعال یا کربن اکتیو
  • جذب فلزات سنگین در پساب، توسط کربن اکتیو
  • حذف نیترات توسط کربن فعال
  • حذف سیانید توسط کربن اکتیو
  • حذف کروم توسط کربن فعال
  • حذف جیوه توسط کربن فعال