کربن اکتیو (activated carbon) یا زغال اکتیو یا کربن فعال از جمله مواد مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد که به دلیل قدرت جذب و واکنش بالا در حذف آلاینده های گاز و مایع نقش مهمی دارد. این مواد که از پرکاربردترین مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب می باشد که از پوست و چوب نارگیل، استخوان و گردو و موارد مشابه طی فرآیندهای شیمیایی و حرارتی تولید میشوند. در ادامه به طور کامل انواع کربن فعال پودری، گرانولی، میله ای یا اکسترود را معرفی نموده و ویژگی ها، روند تولید، قیمت و نحوه خرید عمده و جزئی کربن اکتیو داخلی و خارجی را شرح خواهیم داد.
کربن فعال چیست؟
وجود آلاینده های جامد و مایع و گاز در آب و هوا منجر به کاهش کیفیت آنها شده و از بزرگترین نشانه ها می توان به بوی بد و زننده اشاره نمود. روش های مختلفی برای مقابله با این مشکل وجود دارد که از جمله آنها می توان به استفاده از زغال اشاره نمود. از گذشته تا امروز زغال فعال شده یکی از اصلی ترین مواد برای تصفیه آب و هوا به شمار می رود که حتی در سفید کردن سطوح و دندان ها نیز نقش مهمی دارند.
چوب و زغال آن پس از مواجه شدن با دمای بسیار زیاد و حرارت دهی در شرایط ویژه، به مرور ساختار داخلی شان با تغیر مواجه میشود و اصطلاحا فعال خواهند شد. کربن اکتیو نوع خاصی از زغال و کربن می باشد که به دلیل قرار گرفتن در دمای بسیار زیاد برای مدت طولانی یا تماس با مواد شیمیایی مخصوص، دارای منافذ کوچکی میشوند.
پس از تغییر در ساختار آنها، قدرت جذب و ایجاد پیوند و واکنش پذیری در کربن افزایش پیدا نموده و به همین دلیل یون و مواد آلاینده موجود در آب و هوا را به سرعت جذب می کند. از نظر ساختار ملکولی، کربن اکتیو دارای یون مثبت آزاد بوده و قادر است یون های منفی ذرات کلوئیدی و مواد معلق و گازها را به سمت خود جذب و بین آنها پیوند برقرار شود.
عملکرد کربن اکتیو
با توجه به اینکه در فرآیند تصفیه آب از چه تجهیزاتی استفاده میشود، نحوه حذف آلاینده ها توسط کربن اکتیو در آنها متفاوت است. از رایج ترین تجهیزات به کار رفته در صنعت تصفیه آب می توان به فیلتر کربنی اشاره نمود که بر پایه جذب مواد آلاینده توسط ذرات کربن اکتیو عمل می کنند. عبور آب از فیلتر کربنی باعث میشود تا آلاینده هایی که منجر به تغییر رنگ و بو شده اند به بدنه فیلتر چسبیده و آب تصفیه شده از آن خارج گردد.
انواع ذغال اکتیو
زغال فعال شده مورد استفاده در صنعت تصفیه آب و هوا و صنعت از نظر ساختار و شکل ظاهری دارای تنوع بالایی می باشد. علاوه بر تفاوت در ظاهر، میزان قدرت جذب آنها نیز با هم متفاوت بوده و بر همین اساس نیز کاربرد آنها تعیین می گردد. در حالت کلی سه نوع کربن یا ذغال فعال در صنعت مورد استفاده قرار میگیرد که عبارتند از:
کربن فعال پودری (PAC)
کوچکترین ذرات کربن یا ذغال را می توان در نوع پودری آنها مشاهده نمود. این نوع کربن کاملا شبیه به پودر بوده و به همین دلیل قدرت جذب در آنها بسیار زیاد است و اندازه هر یک از ذرات آن حدود 0.18 میلیمتر می باشد. لازم به ذکر است که نوع پودری این ذغال ها بیشتر در فیلتر کربنی مورد استفاده قرار گرفته و تاثیر زیادی بر حذف آلاینده ها با بار منفی دارند.
پودر کربن فعال (Powdered Active Carbon) پس از تولید در اندازه های مختلفی ارائه میشود که رایج ترین آنها قطر 0.15 تا 0.25 میلی متر داشته و سایز کمتر از یک میلی متر دارند. در روند تولید و درجه بندی این زغال های فعال شده از اصطلاح مش یا شبکه استفاده میشود. پس از تولید کربن ها از مش هایی با منافذ 0.297 میلی متر عبور داده میشوند. نوع دیگری از این کربن ها از مش هایی با منافذ 0.177 میلی متر عبور داده شده و به آنها غربال با مش 80 گفته میشود. هر چه اندازه و سایز پودر کربن اکتیو کمتر باشد، قدرت جذب آنها بالاتر است، اما افت فشار بالایی دارند.
کربن اکتیو گرانولی یا دانه ای (GAC)
نوع دیگری از این کربن ها به نام Granular Activated Carbon به صورت دانه ای ارائه میشوند و در انواع مختلف ریز و درشت در صنعت کاربرد دارند. با توجه به اینکه این نوع کربن اندازه بزرگتری نسبت به نوع پودری دارد، به همین دلیل قدرت جذب آنها کمی کمتر است. از جمله سایزهای رایج و پرکاربرد کربن فعال های گرانولی یا دانه ای می توان به 8*20، 80*30 و 20*4 می باشد.
البته لازم به ذکر است که کربن هایی که دارای این اندازه و سایز هستند، بیشتر برای تصفیه مایعات مورد استفاده قرار میگیرند. کربن اکتیو گرانولی 20*40 که برای تصفیه گاز و بخار کاربرد دارد، در روند تولید با مش های 20 تا 40 غربال میشوند. پس از غربال شدن با این مش ها، اندازه های آنها به گونه ایست که امکان عبور از مش 40 را پیدا نمی کنند.
برای استفاده از کربن در تصفیه هوا می توان از کربن های گرانولی با سایزهای 4*10 و 4*8 استفاده نمود.
کربن فعال میله ای یا اکسترود (EAC)
زغال فعال استوانه ای Extruded Activated Carbon که بیشتر برای تصفیه هوا کاربرد دارد می توان به نوع میله ای یا استوانه ای اشاره نمود که با نام های دیگری از قبیل کربن اکتیو کبریتی نیز شناخته شده می باشند. این کربن ها در واقع همان نوع پودری می باشند که با مواد مخصوص به هم متصل میشوند. به دلیل اتصال محکم ذرات کربن به هم، این نوع دارای مقاومت بسیار زیادی در برابر فشار و ضربه هستند. قطر این کربن ها در محدود 0.8 تا 5 میلی متر می باشد.
کربن فعال زغال چوب ACC
از دیگر انواع کربن فعال ها می توان به نوع ACC اشاره نمود. برخلاف سه گروه قبل، کربن های زغال چوب ساختاری شبیه به پارچه و الیاف دارند.
انواع کربن فعال بر اساس نوع تخلخل
در دسته بندی دیگر می توان این زغال ها را بر اساس نوع منافذ و تخلخل روی سطح آنها گروه بندی کرد. اندازه منافذ روی سطح کربن ها به شدت بر قدرت جذب آنها اثر گذار است و هر چه تعداد اندازه آنها بیشتر باشد، به همان نسبت واکنش پذیری نیز بالاتر بوده و تصفیه بهتر انجام میشود. در حالت کلی سه نوع تخلخل می توان برای این کربن ها ارائه داد که عبارتند از:
- میکروتخلخل Micropores: قطر این منافذ کمتر از یک نانومتر بوده و بیشتر برای حذف طعم و بو مورد استفاده قرار میگیرد. کربن هایی که از مواد خام سلولزی تولید میشوند، دارای منافذ میکروتخلخل هستند.
- مزو تخلخل Mesopores: این کربن ها دارای منافذی با قطرهای یک تا 25 نانومتر می باشند.
- ماکروتخلخل Macropores: منفاذ این کربن ها دارای قطر 25 نانومتر می باشند و برای جذب گاز و مایعات کارایی ایده آلی دارند.
مشخصات عمومی کربن اکتیو
در جدول زیر مشخصات عمومی و فیزیکی کربن اکتیو را می توانید مشاهده کنید:
کاربرد کربن اکتیو در صنعت
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کاربرد کربن اکتیو در صنعت مورد نظرخود از مطالب زیر استفاده نمایید:
کاربرد کربن اکتیو در تصفیه آب
کاربرد کربن اکتیو در صنایع غذایی
کاربرد کربن اکتیو در تصفیه هوا
کاربرد کربن اکتیو در پتروشیمی
کاربرد کربن اکتیو در صنایع آرایشی بهداشتی
کاربرد کربن اکتیو در صنایع شیمیایی
کاربرد کربن اکتیو در صنایع داروسازی
کاربرد کربن اکتیو در کشاورزی
کربن فعال از چه چیزی تهیه میشود؟
برای تولید زغال فعال شده از مواد سلولزی، مواد خام کربنی و پلیمری استفاده میشود و خروجی روند تولید دارای درجه خلوص و کیفیت و کارایی متفاوتی خواهد بود. از جمله مواد سلولزی مورد استفاده برای ساخت کربن اکتیو می توان به پوست نارگیل، فندوق و هسته میوه ها اشاره نمود. علاوه براین، مواد خام کربنی از قبیل زغال سنگ بیتومینه و قیر و همچنین مواد پلیمری از جمله ضایعات لاستیک و پلاستیک نیز برای ساخت کربن اکتیو کاربرد دارند.
روش تهیه و تولید کربن اکتیو (کربن فعال)
اصلی ترین مواد مورد استفاده برای تولید کربن اکتیو می توان به چوب، استخوان و پوست نارگیل اشاره نمود. تمام این مواد پس از قرار گرفتن در کوره های مخصوص و حرارت دهی با بخار تغییر ساختار داده و سطح آنها دارای منافذ کوچکی میشود. در این روش لازم است چوب در دمای 800 تا 1100 درجه سانتیگراد قرار گیرد.
علاوه بر حرارت دهی با بخار، می توان از برخی مواد شیمیایی از قبیل سدیم و اسید سولفوریک برای این منظور استفاده نمود. پودر چوب پس از تماس با این مواد به خمیر تبدیل میشود و در نهایت می توان با حرارت دهی 800 درجه سانتیگراد کربن آن را فعال کرد. روند تولید این کربن ها دارای پیچیدگی ها و جزئیات بیشتری بوده و در محیط های کاملا ایمن و استاندارد باید انجام شوند.
مراحل فعال سازی کربن فعال
در پاراگراف قبل توضیح دادیم که چطور زغال فعال درست کنیم. اما روند ساخت کربن فعال به چند بخش تقسیم میشود که عبارتند از:
- انتخاب چوب و متریال مناسب برای ساخت زغال بلک: برای این منظور می توانید از ذغال سنگ، چوب، پوست نارگیل، پوست فندوق، بادام و گردو و پسته استفاده کنید.
- پس از حرارت دهی در کوره های مخصوص در دمای 800 تا 1100 درجه سانتی گراد وارد مرحله فعال سازی میشویم.
- نوع فعال سازی به جنس چوب و متریال اولیه به کار رفته برای تولید زغال بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر از زغال سنگ یا پوست نارگیل برای تولید کربن فعال استفاده شده است، فعال سازی با بخار آب انجام میشود.
- زغال های تولید شده از چوب درختان یا زغال سنگ های نارس به کمک مواد شیمیایی فعال میشوند.
- نوع دیگری از فعال سازی کربن اکتیو به کمک دی اکسید کربن صورت میگیرد.
روش های فعال سازی کربن فعال
در گام های فوق مراحل فعال سازی زغال را می توان به دو گروه کلی زیر تقسیم بندی کرد که عبارتند از:
فعال سازی فیزیکی
در این روش ابتدا ساختار چوب یا ذغال سنگ و سایر متریال ها با تقطیر به زغال تبدیل میشود. سپس با حرارت دهی در درجات بسیار بالا سطح متخلخل شده و قدرت جذب آن تا حد زیادی افزایش پیدا می کند. فعال سازی با این روش به کمک دی اکسید کربن و بخار آب انجام میشود. این مراحل در دو کوره جدا از هم انجام میشوند.
فعال سازی شیمیایی
در این روش به کمک مواد شیمیایی از قبیل کلرید، پتاسیم، کربنات پتاسیم فعال سازی انجام میشود. مهم ترین تفاوت این روش با فعال سازی فیزیکی در انجام هر دو مرحله تولید زغال و اکتیو کردن آن در یک کوره می باشد.
کاربرد کربن فعال در تصفیه آب و فاضلاب
آب به دلایل مختلف مانند وجود آلاینده‌ها ممکن است تغییراتی در بو، رنگ و طعم خود ایجاد کند. به همین دلیل، برای تصفیه آب نیاز به استفاده از فیلترهای مناسب است. یکی از روش‌های تصفیه آب، استفاده از فیلتر کربنی است که با استفاده از کربن فعال در تصفیه آب، توانایی حذف آلاینده‌ها را از طریق جذب مواد شیمیایی دارد. کربن فعال با قرار گرفتن در شرایط دمای خاص، فعال شده و در سطح خود دارای سوراخ‌های ریز و درشتی است که قدرت بالایی در جذب آلاینده‌ها دارند. به همین دلیل، از فیلترهای کربنی برای استفاده در دستگاه‌های تصفیه آب خانگی و صنعتی استفاده میشود.
کربن فعال چه تأثیری بر آب می‌گذارد؟
کربن، با قرار گرفتن مواد ریز روی هم، تشکیل میشود. این کربن، در شرایط دمایی خاص، فعال میشود و دارای توان جذب بسیار بالاست. با حرارت دادن زغال، ذرات ریز و درشتی تولید میشود که به عنوان یک جاذب آلاینده‌های آب عمل می‌کند. این کربن‌ها، که به صورت پودری و گرانولی در دسترس هستند، هر یک دارای ویژگی‌ها و مزایای منحصر‌به‌فردی هستند. استفاده از کربن اکتیو شده باعث میشود که آلاینده‌هایی که باعث تغییر در رنگ و بوی آب میشوند، جذب شوند. در واقع، کربن همچون یک صافی عمل می‌کند که از ورود آلاینده‌ها جلوگیری می‌کند و به تصفیه آب کمک می‌کند. به این ترتیب، آب خروجی، تصفیه شده و پاک‌شده است.
کربن فعال چه نوع آلاینده‌های را از بین می‌برد؟
امروزه در اکثر خانه ها، به دلیل وجود مواد آلاینده در آب شهری، از دستگاه های تصفیه آب استفاده می شود. حضور فیلتر کربن اکتیو در این دستگاه ها، باعث حذف بو، کلر، بنزن و سایر مواد آلوده کننده که ممکن است برای سلامتی مخاطبان آلوده باشند، می شود. کربن، نه تنها آسیبی به سلامتی نمی رساند، بلکه باعث بهبود طعم و شفافیت آب می شود. اینطور می توانید به آبی تمیز و مطمئن دست پیدا کنید.
فاکتورهای انتخاب کربن فعال با کیفیت
با توجه به نوع کاربرد مورد نظر لازم است فاکتورهای متعددی را برای انتخاب و خرید کربن فعال در نظر داشته باشید. از مهم ترین عوامل در انتخاب بهترین زغال فعال شده می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- عدد یدی Iodine Number: این شاخص که بر اساس میلی گرم ید جذب شده در ازای هر گرم کربن اکتیو محاسبه میشود، ارتباط مستقیم با قدرت جذب داشته و میزان تخلخل ها را نشان می دهد. بر اساس استانداردها، بهترین بازه برای این شاخص در محدوده 500 تا 1200 میلی گرم بر گرم می باشد. توجه داشته باشید که هر چه این شاخص بیشتر باشد، به همان نسبت قدرت جذب زغال نیز افزایش پیدا خواهد کرد.
- مش کربن اکتیو: از دیگر فاکتورهای مهم که به شدت بر کیفیت کربن ها تاثیرگذار است، مش می باشد. هر چه مقدار مش بیشتر باشد، به معنای بزرگتر بودن قطر و اندازه ذرات کربن بوده و به همین دلیل قدرت جذب آنها کمتر خواهد شد.
علاوه براین، سایر فاکتورها از قبیل عدد متیلن بلو، درجه کلرزدایی، عدد تانین، عدد ملاس، عدد ساییدگی یا سختی، مقدار خاکستر میزان رطوبت و PH و همچنین فعالیت تتراکلریدی کربن و چگالی ظاهری آن نیز به شدت بر کیفیت کربن فعال تاثیرگذار است.
قیمت کربن اکتیو
قیمت کربن های فعال در مرحله اول به نوع آنها و پودری یا گرانولی و میله ای بودن و همچنین اندازه و سایز آنها بستگی دارد. کربن های دارای کیفیت با قدرت جذب بالا قیمت بالاتری داشته و نوع ارزان آن در اغلب مواقع روند تولید صحیحی نداشته اند. علاوه براین، عمده یا جزئی بودن خرید نیز می تواند به شدت بر قیمت کربن اکتیو تاثیرگذار باشد.
از دیگر موارد مهم در تعیین قیمت کربن اکتیو، نوع برند و داخلی یا خارجی بودن آن می باشد. به عنوان مثال، قیمت هر کیلو کربن اکتیو جاکوبی و نوریت هلند گران تر از برندهای داخلی و ایرانی می باشد. به دلیل نوسان در نرخ ارز و تاثیری که بر زغال فعال های خارجی دارد، برای استعلام قیمت می توانید با کارشناسان فروش فرآب تدبیر تماس بگیرید.
خرید کربن اکتیو
گروه فرآب تدبیر از جمله مراکز معتبر و تامین کننده مواد شیمیایی مختلف از جمله کربن فعال تولید شده توسط برندهای مختلف می باشد. محصولات این مجموعه به صورت کلی و جزئی و بدون واسطه به تمام نقاط ایران قابل ارسال بوده و داری گارانتی و تضمین کیفیت می باشند. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره نحوه خرید و اطلاع از ویژگی های این مواد می توانید از مشاوره رایگان قبل از خرید استفاده نمایید.
فروش کربن اکتیو کیلویی و عمده
به دلیل تفاوت هایی که در ویژگی های فیزیکی و شیمیایی هر یک از انواع زغال فعال وجود دارد، فرآب تدبیر برندهای مختلفی را پوشش می دهد. از طریق فرم زیر می توانید سفارش هایی با اندازه حداقل 25 کیلوگرم را از برندهای معتبر و شناخته شده ایرانی و خارجی ثبت نمایید. کارشناسان فروش مجموعه فرآب تدبیر پس از ثبت سفارش بلافاصله محصول مورد نظر را به هر نقطه از ایران با قیمت مناسب ارسال خواهند نمود.
برندهای کربن اکتیو
کربن اکتیو جاکوبی سوئد
یکی از بهترین انواع زغال های فعال شده خارجی، جاکوبی می باشد که در انواع مختلف پودری، دانه ای و میله ای موجود می باشد. کربن فعال های گرانولی یا دانه ای جاکوبی در مش های 20*50، 8*30، 8*20، 8*16، 12*40 و در نوع پودری در مش 200 ارائه میشود. کربن فعال جاکوبی سوئد با بهترین کیفیت و درجه خلوص بالا را می توانید به صورت عمده و جزئی و کیلویی در قیمت های مناسب و ارزان از مجموعه فرآب تدبیر خریداری کنید.
کربن اکتیو نوریت هلند
از دیگر نمونه های بسیار مناسب و پرفروش می توان به کربن اکتیو نوریت هلند اشاره نمود. این کربن فعال ها در انواع مختلف میله ای یا استوانه ای، پودری و دانه ای یا گرانولی ارائه شده و از کیفیت بسیار بالایی برخوردار می باشد. نوع پودری آن برای تصفیه آب و میله ای بیشتر برای تصفیه هوا مورد استفاده قرار میگیرد.
