احیای کربن فعال پس از استفاده متوالی به دلیل انباشته شدن آلاینده ها بر روی سطح آن، مهم ترین اقدام برای افزایش کارایی و راندمان کربن ها می باشد. با توجه به نوع کربن و میزان آلودگی های انباشته شده بر روی سطح آنها از روش های مختلفی می توان برای احیای مجدد استفاده نمود، که هر یک دارای مزایا و معایب خاصی هستند. در این بخش از مطالب آموزش تصفیه آب به معرفی روش های احیا کردن کربن اکتیو پرداخته و مزایا و معایب آنها را بررسی می کنیم.
دلایل احیای کربن فعال چیست؟
کربن اکتیو دارای انواع مختلف پودری، گرانولی و میله ای بوده و سطح همگی دارای منافذ ریز و درشت می باشند. به دلیل قدرت بسیار زیاد این مواد در واکنش پذیری و تبادل یون، مواد آلاینده مختلف موجود در آب روی سطح کربن انباشته شده و به مرور کارایی آنها کاسته میشود. به همین دلیل لازم است به مرور کربن ها شستشو داده شده و با روش های مختلف احیاسازی آنها انجام شود. با انجام اینکار، راندمان کاری هر یک از محصولات تصفیه آب که از کربن اکتیو استفاده می کنند تا حد زیادی افزایش پیدا خواهد کرد.
1- احیای کربن فعال با حرارت دهی
مواد انباشته شده بر روی کربن های فعال با حرارت دهی تا حد زیادی از بین میروند. به همین دلیل یکی از روش های رایج برای احیای کربن اکتیو، حرارت دهی در دمای بیش از 800 درجه سانتی گراد می باشد. علیرغم مزایای زیادی که این روش احیاسازی به همراه دارد، صرف انرژی برای کوره هایی که کمتر از 5 تا 6 تن در روز ورودی دارند، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نخواهد بود.
2- احیا با تبخیر کربن اکتیو
علاوه بر قراردادن کربن فعال ها در محیط خشک کوره، می توان با بخار آب نیز آلاینده های موجود در روی سطح آنها را پاک سازی کرد. در این روش کربن ها از روی بخار آب عبور داده شده و احیا انجام میشود. از معایب این روش می توان به عدم احیای کامل آن اشاره نمود. با بخار آب تمام انواع آلاینده ها قابل حذف نبوده و به همین دلیل لازم است برای مدت زمان طولانی احیاسازی انجام شود که منجر به کاهش حجم کربن و افزایش هزینه های اقتصادی خواهد شد. این روش در حال حاضر در صنعت کاربرد زیادی ندارد.
3- احیای کربن فعال به روش شیمیایی
از دیگر روش های احیای کربن فعال می توان به استفاده از مواد شیمیایی اشاره نمود. بسیاری از آلاینده های موجود روی سطح کربن در تماس با موادی از قبیل اتانول، متانول و کربوکسیلیک قابل حذف بوده و کارایی کربن را بازیابی می کنند. در روش های شیمیایی سرعت احیا بسیار بالا بوده و تماس آنها با کربن منجر به خوردگی و تحلیل رفتن اندازه کربن نخواهد شد. به همین دلیل اختلالی در روند تصفیه با فیلتر کربنی بوجود نمی آید. البته لازم به ذکر است که مواد شیمیایی مورد استفاده برای احیای کربن اکتیو گران بوده و به همین دلیل در حجم بالا این روش مقرون به صرفه نیست.
4- احیای کربن فعال با الکترولیز
با توجه به اینکه مواد شیمیایی به تنهایی هزینه زیادی را برای احیای کربن اکتیو به همراه داشته و کارایی کافی نیز ندارند، به همین دلیل از روش های کاتالیزوری در محیط های کوچک صنعتی استفاده میشود. با توجه به اینکه در این روش ها از سیالات فوق بحرانی استفاده شده و کشش سطحی آنها صفر می باشد، به همین دلیل مواد انباشته شده در سطح متخلخل کربن را در خود حل می کنند. راه اندازی این روش نیاز به تجهیزات متعدد داشته و به همین دلیل از نظر اقتصادی نیاز به بودجه بالایی دارد.
5- احیا با کاتالیست اکسید منگنز
یکی از روش های نوین برای احیای مجدد کربن فعال ها، استفاده از اکسید منگنز به عنوان کاتالیست می باشد. این روش بیشتر در سطح آزمایشگاهی پیاده سازی شده و برای محیط های صنعتی کاربرد زیادی ندارد.
6- احیای بیولوژیکی کربن فعال
با الهام گرفتن از روش های تصفیه بیولوژیکی نیز می توان شرایط را برای کاهش آلاینده های روی کربن فعال فراهم نمود. با توجه به اینکه برخی از میکروارگانیسم ها قادر به تجزیه مواد آلی می باشند، به همین دلیل از این قابلیت می توان در احیای کربن فعال استفاده کرد. برای اجرای این کار ابتدا کربن فعال ها درون محفظه توری بسیار مقاوم قرار گرفته و برای چند روز درون بیورآکتورها نگهداری میشوند. در این بازه زمانی باکتری ها مواد آلی روی کربن را تجزیه و منجر به بهبود کارایی آنها میشوند.
این روش نه تنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، بلکه زمان بر می باشد.
فاکتورهای مهم در انتخاب روش احیای کربن فعال
به توجه به نقش بسیار مهم کربن فعال در تصفیه آب و تاثیر منفی که آلاینده ها بر روی آن دارند، روش های فوق برای احیا ارائه شده اند. برای انتخاب هر یک از این روش ها لازم است به چند فاکتور توجه شود که عبارتند از:
- مقدار کربن فعال که لازم است احیا شود؛ این مساله مخصوصا در احیای فیزیکی با کوره ها اهمیت بالایی دارد.
- میزان خوردگی و حذف کربن در هر یک از روش ها؛ برخی از روش ها در حین احیا منجر به از بین رفتن بخشی از کربن ها میشوند.
- هزینه های اقتصادی راه اندازی واحد احیای کربن اکتیو و خرید مواد شیمیایی و غیره
- زمان حذف آلاینده ها و بهبود کارایی کربن فعال
