کربن فعال یا کربن اکیتو که به زغال فعال نیز معروف است، شکلی از کربن با سطح تخلخل بسیار زیاد است. این ماده به دلیل ساختار منحصربه‌ فرد خود، ظرفیت بالایی برای جذب آلاینده‌ ها از مایعات و گازها دارد.

برای فعال کردن کربن اکتیو، مواد اولیه را در دمای بالا با گازهایی مانند بخارآب یا دی‌اکسید کربن واکنش داده تا منافذ ریز زیادی در ساختار آن‌ها ایجاد شود. حجم منافذ می ‌تواند به بیش از 3000 مترمربع در هر گرم برسد. این سطح بالا به کربن فعال این قدرت را می دهد که طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ ها از جمله مواد آلی، کلر، آفت‌ کش‌ ها، فلزات سنگین و داروها را جذب کند.

انواع کربن اکتیو

کربن اکتیو بر اساس اندازه فیزیکی و اندازه منافذ طبقه بندی می شود:

کربن فعال پودری (PAC)

کربن فعال پودری (PAC) از ذرات بسیار ریز با قطر متوسط ​​بین 0.05 تا 1 میلی متر تشکیل شد. سطح عظیم این کربن (تا 3000 مترمربع در گرم) آن را برای جذب آلاینده ها در مایعات و گازها آماده می کند. با این حال، ذرات ریز PAC می توانند باعث گرفتگی در سیستم های تصفیه شوند، بنابراین در مراحل اولیه تصفیه آن را به عنوان پیش تصفیه کننده استفاده می کنند. PAC بیشتر در تصفیه آب و فاضلاب، تصفیه هوا، استخراج فلزات، پزشکی و صنایع غذایی به کار می رود.

کربن فعال گرانولی (GAC)

GAC از ذرات بزرگتر کربن فعال با قطر متوسط ​​بین 2 تا 5 میلی متر به وجود می آید. این ذرات جریان را در بسترهای فیلتر کمتر محدود می کنند تا GAC را برای استفاده در مراحل بعدی تصفیه مناسب تر کند. GAC عمر طولانی تری نسبت به PAC دارد و می تواند بارها احیا شود. انتخاب GAC برای تصفیه آب یا گاز به عوامل مختلفی مانند نوع آلاینده های موجود، حجم آب یا گاز و بودجه پروژه بستگی دارد.

کربن اکتیو بلوکی (BAC)

کربن اکتیو بلوکی نوعی GAC است که به شکل بلوک های فشرده تولید می شود و در برابر خوردگی و سایش مقاوم است. بلوک ها دارای استحکام و ظرفیت جذب بالایی هستند و می توانند در تصفیه آب و هوا و بازیافت حلال استفاده شوند. BAC را می توان با حرارت دادن در دمای بالا دوباره فعال کرد. BAC به دلیل مساحت سطح بالا و قابلیت جذب بالا، ماده ای بسیار مفید برای تصفیه آب و گاز و همچنین کاربردهای مختلف صنعتی است.

کربن اکتیو میله ای یا اکسترود (EAC)

کربن اکتیو میله ای یا اکسترود شده (EAC) به شکل استوانه فشرده با قطر معمولاً بین 0.8 تا 5 میلی متر هستند. EAC به دلیل سطح ویژه بالا، ظرفیت جذب بالایی برای آلاینده‌ های مختلف دارد. استوانه‌ های توخالی اکسترود آن را در برابر خوردگی و سایش مقاوم کرد و برای شرایط عملیاتی دشوار آماده می کند.

کربن فعال میکروتخلخل (Microporous AC)

این نوع کربن فعال دارای منافذ بسیار ریز با قطر کمتر از 0.2 نانومتر است. منافذ میکروتخلخل سطح بالایی را فراهم می کنند که برای جذب مولکول های کوچک مانند گازها و بخارات آلی فرار (VOCs) ایده آل است. با این حال، منافذ میکروتخلخل برای عبور مایعات بزرگتر بسیار کوچک هستند.

کربن فعال مزوتخلخل (Mesoporous AC)

Mesoporous AC منافذی با قطر بین 0.2 تا 50 نانومتر دارد. منافذ مزوتخلخل برای جذب مولکول های بزرگتر مانند مولکول های آلی و رنگ ها بیشتر به کار می روند. همچنین به مایعات اجازه می دهد تا به سرعت از طریق بستر زغال اکتیو جریان پیدا کنند، در نتیجه برای کاربردهایی مانند انتقال دارو و تصویربرداری پزشکی، تصفیه روغن ها، ذخیره سازی گازهای طبیعی و سایر منابع انرژی که سرعت جریان بالا دارند ایده آل تر هستند.

کربن فعال ماکروتخلخل (Macroporous AC)

Macroporous AC دارای منافذی با قطر بیش از 50 نانومتر است. منافذ ماکروتخلخل در جذب ذرات بزرگ مانند ذرات معلق و میکروارگانیسم ها بهترین نتیجه را دارند. علاوه بر این، منافذ ماکروتخلخل جریان را بهتر از طریق بستر کربن فعال عبور می دهند، پس شاهد افت فشار هستیم.

نحوه تولید کربن اکتیو

تولید کربن اکتیو شامل دو مرحله اصلی کربونیزاسیون و فعال سازی است. در ادامه به بررسی هر دو مورد به طور مفصل می پردازیم:

1- کربونیزاسیون کربن اکتیو

ماده اولیه: اولین قدم انتخاب ماده اولیه مناسب برای کربن اکتیو مانند زغال سنگ، چوب، پوسته نارگیل و زغال سنگ نارس است. این مواد باید دارای محتوای کربن بالا و ناخالصی کم باشند.

پیش تصفیه: ماده اولیه قبل از کربونیزاسیون باید تمیز و خرد شود. این امر برای حذف هرگونه ناخالصی که می تواند بر کیفیت کربن اکتیو نهایی تأثیر بگذارد ضروری است.

کربونیزاسیون: ماده اولیه در دمای بالا (معمولاً بین 400 تا 1000 درجه سانتیگراد) در یک محیط بدون اکسیژن گرم می شود. این فرآیند مواد فرار مانند هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن را از ماده اولیه جدا کرده و کربن را به عنوان ماده اصلی باقی می گذارد.

2- فعال سازی کربن اکتیو

انتخاب عامل فعال ساز: پس از کربونیزاسیون، کربن خام به یک عامل فعال ساز مانند بخار آب، دی اکسید کربن، هیدروکسید پتاسیم و اسید فسفریک احتیاج دارد.

فعال سازی: کربن خام با عامل فعال ساز در دمای بالا (معمولاً بین 800 تا 1000 درجه سانتیگراد) واکنش داده و منافذ ریز زیادی در ساختار آن ایجاد می شود. این منافذ برای جذب آلاینده ها ضروری هستند. دما و زمان فعال سازی بر اندازه و شکل منافذ و سطح متخلخل کربن اکتیو نهایی تأثیر می گذارد.

شستشو: پس از فعال سازی، زغال اکتیو با آب یا اسید شسته شده تا هرگونه باقی مانده عامل فعال ساز را از بین ببرد.

خشک کردن: در نهایت، آن را خشک می کنند تا برای استفاده آماده شود.

3- تولید کربن اکتیو با کمک حرارت و بخار

آماده سازی مواد اولیه: مواد اولیه مانند چوب، پوسته نارگیل، زغال سنگ یا ضایعات کشاورزی بعد از اینکه به قطعات کوچک و یکنواخت تبدیل شدند شسته و خشک می‌ شوند تا ناخالصی‌ ها از آن‌ها گرفته شود.

پیرولیز: مواد اولیه را در دمای بالا (معمولاً بین 400 تا 900 درجه سانتیگراد) و یک محیط بدون اکسیژن حرارت می دهند. در این مرحله، مواد فرار مانند رطوبت، گازها و قیر از مواد اولیه جدا شده و زغال باقی می ‌ماند.

فعال‌ سازی: زغال با گازهای داغ مانند بخار آب، دی اکسید کربن یا گازهای دیگر در دمای بالا (معمولاً بین 800 تا 1100 درجه سانتیگراد) تماس داده می ‌شود. در این مرحله، واکنش ‌های شیمیایی در سطح زغال رخ می ‌دهد که منجر به ایجاد منافذ ریز و درشت در ساختار آن شده و قدرت جذب را بالا می برد.

شستشو و خشک کردن: کربن فعال تولیدی را با آب شسته تا اسیدها و ناخالصی‌ های باقی‌ مانده از آن گرفته شود. سپس آن را در دمای پایین خشک می‌ کنند.

کنترل کیفیت: کیفیت کربن فعال تولیدی با انجام آزمایش‌های مختلف مانند تست جذب ید، تست BET و تست BJH ارزیابی می‌ شود. کربن فعال با کیفیت باید دارای مساحت سطح بالا، ظرفیت جذب بالا و استحکام مکانیکی مناسب باشد.

فعال سازی کربن اکتیو

فعال سازی، مرحله دوم تولید کربن اکتیو است که پس از کربونیزاسیون انجام می شود. در این مرحله، کربن خام با یک عامل فعال ساز ترکیب شده تا منافذ ریز زیادی در ساختار آن ایجاد شود. این منافذ برای جذب آلاینده ها ضروری هستند. انتخاب روش فعال سازی مناسب به عوامل مختلفی از جمله نوع ماده اولیه، نوع آلاینده هایی که باید جذب شوند و … بستگی دارد. از اهداف مهم فعال سازی کربن اکتیو می توان به افزایش سطح کربن اکتیو، ایجاد منافذ با اندازه و شکل مطلوب و افزایش ظرفیت جذب کربن اکتیو اشاره کرد.

1- فعال سازی فیزیکی کربن اکتیو

فعال سازی فیزیکی یکی از دو روش اصلی برای تولید کربن اکتیو است. در این روش، کربن خام در معرض گاز یا بخار در دمای بالا قرار می گیرد. بخار با کربن واکنش داده و منافذی روی آن ایجاد می کنند. قبل از فعال سازی فیزیکی، کربن باید ابتدا کربنیزه شود. کربونیزاسیون شامل گرم کردن ماده اولیه در دمای بالا در یک محیط بدون اکسیژن برای حذف مواد فرار و به وجود آمدن کربن به عنوان ماده اصلی است. انتخاب گاز فعال ساز بر اندازه و شکل منافذ نهایی تأثیر می گذارد.

2- فعال سازی شیمیایی کربن فعال

در این روش، کربن خام با مواد شیمیایی مانند هیدروکسید پتاسیم، اسید فسفریک یا کلرید روی در دمای بالا (معمولاً بین 500 تا 900 درجه سانتیگراد) ترکیب می شوند تا منافذ روی آن ایجاد شود. قبل از فعال سازی شیمیایی، در ابتدا کربنیزه کردن کربن لازم است. عوامل فعال ساز شیمیایی شامل هیدروکسید پتاسیم (KOH)، اسید فسفریک (H3PO4) و کلرید روی (ZnCl2) است. این روش برای فعال سازی مواد اولیه با حساسیت حرارتی بالا بیشتر استفاده می شود؛ زیرا زمان فرآیند کوتاه بوده و دمای فعال سازی پایین تری در مقایسه با روش های فیزیکی دارد. فعال سازی شیمیایی کربن فعال باید در شرایط کنترل شده و با رعایت ضوابط ایمنی انجام شود.

کاربردهای کربن اکتیو

کربن خالص با ساختاری متخلخل، به دلیل توانایی فوق‌العاده خود در جذب آلاینده ‌ها، به عنوان یک “معجزه سیاه” در صنایع مختلف شناخته می‌ شود. از تصفیه آب آشامیدنی و پاکسازی هوا تا استخراج فلزات گران‌بها و تصفیه داروها از کاربردهای کربن فعال است.

1- کاربرد کربن اکتیو در تصفیه آب و فاضلاب

کربن فعال به دلیل ظرفیت بالای جذب خود، یکی از مهم ترین مواد در تصفیه آب و فاضلاب به شمار می رود. این ماده می تواند طیف گسترده ای از آلاینده ها مانند مواد آلی (حشره کش ها، آفت کش ها، داروها)، کلر و محصولات جانبی کلر (DBPs)، فلزات سنگین (سرب، جیوه و کادمیوم)، طعم و بوی نامطبوع آب (ناشی از جلبک ها، قارچ ها و ترکیبات معدنی) را حذف کند.

2- کاربرد کربن اکتیو در کشاورزی

این ماده پودری و سیاه رنگ، با ورود به دنیای کشاورزی، فصلی نو از افزایش بازدهی و ارتقای سلامت محصولات را آغاز کرد. در نتیجه با ساختار متخلخل و ظرفیت جذب بالا، نقش‌ های متعددی در بهبود کیفیت خاک، حفظ سلامت گیاهان و ارتقای ارزش نهایی محصولات ایفا می‌ کند. برخی از کاربردهای کلیدی کربن اکتیو در کشاورزی شامل افزایش حاصلخیزی، بهبود زهکشی، تنظیم pH خاک، کنترل آفات و بیماری‌ ها، تقویت سیستم ایمنی گیاه، افزایش طعم و مزه، افزایش ماندگاری محصولات و کاهش سموم است.

3- کاربرد کربن اکتیو در صنایع داروسازی

حضور کربن فعال در صنعت داروسازی، فواید بی‌ شماری را به ارمغان می ‌آورد. این ماده‌ی ارزشمند با حذف ناخالصی‌ ها و ارتقای خلوص مواد اولیه، به تولید داروهایی با کیفیت بالا و عوارض جانبی کمتر کمک می ‌کند. علاوه بر این، در تصفیه نهایی داروها نیز نقشی کلیدی ایفا می ‌کند و با جذب سموم و آلاینده‌ های باقی‌ مانده، سلامت و ایمنی مصرف‌ کنندگان را تضمین خواهد کرد.

4- کاربرد کربن اکتیو در صنایع شیمیایی

صنعت شیمی، قلب تپنده تمدن نوین، همواره به دنبال روش‌ هایی کارآمد و مقرون به صرفه برای ارتقای فرآیند ها و تولید محصولات باکیفیت است. در این میان، کربن اکتیو با خواص منحصر به فرد خود، نقشی مهمی در تصفیه، جداسازی و احیا مواد شیمیایی دارد. از تصفیه گازها و خالص‌ سازی خوراک‌ های اولیه گرفته تا جداسازی کاتالیزورها و بازیابی حلال‌ ها، کربن اکتیو با ظرافت و قدرت عمل می ‌کند و در هر مرحله، ارزش افزوده‌ای به فرآیندهای شیمیایی می دهد.

5- کاربرد کربن اکتیو در صنایع آرایشی و بهداشتی

کربن اکتیو با ساختار متخلخل و سطح وسیع خود، توانایی فوق ‌العاده‌ای در جذب ناخالصی ‌ها، چربی‌ ها و سموم دارد. این ویژگی منحصر به فرد، آن را به یک عامل پاکسازی بی ‌نظیر تبدیل می ‌کند. از جمله فواید بی ‌نظیر کربن اکتیو می ‌توان به مواردی مانند پاکسازی پوست، لایه برداری ملایم، سم زدایی پوست، کوچک کردن منافذ و کاهش لک و تیرگی اشاره کرد. درست است که این ماده‌ طبیعی و ایمن است، اما استفاده از آن در دوران بارداری و شیردهی و همچنین برای افراد دارای پوست حساس، باید با احتیاط صورت گیرد.

6- کاربرد کربن اکتیو در پتروشیمی

حفره‌ های ریز و مویی‌ شکل کربن فعال، با به دام انداختن آلاینده‌ های آلی، گازهای مضر و ناخالصی‌ ها، به پالایش و ارتقای کیفیت محصولات پتروشیمی می ‌پردازد. از تصفیه آب خام ورودی تا بازیابی حلال‌ ها و جداسازی ترکیبات معطر، ردپای کربن فعال در جای این صنعت عظیم به چشم می خورد.

7- کاربرد کربن اکتیو در تصفیه هوا

هوای سالم، گنجی است که در دنیای پر از دود و آلودگی، گاه به دست فراموشی سپرده می‌ شود. غبارهای معلق، ترکیبات آلی فرار، گازهای مضر و بوهای نامطبوع، همگی سلامت تنفس ما را تهدید می ‌کنند. دود سیگار، بوهای نامطبوع آشپزخانه، مواد شیمیایی مضر و حتی گازهای سمی، همگی در برابر قدرت جذب کربن اکتیو تسلیم می ‌شوند و هوایی پاک و مطبوع را به ارمغان می ‌آورند.

8- کاربرد کربن اکتیو در صنایع غذایی

صنایع غذایی همواره در تلاش‌اند تا با استفاده از روش‌ های نوین، محصولاتی سالم‌تر و با طعم و مزه بهتر به دست مصرف‌ کنندگان برسانند. یکی از این روش‌ ها، استفاده از جاذب‌ های قدرتمندی مانند کربن فعال است. برخی از مهم‌ترین کاربردهای کربن فعال در این صنعت شامل تصفیه آب (حذف آلاینده‌ها، بهبود رنگ و شفافیت آب)، تصفیه روغن (حذف ناخالصی‌ها، کاهش اسیدیته)، تصفیه شکر، کنترل فرآیند تخمیر و حذف سموم از مواد غذایی است.

مضرات کربن فعال

کربن فعال ماده ای نسبتاً ایمن و غیر سمی در نظر گرفته می شود. با این حال، در برخی موارد ممکن است مضراتی داشته باشد، به خصوص اگر به طور نادرست استفاده یا دستکاری شود. برخی از مضرات بالقوه کربن فعال عبارتند از:

1- مشکلات تنفسی: هنگام دست زدن به کربن فعال، به خصوص زمانی که به صورت پودر یا گرانول است، باید احتیاط کرد. استنشاق گرد و غبار کربن فعال می تواند باعث تحریک ریه، سرفه و در موارد شدیدتر، مشکلات تنفسی شود.

2- تحریک پوست و چشم: تماس مستقیم با پوست یا چشم می تواند باعث تحریک، قرمزی و خارش شود.

3- سم زدایی بدن: کربن فعال به دلیل توانایی جذب طیف گسترده ای از مواد، می تواند برخی از داروها و مواد مغذی ضروری را نیز جذب کند.

4- مشکلات گوارشی و یبوست: در برخی افراد، مصرف بیش از حد کربن اکتیو می ‌تواند منجر به نفخ، یبوست و سایر مشکلات گوارشی شود. این امر به دلیل خاصیت جذب بالای این ماده است که می ‌تواند مواد مغذی و آب را نیز در دستگاه گوارش جذب کند. به همین دلیل، توصیه می ‌شود که بین مصرف زغال اکتیو و مصرف داروها حداقل دو ساعت فاصله باشد.

5- کمبود مواد مغذی: مصرف طولانی مدت و بیش از حد کربن فعال می ‌تواند منجر به کمبود ویتامین‌ ها، مواد معدنی و سایر مواد مغذی ضروری در بدن شود.

6- مسائل زیست محیطی: فرآیند تولید کربن فعال می ‌تواند منجر به تولید آلاینده‌ هایی مانند دی‌اکسید کربن و ذرات معلق شده و در مقابل دفع غیر اصولی به آلودگی خاک و آبهای زیرزمینی منجر می شود.

نحوه نگهداری از کربن اکتیو

کربن اکتیو با ظاهری ساده، به دلیل ساختار متخلخل و ظرفیت جذب بالا، در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. نگهداری صحیح از این ماده برای حفظ کارایی و طول عمر آن بسیار مهم است. در ادامه به نکات مهم در مورد نحوه نگهداری از کربن اکتیو می‌ پردازیم:

محل خشک و خنک: بهترین محل برای نگهداری این ماده مکانی خشک و خنک در دمای بین 15 تا 25 درجه سانتیگراد است. رطوبت بالا می‌ تواند باعث کاهش کارایی و فاسد شدن آن شود.

دور از نور مستقیم خورشید: نور مستقیم خورشید می ‌تواند به تدریج ساختار آن را تخریب و کارایی آن را کاهش دهد.

دور از مواد شیمیایی: کربن اکتیو به راحتی بوها و گازهای موجود در محیط را جذب می کند. به همین دلیل، باید آن را دور از مواد شیمیایی، حلال ‌ها و سایر مواد با بوی قوی نگهداری کنید.

ظرف دربسته: ظرف دربسته، مانند شیشه یا ظروف پلاستیکی بهترین محل برای نگهداری کربن فعال است. این امر از ورود گرد و غبار، رطوبت و آلاینده‌ های دیگر به داخل ظرف و آلوده شدن زغال اکتیو جلوگیری می ‌کند.

کربن فعال از چه چیزی ساخته شد؟

انتخاب ماده اولیه مناسب برای تولید کربن فعال به عوامل مختلفی مانند نوع آلاینده ای که باید جذب شود، کاربرد نهایی کربن فعال و هزینه تولید بستگی دارد. مواد اولیه مورد استفاده برای تولید کربن اکتیو مانند زغال سنگ، چوب و پوسته نارگیل، می ‌تواند بر قیمت آن تاثیر بگذارد. مواد اولیه رایج برای تولید کربن فعال عبارتند از:

چوب: چوب یکی از رایج‌ترین مواد اولیه برای تولید کربن فعال است. از انواع مختلف چوب مانند بلوط، توس و بامبو می ‌توان برای تولید کربن اکتیو با کیفیت بالا استفاده کرد. کربن اکتیو تولید شده از مواد اولیه مرغوب‌تر، قیمت بالاتری نسبت به نوع با مواد اولیه نامرغوب‌تر دارد.

زغال سنگ: کربن فعالی که از زغال سنگ به دست می آید به دلیل ظرفیت جذب بالا و قیمت مناسب، در مصارف صنعتی مانند تصفیه آب و فاضلاب کاربرد فراوانی دارد.

گرافیت: گرافیت، نوعی کربن خالص با ساختار بلوری، می تواند به عنوان منبع کربن برای تولید کربن فعال باشد.

ضایعات نفتی: روغن های سنگین، قیر و کک از جمله ضایعات نفتی هستند که می توان از آن‌ها برای تولید کربن فعال استفاده کرد.

پوسته نارگیل: پوسته نارگیل به دلیل ساختار متخلخل و سطح بالای کربن، ماده اولیه بسیار مناسبی برای تولید زغال اکتیو به شمار می رود. این ماده به دلیل طعم و بوی خنثی، در صنایع غذایی و دارویی بیشتر به کار می رود.

ضایعات کشاورزی: ضایعات کشاورزی مانند پوسته برنج، تفاله نیشکر و شاخه‌ های ذرت نیز می ‌توانند به عنوان مواد اولیه برای تولید کربن فعال مورد استفاده قرار بگیرند.

پلاستیک: در سال ‌های اخیر، از انواع مختلف پلاستیک مانند PET، PE و PP نیز برای تولید کربن اکتیو بازیافتی استفاده می ‌شود. این نوع به دلیل مزایای زیست محیطی، توجه افراد زیادی را به خود جلب کرد.

رزین های مصنوعی: رزین های اپوکسی، رزین های فنولیک و رزین های اکریلیک از جمله رزین های مصنوعی هستند که می توان از آن‌ها برای تولید کربن فعال استفاده کرد.

پارامترهای اندازه گیری کیفیت جذب کربن فعال

اندازه ‌گیری و گزارش دقیق پارامترها برای تولید کنندگان و مصرف‌ کنندگان کربن فعال ضروری است. این امر به انتخاب کربن فعال مناسب برای یک کاربرد خاص و اطمینان از کیفیت و عملکرد آن کمک می ‌کند. کیفیت کربن فعال بر اساس استانداردهای بین‌المللی مختلفی مانند ASTM (انجمن آمریکایی برای آزمایش و مواد) و ISO (سازمان بین المللی استاندارد) سنجیده می ‌شود. این استانداردها روش ‌های آزمون و الزامات کیفی را برای پارامترهای مختلف اندازه‌ گیری جذب را تعیین می‌ کنند. برندهای معتبر و شناخته شده در زمینه تولید کربن اکتیو، معمولاً قیمت بالاتری نسبت به برندهای ناشناخته دارند.

کیفیت جذب کربن اکتیو به عوامل مختلفی از جمله نوع ماده اولیه، روش ‌های فرآوری، سطح و ابعاد منافذ و سطح ویژه بستگی دارد. برای ارزیابی کیفیت جذب زغال اکتیو از پارامترهای مختلفی استفاده می‌ شود که در ادامه به برخی از مهم‌ ترین آن‌ها اشاره می ‌کنیم:

1. عدد یدی (Iodine Number):

عدد یدی نشان ‌دهنده مقدار ید جذبی شده توسط یک گرم کربن فعال از محلول آبی است. این پارامتر شاخصی برای سنجش سطح و ابعاد میکروپورهای کربن اکتیو به حساب می آید که در جذب مولکول‌ های کوچک مانند ید موثر هستند.

عدد یدی ایده‌آل برای کربن فعال به نوع کاربرد آن بستگی دارد. به طور کلی، برای کاربردهایی که نیاز به جذب مولکول‌ های کوچک دارند، کربن اکتیو با عدد یدی بالا (800-1200) مناسب‌تر است.

2. عدد ملاس (Molasses Number):

عدد ملاس نشان ‌دهنده مقدار رنگ جذب شده توسط یک گرم کربن فعال از محلول ملاس است. این پارامتر شاخصی برای سنجش سطح و ابعاد مزوپورهای زغال اکتیو است که در جذب مولکول ‌های بزرگتر مانند مولکول‌ های موجود در ملاس موثر هستند. برای کاربرد هایی که نیاز به جذب مولکول ‌های بزرگتر دارند، کربن اکتیو با عدد ملاس بالا (200-400) بیشتر به کار می رود.

3. سطح ویژه (Specific Surface Area):

سطح ویژه مساحت کل سطح داخلی یک گرم کربن فعال است. این پارامتر به طور کلی بر حسب مترمربع بر گرم (m²/g) بیان می ‌شود. هر چه سطح ویژه کربن اکتیو (1500-3000 m²/g) بیشتر باشد، ظرفیت جذب آن نیز بیشتر خواهد بود.

4. مقاومت به سایش (Attrition Resistance):

معیار سنجش مقاومت کربن فعال در برابر خوردگی و خرد شدن در اثر حمل و نقل است. این پارامتر برای کاربرد هایی که کربن اکتیو در معرض سایش و فرسایش قرار دارد، مانند تصفیه آب و فاضلاب، اهمیت زیادی دارد. مقاومت به سایش با استفاده از روش ‌های مختلفی مانند آزمون سایش RO-TAP یا آزمون ASTM D3378 اندازه‌ گیری می ‌شود.

5. چگالی (Density):

چگالی جرم کربن فعال در واحد حجم است. واحد اندازه گیری این پارامتر به طور کلی بر حسب گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm³) بیان می ‌شود. چگالی زغال اکتیو به نوع ماده اولیه و روش‌ های فرآوری آن بستگی دارد به گونه‌ای که در بستر فیلتر به خوبی فشرده شود و جریان سیال را به طور مساوی توزیع کند.

6. خاکستر (Ash Content):

به مقدار مواد معدنی غیرقابل احتراق موجود در کربن فعال، خاکستر می گویند. این پارامتر به طور کلی بر حسب درصد وزنی بیان می ‌شود. به این نکته توجه کنید که مقدار خاکستر ایده‌آل برای کربن اکتیو باید پایین (کمتر از 5 درصد) باشد تا بر ظرفیت جذب و عملکرد آن تاثیر منفی نگذارد.

7. رطوبت (Moisture Content):

برای تعریف رطوبت باید به سراغ مقدار آب موجود در کربن فعال برویم. این پارامتر به طور کلی بر حسب درصد وزنی (کمتر از 10 درصد) بیان می‌ شود. رطوبت بالا می ‌تواند باعث رشد کپک و قارچ روی زغال اکتیو شود.

8. pH:

pH به اسیدی یا بازی بودن کربن فعال اشاره می کند. این پارامتر برای برخی از کاربردهای کربن اکتیو، مانند تصفیه آب، تأثیر می ‌گذارد.pH ایده‌آل برای زغال اکتیو خنثی یا کمی اسیدی (بین 6 تا 7) است.

تفاوت کربن فعال و کربن خام

کربن، عنصری بنیادی در حیات، در اشکال مختلفی یافت می ‌شود که هر کدام خواص و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند. در میان تنوع ساختاری آن، کربن فعال جایگاهی ویژه دارد. این ماده که از فرآوری کربن خام به دست می ‌آید، به واسطه سطح متخلخل و مساحت داخلی گسترده‌اش، توانایی فوق ‌العاده‌ای در جذب مولکول ‌ها از خود نشان می‌ دهد.

در مقابل، کربن خام که می‌ تواند شامل زغال سنگ، چوب و یا سایر مواد آلی باشد، فاقد ساختار متخلخل پیچیده کربن فعال است. به همین دلیل، ظرفیت جذب آن به طور قابل توجهی کمتر بوده و کاربردهای آن نیز محدودتر می ‌شود. در ادامه به بررسی تفاوت‌ های اساسی بین کربن فعال و کربن خام می ‌پردازیم.

درک صحیح تفاوت ‌های بین کربن فعال و کربن خام، زمینه را برای انتخاب نوع مناسب این ماده در کاربرد های مختلف فراهم می ‌کند.

تفاوت کربن اکتیو آنتراسیت

کربن فعال و آنتراسیت هر دو مواد مهمی در تصفیه آب و فاضلاب هستند. هر کدام از این مواد ساختار، عملکرد و کاربرد های خاص خود را دارند. انتخاب نوع کربن و آنتراسیت مناسب برای سیستم تصفیه آب به عوامل مختلفی بستگی دارد و باید توسط متخصصان انجام شود. انتخاب بین کربن فعال و آنتراسیت به نیازهای خاص شما بستگی دارد. اگر به دنبال ماده ای هستید که طیف گسترده ای از آلاینده ها را حذف کند و ظرفیت جذب بالایی داشته باشد، کربن فعال انتخاب بهتری است؛ اما برای سلیقه هایی که به دنبال داشتن ماده ای ارزان که تنها برای حذف ذرات معلق و کدورت به کار برود، آنتراسیت را در اولویت می گذارد. در ادامه به تفاوت های اصلی کربن فعال و آنتراسیت بیشتر می پردازیم:

کربن فعال

ساختار: دارای شبکه‌ای از منافذ ریز و درشت که سطح جذب بالایی را به آن می ‌دهد.

عملکرد: برای جذب آلاینده ‌های آلی مانند کلر، طعم و بوی نامطبوع، آفت‌کش‌ ها و فلزات سنگین از آب و فاضلاب طراحی شد.

کاربردها : از آن در تصفیه آب آشامیدنی و صنعتی، تصفیه هوا، تصفیه مواد غذایی و دارویی و پزشکی (سم‌زدایی) استفاده می کنند.

ظرفیت جذب: ظرفیت جذب بسیار بالایی برای طیف گسترده ای از مولکول ها دارد.

قیمت: به دلیل فرآیند تولید پیچیده تر، قیمت بالاتری نسبت به آنتراسیت دارد.

احیا: می توان آن را با حرارت دادن در دمای بالا دوباره فعال کرد.

آنتراسیت

ساختار: آنتراسیت یکی از انواع ذغال سنگ به حساب می آید که جز سخت ترین و متراکم ترین نوع آن است. این ماده متخلخل بوده، اما منافذ آن به طور کلی بزرگتر از منافذ کربن فعال است.

عملکرد: برای حذف ذرات معلق و کدورت از آب و فاضلاب به کار می رود. همچنین می ‌تواند برخی از آلاینده‌ های آلی مانند کلر و فلزات سنگین را نیز جذب کند.

کاربردها: از مهمترین موارد مصرف آن می توان به تصفیه فاضلاب، پیش تصفیه آب آشامیدنی و صنعتی و فیلترهای شن و ماسه اشاره کرد.

ظرفیت جذب: ظرفیت جذب کمتری نسبت به کربن فعال دارد و عمدتاً برای جذب ذرات بزرگتر مناسب است.

قیمت: ارزان تر از کربن فعال است.

احیا: قابل احیا نیست و پس از اشباع باید تعویض شود.