نقش کربن فعال در تصفیه آب

استفاده از کربن فعال در تصفیه آب امر کمکی محسوب می‌شود . از این روش در همه تصفیه خانه ها استفاده نمی‌شود بلکه جاهای که کاربرد خاصی را مد نظر دارند از آن بهره می‌برند.

مدت مطالعه:5دقیقه

خوب است بدانیم که کاربرد کربنی که فعال شده در درجه اول چیست ؟ همچنین بدانیم آیا مواد دیگری نیز وجود دارند که کارایی یکسانی با کربن فعال داشته باشند یا خیر؟

همچنین اگر جواب این پرسش مثبت بود برتری های کربن فعال در مقایسه با این دو محصول را برشماریم .

مفهوم جذب سطحی

انتقال جرم از یک فاز مایع به یک فاز جامد را در صنعت آب جذب سطحی می‌گویند . جذب شونده ماده ای است که در حد فاصل فاز جامد و مایع از مایع جدا می‌شود .

ماده جذب شونده می‌تواند در هر فازی باشد .

ماده جاذب می‌تواند در سه حالت فازی قرار داشته باشد اما در صنعت آب از فاز جامد استفاده می‌شود .

این فرایند سه مرحله‌ای موجب تجمع ماده جذب شونده در فصل مشترک دو فاز می‌شود .

انواع جاذب

حال که با مفهوم جذب سطحی در صنعت آب و فاضلاب آشنا شدیم بهتر است برویم سراغ مواد جاذب که به ما کمک می‌کنند انواع مواد مختلف را از آب ها جدا کنیم .

مواد جاذب مورد استفاده شامل موارد زیر هستند :

1. رزین ها
2. زئولیت
3. مواد سیلیسی
4. کتین وکیتوسان
5. کربن فعال

رزین ها

رزین های تبادل یونی یک شبکه پلیمری به همراه گروه های عاملی هستند بر پایه گروه عاملی به دو دسته کاتیونی یا آنیونی .

همچنین بر پایه میل ترکیبی با یون مخالف به دو دسته قوی و ضعیف طبقه بندی می‌شوند.

مقاله پیشنهادی :فرآیند تبادل یون چیست؟

مقاله پیشنهادی:کاربرد رزین در تصفیه آب

مقاله پیشنهادی:تصفیه آب با استفاده از سیستم رزینی

مقاله پیشنهادی:تصفیه آب با رزین تبادل یونی | تصفیه آب با رزین چگونه صورت می‌گیرد؟

زئولیت

زئولیت ها ، آلومیناسیلیکات های متخلخل با بار منفی می‌باشند . این مواد در واقع از اولین رزین ها به شمار می‌روند .

مواد سیلیسی

دانه های سیایس ، آلونیت ها ، پرلیت ها و دولومیت ها در به دلیل سطح بالای جذب و ارزانی از مواد های مورد استفاده در پالایش آب ها محسوب می‌شوند .

کیتین و کیتوسان

این دو از از بیو پلیمر های مورد استفاده در صنعت تصفیه آب هستند . این دو ماده توانایی دارند ترکیبات فنلی را حتی در غلظت پایین از آب جذب کنند .

نکته : سطح جذب کربن فعال از همه مواد جاذب بیشتر است.

توضیح  کربن فعال

کربن فعال یک ماده جاذب است که برای جذب مواد آلی موجود بسیار خوب عمل می‌کند .

از این ماده هم برای جذب مواد آلی وهم غیر آلی در دو فاز مایع و جامد می‌توان بهره برد .

عنصر کربن به دو صورت عمده در طبیعت یافت می‌شود ، گرافیت و الماس . سایر اشکال کربن که حالت بلوری اندکی دارند .

این حالت نسبت به گرافیت و الماس فراوانی کمتری دارد .

دو منبع برای این شکل از کربن یافت شده است .

منبع اول در چوب سخت پوست درخت نارگیل و دومی که در صنایع شیمیایی استفاده می‌شود از ذغال سنگ است .

به این شکل از کربن کربن صافی یا فعال می‌گویند.

در مطالعاتی که با تاباندن اشعه ایکس بر ذغال چوب انجام شده‌ است ، متوجه شده‌اند ذغال چوب ساختمانی همانند گرافیت دارد اما از نظر بلوری به خوبی توسعه نیافته است .

در حالت فعال ذغال چوب جاذب گاز ها،جامدات و مایعات است .

چگونگی فعال کردن کربن

به وسیله بخار ذغال را در دمای ۹۵۰ درجه سانتی گراد قرار می‌دهند و در این حال هیدرو کربن های جذب شده از سطح  برداشته شده و از ان جدا می‌شود .

در کربن فعال سه نوع حفره دیده می‌شود . اول ماکرو پور ها که حدود ۵ درصد حفره ها را دارند . آنها در تشکیل سطوح ویژه داخلی شرکت دارند .

به نوعی گذرگاه محسوب می‌شوند

مزوپور ها ۴۰ درصد از حفره هارا به خود اختصاص داده‌اند اما حدود ۹۵ درصد جذب مواد بر عهده آنها می‌باشد .

نقش میکرو پور ها مربوط به انبار و ذخیره کردن مواد جذب شده است .

نکته : حفره ها باعث شده‌اند سطح جذب کربن فعال بسیار افزایش یابد به طوری که یک سانتیمتر مکعب ذغال دارای سطح ۱۰۰۰ متر مربعی است.

مراحل جذب توسط کربن فعال

فرایند جذب در کربن فعال سه مرحله دارد :

1. مواد جامد با ایجاد یک نیروی واندوالسی و پیوند دو قطبی جذب سطوحی بیرونی کربن فعال می‌شوند.
2. مواد جامد شروع به حرکت به داخل حفره ها می‌کنند.
3. مواد جذب دیواره داخلی حفره های کربن فعال می‌شوند.

ویژگی های کربن فعال به چه عواملی بستگی دارد ؟

پنج عامل دخیل در عملکرد کربن فعال شناسایی شده که عبارتند از :

• خواص فیزیکی و شیمیایی ماده جذب شونده
• توضیه اندازه حفرات
• مساحت سطح کربن
• قطبیت سطح
• ساختار شیمیایی و متخلخل کربن

یکی از فرایند های کمکی در تصفیه شیمیایی آب و فاضلاب استفاده از کربن به منظور حذف مواد آلی در آب است . در این مقاله به این روش نگاهی انداختیم