کربن فعال (Activated Carbon) به گروهی از مواد کربنی متخلخل گویند که به دلیل مساحت داخلی زیاد، ساختار متخلخل و منفذی، ظرفیت جذب سطحی بالا و با قابلیت فعال‌سازی مجدد سطح هستند. اصطلاح زغال فعال شده یا کربن اکتیو نشان‌دهنده یک سری از مواد جذب‌کننده سطحی با جنسی زغالی و شکلی کریستالی است که در ساختار داخلی آن روزنه‌های زیادی دیده می‌شود. کربن فعال سطح جذبی نزدیک به ۱۰۰۰ مترمربع در هر گرم دارد که این ویژگی سبب شده است تا جذب مواد از مایعات و گازها بسیار به شکل مؤثری تری صورت پذیرد. تخلخل بسیاری که دارد در اصل شبکه‌ای از منافذ با سایزهای میکرو، مزو و درشت است که میزان توزیع این منافذ در خاصیت جذبی تأثیرگذار خواهد بود. به‌نحوی‌که منافذ هرچه ریزتر باشند برای جذب گازها و درشت‌ترها برای جذب مایعات مهم‌تر هستند. در کل ظرفیت جذبی کربن فعال از جمله ویژگی‌های خاص آن است و می‌تواند سموم و آلاینده‌ها را جذب کند.
از دیگر ویژگی‌های این ترکیب قابلیت بازسازی است به این معنا که می‌توان آن را تمیز کرد و دوباره استفاده کرد. این ویژگی اغلب با حرارت دادن آن با دمای بالا و در شرایط بدون اکسیژن انجام می‌شود که مواد جذب شده را به‌سهولت می‌سوزاند. این محصول دارای قیمت پایین در مقایسه با جذب‌کننده‌های غیرآلی مانند زئولیت است. کاربرد مهم آن در جداسازی بو، رنگ و مزه‌های غیر دلخواه از آب، بازیافت حلال، تصفیه هوا به‌ویژه در رستوران‌ها، صنایع غذایی و شیمیایی است.
تولید کربن فعال
کربن فعال کربنی است که از منابع کربنی نظیر بامبو، پوست نارگیل، چوب، زغال قهوه‌ای، زغال‌سنگ و قیر ساخته شده است. یکی از روش‌های تولید آن استفاده از زغال‌سنگ یا زغال‌چوب است. در این روش ماده موردنظر را از به صورت‌های مختلف نظیر پودری یا گرانولی درمی‌آورند. در این روش بخار آب با گذر از روی این مواد عمل فعال‌سازی را ایفا می‌کند. بدین ترتیب بر روی سطح کربن میلیون‌ها منفذ ایجاد می‌گردد. کربن فعال تولیدی از زغال در کاربردهای تصفیه فاز گاز، تصفیه آب‌های آشامیدنی و تصفیه فاضلاب بسیار موردتوجه است.
انواع کربن فعال
این محصول را به دسته‌ها و انواع گوناگون تقسیم می‌کنند که در ادامه به توضیح آنها می‌پردازیم.
کربن فعال پودری
کربن فعال پودری یا پودر کربن فعال، سایز کمتر از ۱ میلیمتر و قطر متوسط بین ۰/۱۵ – ۰/۲۵ میلیمتر دارد. مزیت مهم این نوع از کربن مقدار بالای سطح فعال در واحد حجم آن است، اما به دلیل اندازه ریز ذرات افت فشار بالایی را ایجاد می‌کند.
کربن فعال اکسترود یا میله ای
نوع میله‌ای یا مدادی به شکل استوانه است و قطری بین ۰/۸ تا ۱۳۰ میلیمتر دارد. برای تهیه این نوع، شکل پودری را با یک پیونددهنده به هم متصل می‌کنند و درون یک بسته استوانه‌ای‌شکل قرار می‌دهند.
کربن فعال گرانول
کربن فعال گرانول در مقایسه با نوع پودری آن سایزی نسبتاً بزرگ‌تر و در نتیجه سطح خارجی کوچک‌تر دارد. به دلیل سرعت بالای نفوذ گازها و مایعات، این نوع کربن برای جذب بخارات مناسب است. از این نوع برای تصفیه آب، بوزدایی و جداسازی مواد موجود در جریان‌ها و نیز در حوضچه‌های اختلاط سریع کاربرد دارد. کربن فعال گرانول را برای استفاده در فاز مایع و نیز در فاز بخار می‌سازند.
کاربرد کربن فعال
کربن فعال باتوجه‌به انواع خاصی که دارد، کاربردهای گوناگونی را نیز در بخش‌های مختلف از جمله صنعت و پزشکی و کشاورزی و تصفیه آب دارا است. در ادامه به شرح انواع کاربردهای این محصول خواهیم پرداخت.
کربن فعال در صنعت
یکی از کاربردهای عمده صنعتی که از این ترکیب استفاده می‌شود، در فرایند افزایش دوام فلزات به‌منظور تصفیه محلول‌های آبکاری شده است. این فرایند، تکنیک اصلی تصفیه برای حذف ناخالصی محلول‌های آبکاری شده نیکل روشن است. با استفاده از این ترکیب، ناخالصی‌ها از بین می‌روند و فرایند آبکاری را به حد مطلوب خود می‌رساند. برای مثال در صنعت معدن به کمک کربن فعال، طلا را از سنگ معدن با جذب مجتمع‌های سیانید طلا استخراج می‌کنند.
کربن فعال در پزشکی
از کربن فعال برای درمان مسمومیت‌ها و اوردوز مواد شیمیایی و داروها استفاده می‌شود. این ترکیب سموم را در دستگاه گوارش جذب و از ورود آنها به جریان خون جلوگیری می‌کند. قرص‌ها و کپسول‌های آن در بسیاری از کشورها دارویی بدون نسخه برای درمان بیماری‌های اسهال، سوءهاضمه و نفخ مصرف دارند. کربن فعال در برابر مسمومیت اسیدها و بازها قوی، سیانید، آهن، لیتیم، آرسنیک، متانول، اتانول یا اتیلن گلایکول بی‌اثر است. استفاده نادرست (به‌عنوان‌مثال در ریه‌ها) منجر به آسپیراسیون ریوی می‌گردد که در صورت عدم شروع درمان فوری، گاهی اوقات می‌تواند کشنده باشد. بعلاوه در داروسازی نیز کربن فعال در تصفیه مواد اولیه و تولید داروهای مختلف کاربرد دارد.
کربن فعال در صنایع غذایی
این ترکیب در تصفیه مواد غذایی و خصوصاً نوشیدنی‌ها نقش دارد. بطوریکه برای حذف رنگ، بو و ناخالصی‌های آب‌میوه‌ها و شیرین‌کننده‌ها بکار می‌رود.
کربن فعال در محیط زیست
این ماده به دلیل ماهیت چندمنظوره، یک روش مؤثر برای تصفیه آب است. روش‌ها و تجهیزات متنوعی از تصفیه وجود دارد که باتوجه‌به نوع آلودگی انتخاب می‌گردند. این محصول کاربردهای بسیاری در حذف آلاینده‌ها از هوا یا آب همانند موارد زیر دارا است.
- پاکسازی نشت مواد شیمیایی
- اصلاح آب های زیرزمینی
- فیلتراسیون آب های آشامیدنی
- تصفیه هوا
- جذب ترکیباتی آلی فرار
- اندازه گیری غلظت رادون در هوا
کربن فعال در کشاورزی
از دیگر کاربردهای این محصول استفاده از آن در بخش کشاورزی بخصوص در پرورش دام است. از این ماده به‌عنوان کشنده آفات، مواد افزودنی خوراک دام، کمک به فراوری و ضدعفونی‌کننده بهره می‌برند.
کربن فعال در ذخیره سازی سوخت
پژوهش‌هایی در زمینه توانایی‌های این محصول برای ذخیره‌سازی گاز طبیعی در حال انجام است. مواد متخلخل به‌عنوان جذب‌کننده برای گازهای متنوع عمل می‌کنند. گاز موردنظر به ماده کربنی به‌وسیله نیروهای واندروالسی جذب می‌شود. سپس گاز جذب شده زمانی که در معرض دمای بالاتر قرار گیرد امکان دفع فراهم می‌شود یا اینکه برای تولید کار یا به‌منظور استخراج گاز هیدروژن برای استفاده در پیل‌های سوختی هیدروژنی سوزانده شود. ذخیره‌سازی گاز در کربن فعال یک روش ذخیره‌سازی جالب و عجیب است. زیرا گاز می‌تواند در فشار کم، جرم کم، حجم کم محیط که بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر از مخازن بزرگ تحت‌فشار است، ذخیره شود.
نکات ایمنی در مورد کربن فعال
توجه به نکات ایمنی و انجام مراقبت‌های لازم مانند استفاده از ماسک، دستکش و عینک در حین کار و نگهداری از کربن فعال واجب است. در زمان کار با آن باید توجه کرد که گردوغباری از آن به مجاری تنفسی راه پیدا نکند چرا که می‌تواند سیستم تنفسی را تحریک کند و مشکلات تنفسی را برای فرد ایجاد سازد. همچنین محل نگهداری آن باید دور از شعله‌های باز و منابع قابل‌اشتعال باشد و حتماً اقدامات اطفای حریق مناسب مانند کپسول‌های آتش‌نشانی باید در دسترس باشد.
خرید و فروش کربن فعال
خرید کربن فعال باکیفیت تولید کشور سوئد در کیسه‌های ۲۵ کیلوگرمی را با شرکت بازرگانی کیمیا تجارت تات تجربه کنید. کیمیا تجارت تات کیفیت برتر را با قیمت مناسب و رقابتی برای مشتریان خود عرضه می‌کند. جهت اطلاع از قیمت روز و خرید انواع مواد شیمیایی با شماره‌های ۰۲۱۶۶۴۳۸۶۴۷ – ۰۲۱۶۶۴۳۸۴۰۶ – ۰۲۱۶۶۵۶۷۱۵۸ تماس بگیرید و همین حالا با کارشناسان ما در ارتباط باشید.
سوالات متداول کربن فعال
۱- کربن فعال برای حذف چه مواردی کاربرد دارد؟
مواد شیمیایی آلی به‌راحتی جذب کربن فعال می‌شوند؛ اما تعداد بسیار کمی از مواد شیمیایی معدنی توسط این ماده حذف می‌شوند. وزن مولکولی، قطبیت، حلالیت در آب، دمای جریان سیال و غلظت در جریان همه عواملی هستند که بر ظرفیت کربن فعال برای حذف مواد تأثیر می‌گذارند. بنزن، تولوئن، زایلن، روغن‌ها و برخی ترکیبات کلردار، مواد شیمیایی رایجی هستند که با استفاده از کربن حذف می‌شوند. از دیگر کاربردهای مهم این ماده حذف بو و آلودگی رنگ است.
۲- روش تولید کربن فعال چیست؟
در این روش کربن در یک مخزن بدون اکسیژن در دمای بسیار بالا، ۶۰۰-۹۰۰ درجه سانتیگراد ساخته می‌شود. پس از آن، کربن در معرض مواد شیمیایی مختلف، معمولاً آرگون و نیتروژن قرار می‌گیرد و دوباره در مخزن از ۶۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود. بار دوم که کربن در مخزن حرارتی قرار می‌گیرد، در معرض بخار و اکسیژن قرار می‌گیرد. از طریق این فرایند، ساختار منفذی در سطح آن ایجاد می‌شود و سطح قابل‌استفاده کربن به‌شدت افزایش می‌یابد.
۳- طول عمر یا تاریخ انقضای کربن فعال چقدر است؟
طول عمر مواد شیمیایی دارای کربن فعال به وزن مولکولی ماده شیمیایی، غلظت ماده شیمیایی در جریان تحت کربن‌دار شدن، دمای عملیاتی سیستم و قطبیت مواد شیمیایی بستگی دارد.
۴- ظرفیت جذب کربن فعال به چه چیز بستگی دارد؟
ظرفیت جذب کربن فعال برای حذف یک ماده معین، نه‌تنها به مساحت سطح آن، بلکه به نسبت منافذی که اندازه مناسبی دارند نیز بستگی دارد. یک کربن فعال مناسب دارای قطری بین یک تا پنج برابر مولکولی ماده‌ای است که بایستی جذب کربن شود.
۵- کدام نوع کربن فعال برای تصفیه آب مناسب است؟
ترکیباتی که معمولاً در آب چاه وجود دارند، معمولاً وزن مولکولی کمی دارند. برای حذف آلاینده‌های آب، مناسب‌ترین نوع، کربنی با تخلخل ریز و زیاد لازم است. کربن‌هایی که این خصوصیات را برآورده می‌کنند، اولاً کربن‌های پوسته نارگیل و متعاقباً مواد معدنی قیری هستند.