کربن اکتیو – Activated Carbon

کربن اکتیو چیست و چه کاربردی دارد؟

کربن اکتیو Activated Carbon یا زغال چوب فعال که به آن زغال فعال نیز می گویند عنصر متخلخلی است که ترکیبات عمدتاً آلی موجود در گاز یا مایع را به دام می اندازد. این کار را با چنان اثربخشی انجام می دهد که پرکاربردترین عامل تصفیه کننده توسط انسان است.

ترکیبات آلی از متابولیسم موجودات زنده به دست می آیند و ساختار اصلی آنها از زنجیره ای از اتم های کربن و هیدروژن تشکیل شده است. از جمله تمام مشتقات دنیای نباتی و جانوری از جمله روغن و ترکیبات حاصل از آن است.

آنالیز کربن اکتیو

خاصیت یک جامد برای چسبیدن یک مولکول در حال جریان به دیواره های خود را “جذب” adsorption می گویند. جامد را “جاذب” adsorbent و مولکول جاذب adsorbate نامیده می شود. پس از فیلتراسیون ( که برای حفظ جامدات موجود در یک سیال در نظر گرفته شده است ) هیچ فرآیند خالص سازی با کاربردهای بیشتر از این ماده وجود ندارد.

ساخت کربن اکتیو

کربن فعال حاوی مواد کربنی است که از زغال چوب به دست می آید. کربن فعال از تجزیه در اثر حرارت مواد آلی با منشاء گیاهی تولید می شود. این مواد عبارتند از زغال سنگ، پوسته نارگیل و چوب، باگاس نیشکر، پوسته سویا و پوست آجیل. در مقیاس محدود، کودهای حیوانی نیز برای تولید کربن فعال استفاده می شود. استفاده از این ماده برای حذف فلزات از فاضلاب رایج است، اما استفاده از آن برای تثبیت فلز در خاک های آلوده رایج نیست.

کربن اکتیو Activated Carbon حاصل از کود مرغی دارای ظرفیت اتصال فلزی عالی است. این ماده اغلب به دلیل ساختار متخلخل، سطح وسیع و ظرفیت جذب بالا برای پاکسازی آلاینده ها در خاک و آب استفاده می شود. این ماده فلزات (Ni, Cu, Fe, Co, Cr) را از محلول از طریق رسوب به عنوان هیدروکسید فلز و جذب روی کربن فعال حذف می کند. مشتق از پوسته بادام به طور موثر نیکل را از فاضلاب H2SO4 حذف می کند.

کربن چگونه فعال می شود؟

کربن را می توان با فرآیندهای حرارتی یا شیمیایی فعال کرد. فرآیندهای حرارتی شامل تحریک اکسیداسیون جزئی کربن، برای رسیدن به تشکیل منافذ، اما اجتناب از گاز شدن و از دست دادن کربن بیشتر از حد لازم است. این در دماهای بین 600 تا 1100 درجه سانتیگراد (1112 درجه فارنهایت و 2012 درجه فارنهایت) و در اتمسفر کنترل شده (که با تزریق مقدار مناسبی از بخار آب یا نیتروژن حاصل می شود) رخ می دهد.

فرآیندهای شیمیایی از مواد خام قبل از کربن شدن شروع می شود. این معرف ها عوامل کم آب کننده (مانند اسید فسفریک) هستند که پیوندهایی را که زنجیره های سلولزی را به یکدیگر متصل می کنند، می شکنند.

پس از این مرحله، مواد در دمای نسبتاً پایین (حدود 550 درجه سانتیگراد یا 1022 درجه فارنهایت) کربنیزه می شوند و سپس برای حذف بقایای معرف و سایر محصولات جانبی شسته می شوند. کوره هایی که در آنها کربن به صورت حرارتی فعال می شود یا کربنی که قبلاً با یک ماده شیمیایی کربنیزه شده است، می توانند دوار یا عمودی (مرحله ای) باشند.

انواع کربن فعال

کربن فعال Activated Carbon از طریق دو فرآیند اصلی کربن سازی و فعال سازی تولید می شود. در روش کربن سازی، در طی کربنیزاسیون، ماده خام در یک محیط بی اثر، در دمای کمتر از 800 درجه سانتیگراد، به صورت حرارتی تجزیه می شود. از طریق تبدیل به گاز، عناصری مانند اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و گوگرد از ماده منبع حذف می شوند.

• کربن اکتیو میله ای: EAC که به آن استوانه ای نیز گفته می شود به ذرات کربنی گفته می‌شود که به شکل استوانه‌ ای اکسترود شده‌اند. مواد کربنی مانند آنتراسیت یا زغال چوب با هم ذوب می شوند و در فشار بالا اکسترود می شوند و در نتیجه بلوک های استوانه ای شکل می گیرند. قطر این ذرات در حدود ۰٫۸ تا ۵ میلی متر است و عموما به دلیل افت فشار کمتر، مقاومت مکانیکی بالاتر و خاکستر کمتر، از آن در کاربردهای مربوط به فاز گاز استفاده می شود.

• کربن اکتیو گرانولی: GAC از مواد آلی خام (مانند پوسته نارگیل یا زغال سنگ) که کربن بالایی دارند ساخته می شود. گرما، در غیاب اکسیژن، برای افزایش (فعال) سطح کربن استفاده می شود. به همین دلیل است که گاهی اوقات به این فیلترها فیلترهای زغالی نیز می گویند.

GAC دارای ذراتی به شکل نامنظم و ابعادی در حدود ۰٫۲ تا ۵ میلی متر است. در صنعت تصفیه آب معمولا از این ماده با سایز مش ۸×۳۰ یا ۱۲×۴۰ استفاده می شود. کربن فعال گرانول در کاربردهای مربوط به فاز مایع و فاز گاز استفاده می شود.

• کربن اکتیو پودری: (PAC) شبیه نوع گرانولی (GAC) است زیرا از زغال سنگ، چوب یا مواد اولیه پوسته نارگیل با کیفیت بالا ساخته شده است. PAC معمولاً دارای ذرات کمتر از اندازه مش 80 استاندارد ایالات متحده است که آن را برای تصفیه آب ایده آل می کند.

PAC ذراتی کوچکتر از کربن فعال گرانول و ابعادی کمتر از سایز مش ۸۰ (۰٫۱۸ میلی متر) دارد. از زغال فعال پودری عموما در کاربردهای مربوط به فاز مایع و نیز تصفیه گاز دودکش استفاده می شود.

در روش فعال سازی، مواد کربنیزه یا زغال سنگ باید فعال شود تا ساختار منافذ به طور کامل توسعه یابد. این کار از طریق اکسید کردن ذغال سنگ در دمای بین 800 تا 900 درجه سانتیگراد در حضور هوا، دی اکسید کربن یا بخار انجام می شود. بسته به ماده منبع، فرآیند تولید کربن فعال می تواند با استفاده از فعال سازی حرارتی (فیزیکی/بخار) یا فعال سازی شیمیایی انجام شود. در هر صورت، می توان از یک کوره دوار برای پردازش مواد به کربن فعال استفاده کرد.

یکی از مزایای فراوان این ماده قابلیت فعال شدن مجدد آن است. در حالی که همه کربن های فعال مجدداً فعال نمی شوند، اما آنهایی که هستند باعث صرفه جویی در هزینه ها می شوند زیرا نیازی به خرید کربن تازه برای هر بار استفاده ندارند.

بازسازی معمولاً در یک کوره دوار انجام می شود و شامل دفع اجزایی است که قبلاً توسط این ماده جذب شده بودند. پس از دفع، کربن یک بار اشباع شده دوباره فعال در نظر گرفته می شود و آماده است تا دوباره به عنوان یک جاذب عمل کند.

کاربرد های کربن فعال

کربن فعال Activated Carbon یک محیط جذب است، وظیفه آن جذب مولکول های آلی در ریز منافذ آن است. با استفاده از فرآیندهای حرارتی یا شیمیایی برای افزایش ظرفیت جذب آن فعال می شود. هر ذره کربنی قابلیت جذب دارد. به همین دلیل است که برخی افراد برای از بین بردن بوها، کربن را در یخچال قرار می دهند. اگر کربن را در یک ظرف آب قرار دهید، همین امر صادق است: رنگ، طعم و بو را از بین می برد.

فعال کردن کربن شامل متخلخل ساختن آن برای افزایش ظرفیت جذب آن است. یک گرم کربن دارای مساحتی در حدود 50 متر مربع است. با فرآیند فعال سازی به 600 یا 800 متر مربع می رسد. یعنی بین 12 تا 16 برابر افزایش می یابد. کربن توسط پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند. هر اتم یک الکترون با چهار اتم کربن دیگر به اشتراک می گذارد.

اتم هایی که روی سطح نیستند، چهار پیوند خود را در همه جهات توزیع می کنند. اما اتم های سطحی، اگرچه به چهار اتم دیگر متصل هستند، در فضای کمتری مجبور به انجام این کار می شوند و عدم تعادل نیروها در آنها باقی می ماند. این عدم تعادل همان چیزی است که آنها را به به دام انداختن مولکولی از مایعی که کربن را احاطه کرده است، سوق می دهد.

کربن فعال بر پایه چوب چیست؟

کربن فعال بر پایه چوب از انواع منتخب چوب و خاک اره تولید می شود. این نوع کربن از طریق بخار یا فعال سازی اسید فسفریک تولید می شود. بیشتر منافذ کربن بر پایه چوب در ناحیه مزو و ماکرو منافذ است که برای رنگ زدایی مایعات و آب ایده آل است.

کربن پایه چوب عمدتاً در فیلترهای آب های سطحی و فاضلاب برای حذف ناخالصی های آلی و حذف موثر ساختارهای مولکولی بزرگتر مانند MIB (2-Methylisoborneol) و Geosmin استفاده می شود.

فعال سازی اسید فسفریک پایه چوب می تواند کربنی با سطح بسیار بالا تولید کند که از ۱۵۰۰ تا ۲۵۰۰ متر مربع در گرم متغیر است. این محصول به صورت دانه ای، گلوله ای یا پودری موجود است. تفاوت قابل توجه بین نوع چوب و نوع نارگیل اندازه منافذ بزرگ است که آن را برای ماکرومولکول ها مناسب می کند.

کربن اکتیو نارگیل

کربن فعال پوسته نارگیل رایج ترین نوع این ماده در جهان امروزی است. مقرون به صرفه است و در دسترس بودن بالایی دارد. این ماده دارای سطح بالایی بوده و دارای سختی و گرد و غبار کم است که آن را برای تصفیه آب و هوا مناسب می کند. دارای ریز منافذی است که می تواند به عنوان بهترین فیلتر عمل کند.

آنها از نظر خلوص عالی هستند و فقط 3-5٪ خاکستر دارند. از آنجایی که آنها سبز هستند و به راحتی از درختان در دسترس هستند، نوع خوبی از ماده را تولید می کنند.

کربن فعال بر پایه زغال سنگ

این نوع کربن معمولاً برای کاربردهای فیلتر گاز و مایع استفاده می شود. کربن فعال مبتنی بر زغال سنگ دارای مساحت سطح بالایی است که می تواند هم حفره های مزوپور و هم ریز منفذ داشته باشد. در چگالی آن یکنواختی دارد. مواد سخت و تمیز با حداقل تولید گرد و غبار است. کربن اکتیو مبتنی بر زغال سنگ معمولاً در سیستم های آب سطح صنعت استفاده می شود. برای فیلترهای بزرگ و سریعتر کاملا مقرون به صرفه و کاربردی است.

کربن فعال مبتنی بر کاتالیزور

این نوع کربن عمدتاً برای حذف کلرامین و سولفید هیدروژن از آب آشامیدنی استفاده می شود. این ماده دارای خواص کربن فعال مانند سایر انواع دیگر از جمله توانایی تحریک واکنش های شیمیایی است. با تغییر ساختار سطحی کربن ایجاد می شود. این می تواند یک راه حل اقتصادی برای جذب H2S و تبدیل آن به اسید سولفوریک باشد.

از کربن فعال در تصفیه هوا استقاده می شود. در ماسک های کارتریجی، سیستم های گردش هوا در فضاهای عمومی، دریچه های زه کشی و تصفیه خانه های آب، غرفه های رنگ یا استفاده از حلال های آلی. اگر به دنبال فیلتر هوای کربن فعال برای خلاص شدن از شر بوهای شدید یا گازهای مضر در خانه خود هستید، به مکان مناسبی آمده اید تا تمام جزئیات را به دست آورید.

درمان مسمومیت حاد با کربن اکتیو

کربن فعال Activated Carbon یک پادزهر جهانی universal antidote در نظر گرفته می شود و در اورژانس ها و بیمارستان ها استفاده می شود. در مواردی که سم زدایی از طریق دستگاه گوارش نشان داده می شود، باید سوسپانسیون خوراکی زغال فعال را در نظر گرفت. زغال فعال زمانی بیشترین تاثیر را دارد که ظرف یک ساعت پس از مصرف سم داده شود.

قبل از درمان با زغال فعال باید موارد منع مصرف را با دقت در نظر گرفت. این فعالیت کاربردهای مشخص شده برای زغال چوب فعال را پوشش می دهد و به همان اندازه مهم، موقعیت هایی را که مناسب نیست بررسی می کند. این فعالیت نقش تیم بین حرفه ای را در مراقبت از بیمارانی که ممکن است از زغال فعال بهره مند شوند برجسته می کند.

بیشتر بخوانید: سیکلوپنتاسیلوکسان دایمتیکون چیست؟

تصفیه شکر با زغال فعال

این ماده پروتئین هایی را حفظ می کند که به آب نیشکر می دهند. هدف اصلی این فرآیند جلوگیری از تخمیر و فاسد شدن شکر است که به تصفیه شکر منجر می شود. زغال شکر خالص ترین نوع کربن بی شکل است و از حل کردن شکر با اسید سولفوریک غلیظ (conc) به دست می آید. در نتیجه جذب آب قند توسط اسید، بقایای سیاه کربنی باقی می ماند.

زغال شکر به دلیل خواص منحصر به فردش که می تواند قند را به مینای دندان بچسباند، به عنوان یک عامل بی رنگ کننده موثر دیده می شود. این می تواند به حذف رنگ و سایر ناخالصی ها از شکر کمک کند و در نتیجه شکل خالص و بدون هیدروژن قند را به وجود بیاورد. زغال شکر قابلیت جذب بالایی دارد زیرا می تواند علاوه بر شکر، ناخالصی های مختلفی را نیز جذب کند.

این ترکیب که به ویژه در صنایع و مصارف خانگی مفید است، برای تصفیه شکر ایده آل است. از این فناوری می توان برای حذف رنگ، بو و سایر ناخالصی ها از شکر استفاده کرد، در حالی که ظرفیت جذب آن حفظ می شود. این یک عامل رنگ زدایی برای شکر و سایر شیرین کننده ها است که ناخالصی ها را از بین می برد. زغال چوب به دلیل خواص منحصر به فردش، ماده ای است که در صنعت شکر بسیار مورد توجه است.

این ماده رنگ‌ برنده نه تنها برای از بین بردن آلودگی های ناخواسته استفاده می شود، بلکه برای رنگ زدایی پوست نیز استفاده می شود. در نتیجه برای تولید قند خالص و بدون هیدروژن مورد نیاز است. این ماده علاوه بر قابلیت حذف ناخالصی ها از طیف وسیعی از محصولات غذایی و آشامیدنی، در صنایع غذایی و آشامیدنی کاربرد فراوانی دارد. در نتیجه، زغال چوب قند یک ماده مفید و همه کاره برای تصفیه شکر و سایر شیرین کننده ها است.

رفع بو با کربن فعال

کربن فعال Activated Carbon بوهای ناخواسته را با عمل به عنوان یک جاذب که بو را در خود به دام می اندازد و آن را حفظ می کند، از بین می برد. نارگیل فعال و کربن زغال سنگ یک جاذب عالی به دلیل سطح وسیع آن هستند. این ماده در از بین بردن بوهای ناخواسته و مضر، آلاینده ها و VOC ها با جذب و جذب عالی است.

این ماده در از بین بردن بو بسیار ماهر است زیرا دارای منافذ میکرو و ماکرو است تا با جذب مولکول ها را به درون خود بکشد و همچنین مولکول ها را جذب کرده و با جذب مولکول ها را روی سطح خود نگه می دارد. فرآیند فعال کردن کربن برای به حداکثر رساندن نسبت سطح به جرم طراحی شده است.

زغال فعال برای دندان

زغال فعال با پوسیدگی دندان مبارزه نمی کند و استفاده منظم از آن می تواند در کارهای دندانپزشکی موجود، مانند پرکردن، اختلال ایجاد کند. استفاده منظم یا طولانی مدت از خمیر دندان زغال فعال نیز دارای چند نکته منفی است که باید در نظر بگیرید:

ذرات پتانسیل این را دارند که در لثه های شما گیر کرده و باعث تحریک شوند. استفاده از خمیردندان با زغال فعال هر روز در مدت زمان طولانی می تواند مینای دندان شما را به دلیل خاصیت سایشی اش از بین ببرد. همانطور که خمیر دندان مینای دندان را از بین می برد، احتمال آسیب ظاهر می شود، از جمله ظاهر لکه دارتر و حفره ها. ساینده بودن زغال می تواند دندان های شما را حساس تر کند.

به طور معمول، برندهایی که از زغال فعال استفاده می کنند، فلوراید را به خمیردندان های خود اضافه نمی کنند، که این امر احتمال پوسیدگی دندان را افزایش می دهد. زغال فعال ممکن است به حذف ذرات کمک کند، اما دندان ها یا لثه ها را سم زدایی نمی کند. ممکن است به کنترل پلاک کمک کند، اما هرگونه سموم موجود احتمالاً تحت تأثیر قرار نخواهد گرفت.

با توجه به ذرات بزرگتر مورد استفاده، زغال چوب ممکن است در بین دندان ها جمع شود، به خصوص اگر چندین ترمیم دندان داشته باشید و خطوط تیره در دهان شما ایجاد شود. بیشتر از زغال فعال، برنامه ریزی منظم برای معاینات دندانپزشکی و تمیز کردن دندان ها به حفظ دندان های شما کمک می کند.

کربن فعال برای سفیدی دندان

امروزه استفاده از خمیردندان کربن فعال رو به فزونی است. اما آیا استفاده از این محصولات برای دندان ها مناسب است؟ پاسخ کوتاه به این سوال این است که نه، زغال فعال راه خوبی برای سفید کردن دندان ها نیست. در واقع، طبق مجله Pharmaceutical، هیچ مطالعه علمی که مزایای تبلیغاتی زغال چوب برای سفید کردن دندان ها را ثابت کرده باشد، وجود نداشته است.

آنچه ممکن است ابتدا به عنوان دندان های سفیدتر ظاهر شود، واقعاً می تواند اولین نشانه های فرسایش مینای دندان باشد. زغال چوب یک ماده فوق العاده ساینده است و شن کشی آن، اگرچه به عنوان پاک کننده لکه های سطحی شناخته می شود، اما در واقع مینای سطح دندان ها را از بین می برد.

هنگامی که به طور مداوم استفاده می شود، مینای دندان (که به عنوان عایق در برابر حساسیت ناشی از مواد گرم و سرد عمل می کند) پاک می شود تا لایه نرم دندان ما به نام عاج نمایان شود. رنگ زرد، عاج حاوی اعصاب و رگ های خونی است. در معرض، منجر به درد و ناراحتی شدید می شود. از آنجایی که مینای سطحی ما ماده ای نیست که بتواند دوباره رشد کند، هر چه عاج بیشتر در معرض قرار گیرد، احتمال ایجاد حفره، پوسیدگی دندان و در نهایت از دست دادن دندان بیشتر می شود.

زغال فعال برای پوست

پوست شما به طور طبیعی چربی تولید می کند تا از خشک شدن و آسیب دیدن آن جلوگیری کند. بسته به نوع پوست یا تغییرات هورمونی، پوست می تواند چرب شده و منجر به جوش شود. این طبیعی است و هرکسی در مقطعی آن را تجربه می کند. استفاده از زغال فعال برای روتین های صورت می تواند به کنترل میزان چرب بودن پوست شما کمک کند.

زغال چوب فعال علاوه بر حذف کثیفی و سموم، می تواند چربی پوست را نیز از بین ببرد. این بدان معناست که چربی کمتری جمع می شود و پوست شما می تواند عملکرد بهتری در مبارزه با جوش ها داشته باشد. مزیت دیگر این است که زغال فعال یک اثر مات ایجاد می کند، برخلاف اثر براق ناشی از پوست چرب.

اگر با چربی اضافی و تجمع کثیفی روی صورت خود دست و پنجه نرم می کنید، زغال چوب فعال یک گزینه عالی برای کمک به مبارزه با این مشکلات است. می توانید آن را همراه با روتین معمول مراقبت از پوست خود استفاده کنید یا از آن به عنوان ماسک استفاده کنید تا پوست خود را تمیزتر کند.

کربن فعال خوراکی چیست

کربن فعال خوراکی (یا زغال فعال خوراکی) نوع خاصی از کربن فعال است که برای مصارف انسانی در صنایع غذایی و دارویی طراحی و تولید شده است. در ادامه به برخی از ویژگی ها، کاربردها و نکات مهم درباره آن می پردازیم:

ویژگی ها:
سطح وسیع و منافذ بسیار: کربن فعال خوراکی دارای سطح بسیار گسترده و منافذ زیادی است که امکان جذب سموم و ناخالصی ها را فراهم می کند.
بی بو و بی طعم: این ویژگی باعث می شود که بدون تغییر طعم یا بوی محصولات غذایی یا نوشیدنی ها، بتوان از آن استفاده کرد.
ایمنی: برای مصرف انسانی تأیید شده و در صورت استفاده صحیح، بی خطر است.

کاربردها:

تصفیه نوشیدنی ها: برای حذف ناخالصی ها، رنگ های نامطلوب، و بوهای نامطبوع از نوشیدنی ها مثل آب، شراب و نوشیدنی های مقطر استفاده می شود.
صنایع غذایی: در تولید محصولاتی مانند شیرین کننده ها، شربت ها، و عرقیات گیاهی برای رنگ زدایی و بهبود کیفیت کاربرد دارد.
دارویی: به عنوان درمانی برای مسمومیت های دارویی و شیمیایی استفاده می شود زیرا می تواند سموم را جذب کند و از جذب آنها در دستگاه گوارش جلوگیری کند.
محصولات زیبایی: در محصولاتی مثل ماسک های صورت و خمیر دندان برای سفید کردن دندان ها یا پاکسازی پوست به کار می رود.

زغال اکتیو برای عرق

استفاده از زغال فعال (Activated Charcoal) برای عرق ها (عرقیات گیاهی) به دلیل خواص جذبی بالایی که دارد، می تواند چند کاربرد داشته باشد:

تصفیه و بهبود کیفیت: زغال فعال می تواند به حذف ناخالصی ها، رنگ های اضافی و بوهای نامطبوع از عرقیات گیاهی کمک کند. این امر به ویژه در عرقیاتی که به شفافیت و خلوص بالا نیاز دارند، مهم است.
رنگ زدایی: برای عرقیاتی که رنگ طبیعی ناشی از مواد گیاهی ممکن است مطلوب نباشد، زغال فعال می تواند به عنوان یک عامل رنگ زدا استفاده شود تا محصول نهایی ظاهری شفاف تر و تمیزتر داشته باشد.

نحوه استفاده:
فیلتراسیون: زغال فعال معمولاً به صورت پودر یا گرانول در فرآیند تصفیه استفاده می شود. می توان آن را به عرقیات اضافه کرد و سپس عرق را از طریق یک فیلتر عبور داد تا زغال فعال و ناخالصی های جذب شده توسط آن جدا شوند.

زمان و دوز: مقدار زغال فعال و زمانی که باید با عرق تماس داشته باشد بستگی به میزان ناخالصی ها و رنگ موجود دارد. معمولاً مقدار کمی (در حد چند گرم در لیتر) کافی است، اما این مقدار باید با آزمایش تنظیم شود تا بهترین نتیجه حاصل شود.

پارچه کربن اکتیو

پارچه کربن اکتیو (Activated Carbon Cloth) نوعی ماده نساجی است که با استفاده از کربن فعال به منظور ایجاد خواص جذبی و فیلتراسیون تولید می شود. این نوع پارچه دارای ویژگی ها و کاربردهای خاصی است:

ویژگیها:
سطح جذب بالا: پارچه کربن اکتیو به دلیل ساختار متخلخل و سطح وسیع فعال، توانایی بالایی در جذب مواد شیمیایی، بوها، و آلاینده ها دارد.
سبک وزن: این پارچه ها معمولاً سبک هستند و به راحتی می توانند در کاربردهای مختلف استفاده شوند.
انعطاف پذیری: می توانند به شکل های مختلف درآیند که این امر آنها را برای کاربردهای متنوع مناسب می‌سازد.
بازیافت پذیر: کربن فعال موجود در این پارچه ها می تواند بازیافت شده و مجدداً استفاده شود.

کاربردها:
فیلتراسیون هوا: در ماسک های تنفسی برای فیلتر کردن آلاینده ها، بوها و گازهای سمی استفاده می شود.
فیلتراسیون آب: در سیستم های تصفیه آب برای حذف کلر، مواد شیمیایی و میکروب ها.
پوشاک محافظ: در لباس های محافظ برای محافظت از پوست در برابر مواد شیمیایی و گازها.
صنایع پزشکی: برای درمان زخم ها، جذب بو و مواد مضر در محیط های بیمارستانی.
صنایع غذایی: برای بسته بندی مواد غذایی جهت جذب گازهای نامطلوب و حفظ تازگی.

شکل فیزیکی کربن فعال چیست؟

کربن را می توان به صورت پودر، گرانول یا گلوله های استوانه ای تولید کرد. ذرات کوچک زعال فعال فقط در تصفیه مایعات استفاده می شود. زغال سنگ در یک مخزن با هم زدن دوز می شود و سپس با استفاده از یک فیلتر مناسب برای حفظ ذرات کوچک (مانند فیلتر پرس) از مایع جدا می شود.

این ماده در اندازه ذرات مختلفی تولید می شود که بر اساس اندازه ذرات یا عدد مش مشخص می شود. به عنوان مثال، مش 4، مشکی است که در هر اینچ خطی چهار سوراخ دارد. آنها هم در تصفیه مایعات و هم در گازها کاربرد دارند. گلوله ها معمولاً در تصفیه گاز استفاده می شوند، زیرا شکل استوانه ای آنها افت فشار کمتری ایجاد می کند.

زغال فعال در دکلره

دکلره یک مکانیسم پیچیده است که می تواند مسیرهای واکنش مختلفی را دنبال کند که در آن کربن فعال می تواند به عنوان یک واکنش دهنده یا یک کاتالیزور دخالت کند. کلر آزاد را می توان به صورت گاز کلر، محلول هیپوکلریت سدیم یا جداول هیپوکلریت کلسیم (گرانول) به آب اضافه کرد. در هر یک از این موارد، کلر به شکل اسید هیپوکلرو (HOCl) حل می شود، اسید ضعیفی که تمایل به تجزیه جزئی دارد.

توزیع بین اسید هیپوکلروس و یون هیپوکلریت به pH و غلظت این گونه ها بستگی دارد. هر دو شکل مولکولی به عنوان کلر آزاد تعریف می شوند. هر دو اکسیدان قوی هستند که وقتی به آب اضافه می شوند تقریباً بلافاصله با ناخالصی های آلی و معدنی واکنش نشان می دهند و اثر بیوسیدال روی میکروارگانیسم ها دارند. کلری که واکنش نشان می دهد و آن که در این مرحله از گندزدایی مداخله می کند، آزاد نمی ماند و ترکیب می ماند و آزاد نمی ماند.

هنگامی که این مرحله به پایان رسید، لازم است کلر آزاد باقیمانده را با استفاده از کربن فعال دانه ای حذف کنید. هنگامی که کربن در معرض کلر آزاد قرار می گیرد، واکنش هایی رخ می دهد که در آن HOCl یا OCl به یون کلرید کاهش می یابد. این کاهش نتیجه مسیرهای مختلف واکنش های ممکن است.

کربن فعال و pH آب

هنگامی که یک کربن از نظر شیمیایی فعال می شود، حذف تمام مواد شیمیایی استفاده شده از محصول نهایی برای سازنده غیرعملی و غیر ضروری است. بنابراین، اگر ماده شیمیایی یک اسید باشد، pH اولین لیتر آبی را که با کربن تماس پیدا می کند، کاهش می دهد. اگر ماده شیمیایی مورد استفاده قلیایی باشد برعکس اتفاق می افتد.

در مورد کربن فعال حرارتی (بدون وجود مواد شیمیایی غیر از بخار آب و گازهای حاصل از احتراق)، pH اولین لیتر آب تصفیه شده با آن افزایش می یابد. زیرا همه سبزیجات دارای مقادیر قابل توجهی سدیم، پتاسیم، کلسیم و سایر کاتیون ها هستند که در فرآیند کربنیزاسیون، به شکل اکسید در کربن باقی می مانند.

این اکسیدها در تماس با آب به هیدروکسید تبدیل می شوند و در آب حل می شوند و PH آن را افزایش می دهند. هنگامی که PH اولین لیتر آبی که با کربن تماس پیدا می کند تغییر نمی کند، می تواند یک کربن با pH تنظیم شده یا یک کربن فوق خالص (بدون محلول) باشد.

جایگزین کربن اکتیو

کربن فعال (Activated Carbon) به دلیل خواص جذبی خود در بسیاری از کاربردها مانند تصفیه آب، هوا و درمان های پزشکی استفاده می شود. اما جایگزین هایی وجود دارند که ممکن است برای برخی کاربردها مناسب باشند:

برای تصفیه آب:
زئولیت (Zeolite):
زئولیت ها مواد معدنی با ساختار کریستالی هستند که می توانند یون ها، مولکول ها و آلاینده ها را جذب کنند. آنها به خصوص برای حذف فلزات سنگین مؤثر هستند.

رزین های تبادل یونی (Ion Exchange Resins):
این مواد برای نرم کردن آب و حذف یون های خاص مانند کلسیم و منیزیم استفاده می شوند. برخی از آنها نیز می توانند سایر آلاینده ها را جذب کنند.

ممبران های غشایی (Membrane Filtration):
سیستم هایی مانند اسمز معکوس (Reverse Osmosis – RO) و نانوفیلتراسیون (Nanofiltration) می توانند برای حذف طیف وسیعی از آلاینده ها از آب استفاده شوند.

برای تصفیه هوا:

فیلترهای HEPA (High Efficiency Particulate Air):
برای فیلتر کردن ذرات بسیار ریز، اما برای جذب گازها و بوها نیاز به ترکیب با سایر روش ها دارند.
فیلترهای با پوشش فتوکاتالیستی (Photocatalytic Coatings):
با استفاده از موادی مانند دی اکسید تیتانیوم (TiO2)، می توانند آلاینده های هوا را تجزیه کنند.
فیلترهای زئولیتی:
همان طور که در تصفیه آب مفید هستند، می توانند برای جذب برخی گازها و بوها در هوا نیز استفاده شوند.

کاربردهای پزشکی و غذایی:
بنتونیت (Bentonite):
یک رس معدنی که می تواند به عنوان جاذب در کاربردهایی مانند درمان مسمومیت ها یا بهبود کیفیت روغن ها و شراب استفاده شود.
پلی وینیل پیرولیدون (PVP):
به عنوان یک جاذب در برخی از کاربردهای دارویی استفاده می شود، هرچند که جذب آن مانند کربن فعال نیست.

جذب مواد معدنی:

خاک تونسیل: کربن فعال به طور کلی برای جذب مواد آلی و گازها بهتر عمل می کند، در حالی که خاک رنگبر برای جذب مواد معدنی و جذب آب مناسب تر است. اگر هدف جذب مواد آلی باشد، کربن فعال می تواند جایگزین مناسبی باشد. اما برای کاربردهایی که به جذب مواد معدنی یا خصوصیات رئولوژیکی نیاز دارند، خاک تونسیل بهتر است.

خرید کربن اکتیو