تعریف و کاربردهای کربن فعال

کربن فعال (زغال فعال) – کربن اکتیو یا کربن بلک (Activated Carbon) شکلی از کربن است که بر اثر عملیات پردازش، پوکی و سطح داخلی آن افزایش می یابد. این ترکیب 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 زئولیت، ماده­ ی منحصر به‌ فردی می ‌باشد. این ماده، در حقیقت شکل غیرگرافیتی کربن با فضاهای داخلی متخلخل و میکروکریستالی است.

کربن فعال بعنوان یک جاذب با ظرفیت جذب بالا و قیمت پائین، کاربردهای بسیار فراوانی را در فرآیندهای جذب از فاز مایع و یا فاز گاز یافته است. از جمله کاربردهای این ماده در جذب از فاز مایع می ­توان به رنگبری از محلول شکر، تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه پساب و در جذب از فاز گاز به استفاده در ماسک ­های گاز و سیستم های بازیافت حلال اشاره نمود. مواد اولیه مختلفی را میتوان بعنوان ماده خام برای تولید این محصول بکار گرفت که از میان آنها مواد خام سلولزی نظیر چوب، پوست نارگیل، هسته میوه ­ها و سایر ضایعات کشاورزی، مواد خام کربنی نظیر زغال سنگ، کک نفتی، قیر قطران زغال سنگ و مواد خام پلیمری شامل ضایعات انواع لاستیک ­ها و پلاستیک ­ها را می توان نام برد.

photo_2017-06-11_09-35-41

کاربردهای کربن فعال

کربن فعال بعنوان یک جاذب با ظرفیت جذب بالا و قیمت پایین، کاربردهای بسیار فراوانی یافته است. کاربرد مهم و قابل اهمیت آن عبارت است از:

استخراج فلز:

بازیافت طلا

تصفیه گاز :

تصفیه هوا و گاز فشرده

حذف بخارات روغن، بو و دیگر هیدروکربن ­ها از هواActivated-Carbon-Banner-Lite01

زیست محیطی :

تصفیه آب ( آب شرب، آب آکواریوم ­ها، آب ­های صنعتی) از نظر رنگ و بو و طعم

تصفیه هوا (استفاده در دستگاه ­هایی مثل تصفیه کننده ­های هوا، خوشبوکننده ­ها، تصفیه کننده­ های صنعتی )

اندازه گیری غلظت رادون در هوا

کشاورزی:

آفت کش

افزودنی خوراک دام

جذب رنگدانه­ های رنگ قهوه­ای از کنسانتره انگور سفید

صنایع غذایی :

رنگبری از قند و شکر

بهسازی رنگ و طعم در نوشیدنی­ ها و آب میوه ­ها

صنایع شیمیایی:

جداسازی کربوهیدارت­ ها

استفاده در ماسک­ های گاز

فیلترهای هوای فشرده

صنایع نفت گاز و پتروشیمی:

جاذب

کاتالیست

کاربردهای پزشکی و دارویی:

کربن فعال برای درمان مسمومیت دارویی یا سموم خوراکی در ساعات اولیه پس از مصرف بکار می­ رود. قرص یا کپسول کربن فعال در بسیاری از کشورها به عنوان یک دارو برای درمان اسهال، سوء هاضمه و نفخ استفاده می شود.

خواص کربن فعال

یک گرم کربن فعال می ­تواند مساحت سطحی بیش از ۵۰۰m2 داشته باشد که این عدد می­تواند به ۱۵۰۰m2 هم برسد. آئروژل­ های کربن، که البته گران ­تر هستند، مساحت سطحشان از این هم بالاتر است و در موارد خاص مورد استفاده قرار می­ گیرند. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، ساختارهای با سطح بالای کربن­ های فعال قابل مشاهده هستند.

جیمز دووار زمان زیادی را صرف مطالعه کربن فعال و اثرات آن در جذب گازهای موجود در هوا کرد. از نظر فیزیکی، کربن فعال از طریق نیروهای واندروالس یا نیروهای پراکندگی لاندن به سایر مواد متصل می ­شود. این ترکیب با الکل­ ها، دی ­­اُل ­ها، اسیدها و بازهای قوی، فلزات و اکثر ترکیبات معدنی مثل لیتیم، سدیم، آهن، سرب، آرسنیک، فلوئور و بوریک اسید پیوندهای خوبی ایجاد نمی کند؛ اما یُد (I2) را خیلی خوب جذب می ­کند. ظرفیت یٌدی (mg/g) برای تعیین مساحت سطح کربن فعال مورد استفاده قرار می­ گیرد.1-16022511261043301

کربن مونواکسید به خوبی توسط کربن فعال جذب نمی­ شود. این مسأله باید مورد توجه افرادی که این ماده را در فیلترهای بوگیر، هودها و سیستم های کنترل گاز استفاده می­ کنند، قرار بگیرد؛ زیرا مونواکسید کرن توسط حواس انسان قابل تشخیص نیست و سمی و کشنده است.

ویژگی­ های جذبی و فیزیکی

گونه­ های مختلفی از زغال ­های فعال شده با ویژگی ­های مشخص وجود دارند که خصوصیات هر یک از آنها به مواد اولیه و فنون به کار رفته در تولید آنها بستگی دارد. در انتخاب یک گونه زغال فعال شده، برای بهبود بخشیدن به فرآیندها، شناخت دقیق ویژگی­ های فیزیکی و جذبی مواد مورد نیاز است.

ویژگی ­های جذبی:

  • سطح: با استفاده از N2 حدود منافذ سطحی زغال فعال شده را اندازه می ­گیرند. هرچه سطح زغال فعال شده بیشتر باشد، قسمت ­های جاذب نیز بیشترند.
  • اندازه منافذ: تعیین اندازه های یک زغال فعال شده می ­تواند راهی مناسب برای تشخیص خصوصیات آن باشد. بر طبق اصول IUPAC  منافذ بر اساس اندازه به صورت زیر دسته ­بندی شده­ اند:

Micropores: r<1 nm

Mesopores: r=1-25 nm

Micropores: r>25 nm

  • که mesopore ها برای جابه ­جایی و Micropore ها برای جذب مواد هستند. بطور کلی هر چقدرکه اندازه ذرات زغال فعال شده کوچکتر باشد، سرعت جذب بیشتر است.
  • تخلخل: یکی از راه های اندازه ­گیری میزان تخلخل در توده ­ای از زغال فعال شده، استفاده از میزان جذب CCl4  خالص در حالت گازی می ­باشد.

ویژگی ­های فیزیکی:

  • سختی و مقاومت در برابر حرارت و فشار: زغال ­های فعال شده دارای سختی­ های متفاوتی هستند که مربوط به مواد اولیه و شیوه تهیه آنها می ­باشد و بنا به درجه سختی، هر یک از آنها کاربردهای متفاوتی دارند.

روش ­های تهیه کربن فعال

اصول و فنون گوناگونی در ساخت و تولید زغال­ های فعال شده وجود دارد که به ۳ اصل بستگی دارد:

  • نوع ماده اولیه
  • مشخصات فیزیکی مورد نظر برای محصول (زغال فعال شده)
  • مشخصات جذبی برای کاربردهای مختلف

هدف از فعال ­سازی، ایجاد یک ساختار متخلخل کربنی با سطح آزاد زیاد در ماده خام است. تولید کربن فعال با استفاده از دو روش امکان­پذیر است:

۱) فعال­ سازی فیزیکی

۲) فعال­ سازی شیمیایی

فعال­ سازی فیزیکی:

در روش فعال­ سازی فیزیکی، ماده خام نخست در محیطی بدون حضور هوا کربونیزه می­ شود تا پایه کربنی اولیه تشکیل شود. در این شرایط، ترکیبات سلولزی و نیز پلیمری موجود در ماده خام به زغال تبدیل شده و مواد خامی نظیر زغال سنگ، کلیه ترکیبات فرار خود را از دست می ­دهند. سپس پایه کربنی بدست آمده در معرض یک عامل فعال­ ساز گازی در دمای بالا قرار می­ گیرد. عامل فعال ساز عموماً بخارآب، دی ­اکسیدکربن، اکسیژن یا مخلوط آنها می ­باشد که قادر است در دمای بالا با بخشی از کربن موجود در ماده واکنش دهد و آنرا بصورت عوامل گازی مونواکسیدکربن یا دی­ اکسیدکربن خارج سازد. بدین ترتیب پس از حذف بخشی از کربن ساختمانی توسط عامل فعال ­ساز، محصول باقیمانده ساختاری متخلخل خواهد داشت. Untitled-1چگونگی تخلخل این محصول به عوامل متعددی نظیر نوع ماده خام، شرایط کربونیزاسیون، نوع عامل فعال ­ساز، دما و زمان فعال سازی بستگی دارد. زغال­ های فعال­ شده­ تولید شده توسط این روش معمولاً دارای منافذ ریزند و برای جذب مواد از مایعات و گازها مناسب هستند.

فعال ­سازی شیمیایی:

در روش فعال ­سازی شیمیایی که یک روش تک مرحله ­ای برای تولید کربن فعال به شمار می ­آید، ماده خام با محلولی غلیظ از یک عامل فعال ­ساز مخلوط شده و مخلوط حاصل پس از خشک شدن، در شرایط اتمسفر بی ­اثر در یک کوره حرارت می ­بیند. از جمله مهمترین موادی که به عنوان عامل فعال ­ساز مورد استفاده قرار می ­گیرند، می­ توان به ترکیبات فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی نظیر هیدروکسید پتاسیم، کربنات پتاسیم، کربنات سدیم، کلرید منیزیم و برخی اسیدها نظیر اسید فسفریک، اسید سولفوریک، کلرید آلومینیوم و کلرید روی اشاره کرد. در اینجا نقش عامل فعال­ ساز، حذف آب از ساختار ماده اولیه و پایین آوردن دمای لازم برای کربونیزاسیون و ممانعت از تشکیل قطران در حین انجام فرآیند است که به ایجاد یک ساختار متخلخل در محصول کمک می­ کند. در این روش مشخصات ماده خام نظیر نوع و ابعاد دانه­ های آن، نوع عامل فعال ساز، نسبت اختلاط ماده خام با عامل فعال ­ساز (درصد تلقیح)، شرایط خشک کردن و گرمایش در کوره، در مشخصات و خواص محصول نهایی تاثیر قابل ملاحظه ­ای خواهد داشت. زغال فعال شده بدست آمده توسط این روش، دارای منافذ باز زیادی است و برای جذب مولکول­ های بزرگ بسیار مناسب است.

بدیهی است انتخاب روش فعال ­سازی، چگونگی تخلخل محصول را نیز تحت تاثیر قرار می ­دهد؛ بعنوان مثال مشخص شده است که روش فعال­ سازی فیزیکی اغلب حفره­ هایی به شکل مخروط ایجاد می­ کند به صورتی که قاعده مخروط در بالا قرار دارد در حالیکه روش فعال­ سازی شیمیایی منجر به تشکیل حفره ­هایی به شکل بطری می ­گردد.

19 دیدگاه

  • سید محمد سماواتیان

    با سلام من قصد تحقیق راجع به جذب بو در کربن اکتیو را دارم

  • س.ی

    ممنون از توضیحات خوب و کاملتون

  • شهریار رحمانی

    سلام
    شهریار رحمانی هستم مدیر عامل شرکت شیمی پژوهان بیش از ۱۴ ساله که تولید کننده کربن اکتیو هستیم.
    ابا دیدن مقاله شما خوشحال شدم .
    امیدوارم موفق باشید

  • چاپ مقاله

    سایت پر محتوی دارید تبریک میگم

  • قالب وردپرس فارسی

    سلام تبریک سایت بسیار جذابی دارید اگر دوست داشید به وب سایت ما نیز سر بزنید هر کمکی از دست ما بر آید برای شما انجام خواهیم داد.

  • رضا

    باسلام.ایا کربن غعال اتشزا هستش؟

  • رضا

    آیا کربن فعال آتشزا است؟

  • قالب وردپرس

    ممنون از شما عالی بود

  • نودی

    عالی قشنگ بود

  • چاپ مقاله

    سلام و عرض ادب سایتتون بسیار پرمحتوی است سپاس بی کران از زحمات شما امیداست بدین صورت ادامه پیدا کنید چون واقعا سایتون آینده دار هستش

  • ویدائو

    خیلی عالی بود.لایک داره

  • shirin amiri

    سلام باسپاس از شما
    میشه فرق بین کربن سفید باکربن سیاه در محصولات پوستی رو بگین مثلا ژل پوست چرب بی یلندا کربن سفید داره ولی یمدل دیگش کربن سیاه
    ممنون میشم.

  • تجهیزیار

    جالب بود ! سپاس از اطلاعات تان !

  • نودی

    عالی دمت گرم

  • کیومرث هاشمی فرد

    بسیار عالی. تشکر از شما
    اگر اطلاعات تخصصی تری هم دارید به ایمیل اینجانب ارسال بفرمائید. در مورد انتقال جرم
    و نحوه محاسبه محاسبه ضریب انتقال جرم و مدت زمان کارایی آن

  • Elldritab

    Come Acquistare Viagra cialis generic Viagra Kaufen Dortmund

  • جایینو

    از سایت خوب تان ممنونم ! جالب بود !

  • سوله بیستون سازه

    خوب بود

  • رضا رمضانی

    با سلام .
    ممنون میشم اطلاعاتی از احداث واحد تولیدی کربن اکتیو در اختیار اینجانب قرار دهید .علاقه مند به احداث خط تولید این کالا هستم .اطلاعات موجود تقریبا خیلی واضح
    پروسه تولید در اشل صنعتی را بیان نمیکند.ممنون

  • ارسال دیدگاه

    نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.