کاربرد کربن فعال

کاربرد های کربن فعال

 

کاربردی ترین استفاده از کربن فعال در جهان، در تصفیه آب است. برای کربن فعال، حذف آلاینده های آلی از آب آشامیدنی یا آب های سطحی یک فرآیند ساده است.

 

این ماده آلاینده هایی را که به آب آشامیدنی رنگ، بو و طعم می بخشند، حذف می کند. ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی منحصربفرد کربن فعال معدنی، آن را عملاً به تنها گزینه برای تصفیه آب‌های سطحی تبدیل کرده است.

 

سطح این ماده به آن اجازه می دهد تا به طور موثر ترکیبات آلی را که به آب رنگ، بو و طعم می دهند جذب کند. ابتدا، کربن از نظر حرارتی سطح خود را در یک کوره افزایش می دهد تا به دمای بسیار بالا برسد، این یک فعال سازی به کمک بخار است.

 

این فرآیند سپس سطح را افزایش می دهد تا بوها و طعم ها را از آب جذب کند. بوی تولید شده توسط یک ماده آلی و نامطلوب از طریق منافذ وارد شده و توسط این ماده جذب می شود (1).

 

از زغال فعال در تصفیه فاضلاب نیز استفاده می شود. برای این فرآیند، کربن فعال با منشاء معدنی مناسب ترین است. با توجه به محدوده منافذ آن، از منافذ میکرو، مزو و ماکرو، ما می‌توانیم تقریباً به طور کامل مولکول‌های آب فرآیند سوم را از پساب فاضلاب حذف کنیم، جایی که فقط لازم است مولکول‌های رنگ و بو را کاهش دهیم.

 

 

استفاده از کربن فعال در فیلتر های تصفیه آب یخچال های خانگی بسیار کاربردی است. این فیلتر ها باعث جذب بوی نامطبوع آب آشامیدنی و کلر موجود در آن می شوند. بوهای ناشی از غذا منشأ ارگانیک دارند. این ماده در از بین بردن این بوها بسیار موثر است. اما از این ماده می توان در مقیاس صنعتی تر  و در زیرزمین ها یا اتاق های سرد استفاده کرد.

 

همچنین از این ماده در دستگاه های تصفیه آب خانگی نیز استفاده می شود. فیلتر های کربن اکتیو در این دستگاه ها باعث کاهش TLS آب می شوند. البته لازم به ذکر است عمر فیلتر های جانبی 6 ماه بوده و بعد از این مدت خاصیت خود را به دلیل جذب آلاینده های آب از دست می دهند. عمر مفید فیلتر های اصلی این دستگاه ها 2 سال است.

 

حذف کلر، ازن و سایر اکسیدان ها توسط کربن فعال

 

هنگامی که کلر و سایر اکسیدان ها با کربن فعال در تماس هستند، واکنش های “کاهش دهنده” انجام می شود که در آن HOCl یا OCl- به یون کلرید (Cl- ) کاهش می یابد. این کاهش را می توان «تخریب» نیز نامید. در دو مورد از متداول‌ترین آنها، این ماده بر اساس واکنش‌های زیر به عنوان یک عامل کاهنده عمل می‌کند:

 

HOCl + C* C*O + H+ Cl–

2 HOCl + C* C*O2 + 2 H + 2 Cl–

 

تصفیه هوای فشرده با کربن فعال

 

برای پر کردن مخازن اکسیژن یا هوای فشرده، استفاده از پمپ ضروری است، اما تجهیزات پمپاژ می‌توانند مقداری روغن یا ناخالصی‌هایی را آزاد کنند. برای اطمینان از اینکه هوا از نظر فنی بدون روغن باقی می‌ماند، از فیلترهای جذب با کربن فعال استفاده می‌شود. این فیلتر ها بخارات حاصل از روغن را کاهش می دهد.

 

ترکیبی از فیلترهای ادغام کننده و فیلترهای جذب، هوای فشرده با بالاترین کیفیت را فراهم می کند که می تواند مطابق با استاندارد بین المللی کیفیت هوای فشرده ISO8573-1 باشد.

 

درمان مسمومیت های حاد با کربن فعال

 

یکی از جالب ترین کاربردهای این ماده این است که در اورژانس بیمارستان استفاده می شود. مسمومیت ناشی از محصولات ارگانیک بسیار رایج است. کربن فعال در یک سوسپانسیون آبی تهیه می شود و به صورت خوراکی یا بینی تجویز می شود.

 

هنگامی که کربن فعال به معده و روده می رسد، سمی را که در این اندام ها وجود دارد جذب می کند و خون را در روده تصفیه می کند. جایی که سمی را که در بدن ما در گردش است از خونی که از دیواره روده می گذرد جذب می کند.

 

بهترین برند، کربن فعال میکرو متخلخل خالص شده است که مطابق با فارماکوپه مکزیکی یا آمریکایی است.

 

این ماده مولکول های آلی را جذب می کند. چهار گروه عمده مولکول های آلی کربوهیدرات ها، پروتئین ها، لیپید ها و نوکلوئیک اسیدها هستند.

 

انواع مختلفی از کربن خالص در طبیعت وجود دارد. برخی از آنها عبارتند از الماس، گرافیت، کربن سیاه، زغال سنگ معدنی یا زغال ساده که برای پختن گوشت استفاده می شود. تفاوت هر یک از آنها در ساختار تشکیل شده توسط اتم های کربن آنها است.

 

یکی از ویژگی های اصلی همه اشکال کربن، اشتیاق آن به جذب مولکول های مایعات، گازها یا بخارات است. این پدیده جذب نامیده می شود.

 

جذب کربن فعال

 

جذب کربن به دلیل عدم تعادل نیروهایی است که در هر سطحی که توسط اتم‌های کربن تشکیل شده است، ایجاد می‌شود. این عدم تعادل به این دلیل است که اتم های کربن تمایل دارند چهار پیوند خود را تشکیل دهند که در سه مختصات در فضا کاملاً توزیع شده اند.

 

از آنجایی که این اتفاق در اتم‌های کربنی که بخشی از سطح جامد را تشکیل می‌دهند، رخ نمی‌دهد، آنها تمایل دارند پیوندهای نوع واندروالسی را با مولکول‌های سیال مجاور تشکیل دهند. به طور خاص، پیوندهای بین کربن و مواد جاذب، نیروهای لندن نامیده می شوند که رایج ترین نیروهای شش گانه واندروالس در طبیعت هستند.

 

در تلاش برای مهار خاصیت جذب کربن، انسان راهی برای تولید کربن های متخلخل با سطح وسیع پیدا کرده است. از آنجایی که ظرفیت جذب به سطح جامد بستگی دارد، وقتی کربن فعال می شود، ظرفیت جذب آن افزایش می یابد.

 

برای مقایسه، یک زغال چوب یا یک زغال سنگ معدنی مساحتی در حدود 10 متر مربع در هر گرم دارد. از طرف دیگر، یک کربن فعال بیش از 500 متر مربع در هر گرم مساحت دارد.

 

همانطور که در بالا ذکر شد، کربن تمایل به به دام انداختن انواع مولکول ها دارد. با این حال، انتخاب خاصی را همانطور که ترجیح می دهد ارائه می دهد:

 

الف) به قطبی ترین ها.

ب) آنهایی که وزن مولکولی بالاتری دارند.

ج) کمترین محلول در آب.

د) آنهایی که بیشترین انشعاب مولکول ها را دارند.

 

بنابراین، اگر کربن با مخلوطی از مولکول‌ها برخورد کند، مولکول‌هایی را ترجیح می‌دهد که بهترین ویژگی‌های فوق را داشته باشند. مولکول های آلی عموماً بهتر از مولکول های غیر آلی با این ویژگی ها مطابقت دارند.

 

بنابراین، کربن، چه فعال یا نه، به عنوان یک جاذب مولکول آلی در نظر گرفته می شود. کربن فعال به طور موثر مولکول هایی با وزن مولکولی بیشتر از 55 را جذب می کند.

 

بیشتر بخوانید: پروپیلن اکسید چیست

این بدان معنا نیست که کربن مواد معدنی را جذب نمی کند. در واقع، کربن مواد معدنی را به خوبی جذب می کند که در یک محیط آبی تجزیه نمی شوند. این به این دلیل است که آنها کمتر قطبی هستند و به عنوان الکترولیت‌های باردار وجود ندارند، مستعد اتصال به کربن توسط نیروهای واندروالس هستند.

 

فرآیند جذب دلیل این است که یک تکه کربن بوهای ناشی از مواد غذایی داخل یخچال را از بین می برد. همچنین به همین دلیل است که در زمان‌های قدیم، قطعات کربن را در بشکه‌هایی که آب آشامیدنی ذخیره شده در آن قرار می‌دادند، قرار می‌دادند تا از طعمی که چوب ایجاد می‌کند، آن را پاک نگه دارد. و همچنین به همین دلیل است که دهقانان وقتی مریض می شوند تورتیلاهای کربن دار می خورند (کربن از جذب بیشتر غذای اضافی یا غذای مسموم جلوگیری می کند).

 

کربن فعال نسبت به کربن غیرفعال وسیله تصفیه بسیار موثرتر است. ظرفیت جذب کربن فعال بین 20 تا 90 درصد وزن خود است. به عبارت دیگر، 100 گرم کربن فعال بین 20 تا 90 گرم جاذب را حفظ می کند.

 

درمان زخم و سوختگی ها با زغال فعال

 

دومین کاربرد این ماده در طب، پانسمان هایی هستند که با الیاف بسیار بسته ساخته شده اند که از خروج کربن از پانسمان جلوگیری می کند.

 

از کربن فعال ریز منفذ آغشته به نقره فلزی استفاده می شود که دارای دو عملکرد است: یکی برای جذب مواد آلی ناشی از زخم های پوستی و دوم برای ایجاد ناحیه ای عاری از باکتری، زیرا نقره یک عامل باکتریواستاتیک است.

 

تصفیه هوا و گازهای صنعتی

 

مانند آب، آلاینده های آلی موجود در هوا یا گازهایی که از کربن فعال عبور می کنند، روی آن باقی می مانند یا جذب می شوند.

 

ما معمولاً از کربن فعال پوسته نارگیل استفاده می کنیم، زیرا یک ماده ریز منافذ است، اما گرانولومتری بیشتر از آنچه در تصفیه آب استفاده می شود، برای جلوگیری از افت فشار.

 

کربن‌های فعال اصلاح‌شده شیمیایی نیز برای جذب سایر ترکیباتی که کربن فعال استاندارد آنها را حفظ نمی‌کند، استفاده می‌شود. برای حفظ گازهای اسیدی، آلدئیدها، آمونیاک یا بخارات جیوه.

کربن فعال گرانول یک زغال فعال بسیار ریز متخلخل است که دارای خاصیت جذب ترجیحی مولکول‌های آلی با وزن مولکولی بین 55 تا 250 است.

 

این ماده از پوسته نارگیل تولید می شود و از نظر حرارتی برای به دست آوردن سطح وسیعی فعال می شود که به آن ظرفیت جذب بالایی می دهد. به طور معمول، بین 0.2 تا 0.8 کیلوگرم آلاینده در هر کیلوگرم زغال سنگ حفظ می شود. این ماده سختی بالایی دارد و به همین دلیل تلفات شکستگی در هنگام جابجایی کم است.

 

توصیه می شود سرعت سطحی هوا یا گازی که با این کربن تصفیه می شود بین 10 تا 30 متر در دقیقه باشد و زمان تماس در بستر خالی بیشتر از 0.1 ثانیه باشد.

 

کربن فعال در تصفیه هوا

 

معمولا از کربن فعال پوسته نارگیل در تصفیه هوا و گازهای صنعتی استفاده می شود. زیرا یک ماده ریز منافذ است. آلاینده های آلی موجود در هوا یا گازهایی که از کربن فعال عبور می کنند، روی آن باقی می مانند یا جذب می شوند.

 

اما گرانولومتری بیشتر از آنچه در تصفیه آب استفاده می شود، برای جلوگیری از افت فشارکاربرد دارد. کربن‌های فعال اصلاح‌شده شیمیایی نیز برای جذب سایر ترکیباتی که کربن فعال استاندارد آنها را حفظ نمی‌کند، استفاده می‌شود مانند حفظ گازهای اسیدی، آلدئیدها، آمونیاک یا بخارات جیوه.

 

کربن فعال در نوشیدنی

 

قهوه با استفاده از کربن فعال کافئین زدایی می شود. اما چگونه؟ زغال فعال ابتدا در محلول اتیل سلولز قرار می گیرد تا اتیل سلولز را جذب کند. کربن فعال حاوی اتیل سلولز از طریق فرآیند خشک کردن عبور می کند و پس از خشک شدن، عصاره آبی قهوه از این کربن عبور می کند. عصاره آبی حاوی کافئین توسط کربن فعال جذب می شود.

 

 

کربن اکتیو در صنایع قند و شکر

 

فرآیند تغییر رنگ نیشکر در مایعی با دمای معین ساخته می شود تا ویسکوزیته آن کاهش یابد. کربن‌های فعال از چوب‌های نرم، برای شکرهای تیره‌تر مناسب‌تر هستند. در این فرآیند لازم است PH کربن فعال را به مقدار خنثی تری تنظیم کنیم.

 

تغییر رنگ آب میوه و سرکه

 

برای این کاربرد، بهترین کربن فعال چوب پودری است. کربن فعال نرم مانند چوب، مولکول های رنگ را جذب می کند، مستقیماً روی مایع اعمال می شود تا در یک فرآیند هم زدن مداوم تغییر رنگ دهد تا این فرایند کامل شود. باید توجه کرد که رنگ مورد نظر محصول مایع با ترکیبات خود زمان تماس مشخصی دارد.

 

کربن فعال در صنایع آرایشی

 

کربن فعال را می توان برای تصفیه محصولات آرایشی و یا افزودنی های دارویی استفاده کرد. این ماده راه حل هایی را برای کاربردهای مختلف از قرص ها یا کپسول های دارویی گرفته تا محصولات زیبایی و مراقبت از پوست ارائه می دهد.

 

با پیشرفت تکنولوژی جهانی، درمان‌های پزشکی، آرایشی و زیبایی نیز پیشرفت می‌کنند که منجر به تولید دارو‌های فوق‌العاده خالص می‌شود.

 

کربن فعال یک ماده ضروری برای خالص سازی محصولات نیمه تمام و نهایی در صنعت داروسازی است. کربن فعال با ظرفیت جذب برای طیف وسیعی از مولکول‌های آلی، از ترکیبات ایجاد کننده بو گرفته تا آلاینده‌های رنگی و پروتئین‌ها، اغلب در پولیش نهایی مواد مورد استفاده قرار می گیرد.

 

این کربن فعال دارای استانداردهای کیفی دقیقی برای استفاده به عنوان ماده اولیه در تولید این محصولات است.

 

کربن فعال از 100% منشا گیاهی ساخته شده است، بنابراین حاوی هیچ عنصری نیست که محصول مورد درمان را آلوده کند.

 

علاوه بر این مورد، به عنوان مواد اصلی در انواع محصولات مراقبت شخصی، از جمله ضد تعریق، محصولات مراقبت از مو و بدن، لوازم آرایشی، عطرها و محصولات دندانی استفاده می شود (2).

همچنین این ماده باعث جذب روغن برای مراقبت از پوست و مو می شود. برای تولید دارو ، افزودنی های غذایی یا ادویه ها و ساخت محصولات دندانپزشکی از این ماده استفاده می شود.

 

کربن فعال در ماسک صورت

 

بعد از شیوع کرونا استفاده از ماسک در ایران بسیار رایج شد. کارشناسان توصیه می کنند برای حفاظت از خود از ماسک حاوی کربن فعال استفاده کنیم.

 

همچنین از این ماده در تولید ماسک های صورت استفاده می شود. این ماسک ها کاربرد های آرایشی و بهداشتی دارند.

 

کربن فعال از کجا بخریم

 

برای تهیه کربن فعال می توانید با مجموعه آرکا شیمی گستر سپیدار با شماره های 02144182743 و 09026715830 در ارتباط باشید.