کاربرد کربن فعال

کاربرد کربن فعال

کاربرد کربن فعال

کاربرد کربن فعال که یکی از مواد شیمیایی صنعتی است در صنایع مختلف به چشم می آید.

کربن فعال نام های دیگری مانند کربن اکتیو، ذغال فعال یا اکتیو هم دارد.

این ماده یکی از اشکال خاص کربن است.

کربن فعال دارای حفره های کوچک و ریزی است که سطح جذب و واکنش شیمیایی را زیاد می کند.

این ماده معمولا از ذغال سنگ به دست می آید.

البته راه های دیگری هم برای تولید آن وجود دارد.

مثل:

ذغال ذرت، پوست نارگیل و پوست گردو.

مصرف عمده کربن فعال برای تصفیه در صنایع و کارخانه ها است.

اکثر کارخانه ها از کربن فعال برای تصفیه فاضلاب ها و پسماندها استفاده می کنند.

در صنعت گاز، هم برای شیرین سازی گاز و هم برای حذف جیوه از آن استفاده می شود.

در صنعت پزشکی برای رفع مسمومیت های شدید از این ماده استفاده می کنند.

همچنین در ساخت ماسک ها یا دستگاه های تصفیه هوا هم از کربن فعال استفاده می شود.

فروش کربن فعال

کربن فعال (به انگلیسی: Activated carbon) یا کربن اکتیو به گروهی از مواد کربنی با پوکی و سطح داخلی بالا اطلاق می‌شود

که به‌دلیل مساحت داخلی قابل توجه، ساختار پوک و منفذی، ظرفیت جذب بالا، قابلیت فعال‌سازی مجدد سطح و همچنین قیمت پائین

در مقایسه با جاذب‌های غیرآلی مانند زئولیتیک، مادهٔ منحصربه‌فردی می‌باشند.

کاربرد مهم و قابل اهمیت آنها در جداسازی بو، رنگ، مزه‌های غیردلخواه از آب در عملیات‌های خانگی و صنعتی، بازیافت حلال، تصفیه هوا به‌ویژه در رستوران‌ها، صنایع غذائی و شیمیائی می‌باشد.

برای مثال سطح خارجی یک گرم از کربن فعال در حدود ۳،۰۰۰ مترمربع سطح تماس دارد.

کربن فعال از پیرولیز مواد کربنی از قبیل چوب، زغال‌سنگ ، هسته یا پوسته میوه‌ها مانند پوسته نارگیل حاصل می‌گردد

و در مراحل بعدی تحت عملیات فعال‌سازی قرار می‌گیرد.

پیرولیز موادکربنی، بدون حضور هوا، باعث تخریب مولکول‌های غیرآلی می‌شود که یک ماده پودری کربنی از آن ایجاد خواهد شد.

جسم تولیدشده دارای سطح ویژه و تخلخل بالایی می‌باشد.

سه فرایند اصلی برای فعال‌سازی کربن در نظر گرفته می شود:

  1. فعال‌سازی با بخار
  2. فعال‌سازی با دی اکسید کربن
  3. فعال‌سازی شیمیایی

در میان سه روش بالا فعال‌سازی با بخار بهترین گزینه به لحاظ زیست محیطی و اقتصادی است

درحالی‌که فعال‌سازی شیمیایی بیشترین سطح و تخلخل را حاصل می‌کند.

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.

 

موارد استفاده کربن فعال

استخراج فلز:

بازیافت طلا

تصفیه گاز :

تصفیه هوا و گاز فشرده

حذف بخارات روغن، بو و دیگر هیدروکربن ­ها از هوا

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

کاربرد کربن فعال در کشاورزی:

آفت کش

افزودنی خوراک دام

جذب رنگدانه­ های رنگ قهوه­ای از کنسانتره انگور سفید

کاربرد کربن فعال در 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

کاربرد کربن فعال در 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 ۱۵۰۰mهم 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 کاربرد کربن 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 ید (I2) را خیلی خوب جذب می ­کند. ظرفیت یدی (mg/g) برای تعیین مساحت سطح کربن فعال مورد استفاده قرار می­ گیرد.

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 کربن فعال

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 و کاربرد کربن 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.
  • 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.

انواع کربن فعال

کاربرد کربن فعال منجر به ساخت آن در اشکال و مدل های گوناگون شده است.

در هر صنعتی با توجه به نوع فعالیت از درجه بندی و شکل خاصی از این ماده شیمیایی استفاده میشود.

اشکال مختلف در کاربرد کربن فعال عبارتند از:

  • کربن اکتیو پودری

رایج ترین نوع کربن اکتیو همین نوع است که بیشترین سطح فعال را دارد.

  • کربن اکتیو گرانولی

این نوع از کربن اکتیو دارای ذرات بزرگتری است و برای جذب گاز و بخار مناسب هستند.

  • کربن اکتیو قالبی

همان کربن اکتیو پودری است که از قالب های مخصوصی با فشار عبور داده میشود تا شکل مخصوصی بدست آورد.

  • کربن بافته شده

یکی از فناوری های جدید در ساخت کربن است که برای بافت لباس استفاده می شود.

  • کربن اکتیو دانه ای

این ماده از قیر به دست می آید و شکلی تقریبا شبیه کربن اکتیو قالبی دارد.

اما کاربرد آن برای فیلتراسیون آب است.

مواد جذبی کربن فعال

می توان گفت در فرایند جذب توسط کربن فعال تمامی ترکیبات تا حدودی قابل جذب هستند.

در عمل، برای جذب ترکیبات اصلی ارگانیک همراه با ترکیبات معدنی بزرگ تر مانند ید و جیوه مورد استفاده قرار می گیرد.

به طور کلی، جاذب بودن یک ترکیب با شرایط زیر افزایش می یابد:

  • افزایش وزن مولکولی
  • وجود تعداد بیشتری از گروه های کاربردی مانند وجود ترکیبات هالوژن
  • افزایش توانایی قطبی بودن مولکول. این مساله مربوط به ابرهای الکترون در داخل مولکول است.

وزن مخصوص :  این مشخصه بستگی به ماده اولیه دارد.

در مواردی که به روش غوطه وری از کربن اکتیو استفاده می شود وزن مخصوص حائز اهمیت است.

بهتر است در بعضی موارد قبل از استفاده ، برای بالا بردن وزن مخصوص ، کربن اکتیو خیس گردد.

Iodine Number : عدد یدی بیانگر میزان تخلخل کربن فعال می باشد که بوسیله جذب ید از محلول حاوی آن اندازه گیری می شود،

و بصورت میلی گرم عنصر ید جذب شده به ازاء هر گرم از کربن فعال بیان می شود.

با توجه به اندازه مولکول های ید می توان دریافت که، هر چه عدد یدی بالاتر باشد

فعالیت کربن فعال بویژه در جذب مواد با وزن مولکول کمتر و با قطر کمتر از ۲۰ آنگستروم بیشتر می باشد.

البته برای انتخاب کربن اکتیو ، فاکتورهای دیگری مانند توانائی جذب انتخابی ،عدد یدی، رطوبت و … مهم است.

منابع:

ویکی پدیا

پایگاه دانش

مهاب زیست

شیمی پژوهان

مواد شیمیایی آزمایشگاهی مرک

فروش مواد شیمیایی صنعتی

فروش مواد شیمیایی صنعتی در کرج

فروش مواد شیمیایی مرک آلمان

ما را از میزان رضایت خود با خبر سازید:

ار یک تا پنج ستاره امتیاز دهید.

میانگین امتیاز کاربران / ۵٫ تعداد:

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *