زغال فعال شده (Activate Carbon) چیست ؟

 

زغال فعال شده (Activate Carbon) چیست ؟ اصطلاح زغال فعال شده نشان دهنده یک سری از مواد جذب کننده سطحی , با جنسی زغالی و شکل کریستالی می باشد که در ساختار داخلی آن روزنه های زیادی وجود دارد.زغال فعال شده دارای کاربردهای زیادی است, از جمله مصارف آن:
- تصفیه آبها ( آب شرب, آب آکواریومها, آبهای صنعتی), از نظر رنگ و بو و طعم
- رنگزدایی از قند و شکر
- بازیافت طلا
- بهسازی رنگ و طعم در نوشیدنی ها و آب میوه ها
- استفاده در دستگاههایی مثل: تصفیه کننده های هوا, خوش بو کننده ها, تصفیه کننده های صنعتی و ...

تولید زغال فعال شدهفعال سازی شیمیایی:
این شیوه بیشتربرای مواردی است که مواد اولیه آن چوب و یا زغال سنگ نارس(Peat) می باشد. مواد اولیه را با یک عامل آبگیر مانند اسید فسفریکP2O5 یا کلرید زنیکZnCl2 آغشته می کنند تا مادهای خمیری حاصل شود. این مادهرا در بازه دمایی500 - 800 درجه سانتیگراد حرارت میدهند تا کربن فعال شود.
زغال فعال شدهحاصل را بعد از شستشو خشک و به پودر تبدیل می کنند.
زغال فعال شدهبدست آمده توسط این روش, دارای منافذ باز زیادی است و برای جذب مولکول های بزرگ بسیارمناسبند.
فعال سازی توسط بخار(C + H2O) :
این روش بیشتر برای موادهای اولیه ای چون چوب نیم سوخته, زغال سنگ و پوست نارگیل که زغالی شده اندبه کار می رود. فعال سازی دربازه دمایی800 – 1100 درجهسانتیگراد و در حضور بخار انجام می شود.
در آغاز موادزغالی با بخار به گاز تبدیل می شوند که به واکنشwater-gazمعروف است:
→ CO + H2 – 175.440 KJ/(KgMol
(2CO + O2
(2H2 + O2
این واکنش گرماگیراست و گرمای مورد نیاز توسط سوختن ناقصCO وH2 بصورت زیر تامین می شود:
→ 2CO2 + 393.790 KJ/(KgMol → 2H2O + 396.650 KJ/(KgMol
در ضمن هوا به مقدار مورد نیاز وارد واکنش می شود تا زغال نسوزد.
زغال های فعال شده ی تولید شده توسط این روش معمولادارای منافذ ریزند و برای جذب مواد از مایعات و گازها مناسبند.
ویژگی های جذبی و فیزیکی
ویژگی های جذبی :
(1 سطح: با استفاده ازN2 حدود منافذ سطحی زغال فعال شده را اندازه می گیرند.هر چه سطح زغال فعال شده بیشنرباشد, قسمتهای جاذب نیزبیشترند.
2) اندازهمنافذ: تعیین اندازه های یکزغال فعال شده میتواند راهی مناسب برای تشخیص خصوصیات آن باشد.که درIUPAC منافذ بر اساس اندازه به صورت زیر دسته بندی شدهاند:
Micropores r<1nm
Mesopores r 1-25nm
Micropores r>25
کهmesopore ها برای جا به جایی وMicropore ها برای جذب موادهستند.
3) تخلخل: یکی از راههایاندازه گیری میزان تخلخل در توده ای از زغال فعال شده, استفاده از میزان جذبCCl4 خالص در حالت گازی می باشد.
● ویژگیهای فیزیکی:
زغال فعال شده چگونه کار می کند؟
این۳ مرحله همزمان رخ می دهند ...
بازیافت زغال فعال شده
به مرور زمان و استفاده از زغال فعال شده, سطح آن از مواد آلایندهاشباع می شود. زغال فعال شدهیک محصول گران است و در عین حال میتواند در چرخه بازیافت قرار گیرد و مجددا مورداستفاده قرار گیرد. بازیافتزغال فعال شده, هزینه کمینسبت به تولید اولیه دارد و دارای قیمت ارزانتری نیز می باشد.زغال فعال شده مواداورگانیک را از محیط اطرافش جذب می کند, که عمل انتقال آلاینده از فاز مایع( آب) به فاز جامد( کربن) صورت می گیرد.نیروی جاذبه ای باعث تشکیل یکپیوند بین آلاینده و کربن و چسبیدن آنها به هم می شود.
علاوه بر این باکتری هایی به سطح خارجی زغال فعال شده می چسبند و بخشی ازآلاینده ها را جذب و مصرف می کنند.
جذب منجر بهپخش یک گاز یا ترکیب در شبکه متخلخل زغال فعال شده می گردد, جایی که یک واکنششیمیایی یا یک ثبات فیزیکی روی می دهد. به عنوان مثال ازنO3
در قسمتی که جذب می شود, قسمتی از زغال فعال شده رااکسید میکند, و3O بهO2 تبدیل می شود و ازن در ساختار کربن اندوخته و گردآوری نمیشود.
جذب در زغال فعال شده دارای3 مرحلهاست:
1- تماس ذرات آلاینده محلول در مایع( آب) با ذرات زغالفعال شده
2- پخش شدن ذرات آلاینده در شبکه متخلخل زغال فعالشده
3- جذب ذرات آلاینده به زغال فعال شده و بوجودآمدن یک پبوند برگشت ناپذیرسختی و مقاومتدر برابر حرارت و فشار: زغال های فعال شده دارای سختی های متفاوتی هستند کهمربوز به مواد اولیه و شیوه تهیه آنها می باشد. بنا به درجه سختی, هر یک از آنهاکاربردهای متفاوتی دارند.
2) چگالی
3) اندازهذرات: هر چقدرکه اندازه ذرات زغال فعال شده کوچکتر باشد, سرعت جذب بیشتراست.زغال فعال شده را به سه شکل دانه ای, پودر و استوانه ای میسازند.***گونه های مختلفی از زغال های فعال شده با ویژگی هایمشخص وجود دارند که خصوصیات هر یک از آنها بستگی به مواد اولیه و فنون به کا ر رفتهدر تولید آنها بستگی دارد. درانتخاب یک گونه زغال فعال شده, برای بهبود بخشیدن به فرایندها, نیاز به شناخت دقیق ویژگی های فیزیکی و جذبی موادداریم.
اصول و فنون گوناگونی در ساخت و تولید زغالهای فعالشده وجود دارد که به3 اصلبستگی دارد:
- نوع ماده اولیه
- مشخصات فیزیکیمورد نظر برای محصول(زغالفعال شده)
- مشخصات جذبیبرای کاربردهای مختلف
شیوههای فعالسازی که بیشتر در تولیدات تجاری بکار میرود عبارتند از:
فعالسازی شیمیایی،فعال سازی توسط بخار