سعی بر آن است که مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب شامل مسایل ، مقالات و اخبار عمران آب و فاضلاب,آب و فاضلاب و به صورت تخصصی فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب و صنعت آب و فاضلاب باشد.
دانشنامه آنلاین آب و فاضلاب
رشته های مرتبط:مهندسی عمران آب و فاضلاب،مهندسی تکنولوژی آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب،محیط زیست،مهندسی بهداشت محیط،مهندسی آب،مهندسی شیمی و...
امیرحسین ستوده بیدختی
,.
مقایسه ظرفیت جذب اشباعی کربن فعال استاندارد (مرک) با کربن فعال ساخته شده در آزمایشگاه به روش شیمیایی
۱۳۹۰/۰۱/۱۱
7:38
|
مقایسه ظرفیت جذب اشباعی کربن فعال استاندارد (مرک) با کربن فعال ساخته شده در آزمایشگاه به روش شیمیایی
دکتر احمد نیک پی[1]، دکتر علی صفری واریانی[2]، رمضان آرام بن [3]، اسماعیل حسینعلی زاده[4]
چکیده: کربن فعال ماده ای است که از پیرولیز مواد گیاهی حاوی کربن تولید می شود . سنتز کربن فعال به دو روش شیمیایی و فیزیکی امکان پذیر است . در این پژوهش فعال سازی شیمیایی پوست نارگیل به عنوان ماده خام توسط عامل فعال سازی کلرید روی در نسبت های مختلف انجام و سپس کارایی جذب محصول به دست آمده در مقایسه با کربن فعال استاندارد(مرک) در زمینه کنترل هوای آلوده به تولوئن به عنوان مولكول آروماتيك با كاربرد بسيار گسترده در صنعت ، مورد آزمون قرار گرفت.
مواد و روشها:در این مطالعه پوست نارگیل با جرم معین، با نسبتهای مختلف عامل فعال ساز تحت فرآیند فعال سازی قرار گرفت. فرآیند فعال سازی در رآکتوری از جنس کوارتز که در یک کوره الکتریکی با دمای c 450 و شرایط اتمسفر نیتروژن (cc/min 200 ) تهیه شد.
یافته ها: نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با افزایش درصد تلقیح، سطح آزاد و حجم حفره های بوجود آمده افزایش یافته و باعث افزایش راندمان و کارایی جذب کربن فعال می شود .
نتیجه گیری:در این مطالعه مشخص گردید پوست نارگیل به عنوان یک ماده سلولزی با ساختار سلولی و متخلخل، قابلیت بسیار خوبی به عنوان یک ماده خام برای تولید کربن فعال با سطح فعالیت بسیار بالا را دارد. هر چه غلظت کلرید روی در نمونه ها بیشتر می شود میزان جذب تولوئن و زمان رسیدن جاذب به سطح بریک ثرو بیشتر می شود. به عبارت دیگر هر چه غلظت ماده فعال ساز بیشتر شود تخلخل بیشتری در ماده خام ایجاد شده و در نتیجه سطح جذب کربن فعال بالا رفته که این امر باعث افزایش راندمان کربن فعال می گردد .
واژه های کلیدی: کربن فعال، فعال سازی شیمیایی،راندمان جذب سطحی، جاذبها، پوست نارگیل.
مقدمه و اهداف:
کربن فعال از پیرولیز مواد گیاهی مختلف حاوی کربن مثل زغال سنگ، زغال سنگ نارس(تورب) و منابع دارای پایه کربن مثل چوب، خاک ارِّه، پوست نارگیل و پوست و هسته سایر گیاهان و... تولید می شود(3).کربن فعال به گروهی از مواد اطلاق می شود که مساحت سطح داخلی بالا، تخلخل و قابلیت جذب گازهاو مایعات شیمیایی را دارند و می توان از آن ها برای تصفیه و پاکسازی و حتی بازیافت مواد شیمیایی استفاده نمود (1). امروزه کربن فعال به عنوان جاذب بسیار عالی شناخته شده است. کربن فعال یک جامد بی شکل (آمورف) با سطح ویژه بالا و حجم بالای خلل و فرج می باشد. این ویژگی منحصر به فرد باعث ایجاد خواص جذبی بالا در کربن فعال می گردد(4).
با توجه به نوع ماده خام مصرفی، کربن فعال دارای اندازه منفذ و شکل های متفاوتی هستند و از طرفی با توجه به اندازه منفذ(خلل و فرج) دارای کاربردهای گسترده و ویژهای می باشند(2).
از کاربردهای مهم و قابل اهمیت کربن فعال می توان از تصفیه هوا و کاربردهای گسترده ای در صنایع غذایی، دارویی، تصفیه آب و پساب، رنگبری، تصفیه هوا در ماسک های تنفسی و .... نام برد.
با استفاده از کربن فعال به عنوان جاذب در تصفیه آلودگی های آب و و هوا، سلامتی جامعه و محیط زیست ارتقا می یابد.
تولید کربن فعال به دو روش فعال سازی فیزیکی و شیمیایی امکان پذیر است. در روش فیزیکی ابتدا با انجام فرایند پیرولیز در اتمسفر بی اثر، ساختار کربنی اولیه ایجاد و سپس با اعمال فرایند حرارتی در اتمسفر نسبتا اسیدی نظیر اتمسفر دی اکسید کربن یا بخار آب، خلل و فرج لازم در ساختار آمورف اولیه ایجاد می شود. در روش فعال سازی شیمیایی ، ابتدا ماده خام اولیه با عامل فعال سازی مخلوط و سپس عملیات کربونیزاسیون و فعالسازی به طور همزمان در اتمسفر بی اثر انجام می شود. درجه تخلخل ایجاد شده به عواملی نظیر ابعاد ماده اولیه ، نوع عامل فعال ساز ، شرایط خشک کردن مخلوط ماده اولیه و ماده شیمیایی ، نسبت درصد وزنی ماده خام با فعال ساز و دما بستگی دارد. بدیهی است انتخاب روش فعال سازی چگونگی تخلخل محصول را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. به عنوان مثال، مشخص شده است که روش فعال سازی فیزیکی اغلب حفره هایی به شکل مخروط ایجاد می کند به صورتی که قاعده مخروط در بالا قرار دارد در حالیکه روش فعال سازی شیمیایی منجر به تشکیل حفره هایی به شکل بطری می گردد (1) .
در این پژوهش فعال سازی شیمیایی پوست نارگیل به عنوان ، ماده خام توسط عامل فعال سازی کلرید روی در نسبت های مختلف انجام و سپس کارایی جذب محصول به دست آمده در مقایسه با کربن فعال استاندارد در زمینه کنترل هوای آلوده به تولوئن به عنوان مولكول آروماتيك با كاربرد بسيار گسترده در صنعت ، مورد آزمون قرار گرفت.
تا کنون به کاربردهای کربن فعال و قابلیت های جذبی آن توجه شایانی شده است.
عابدین زادگان عبدی و همکاران در مطالعه ای به بررسی سنتز کربن فعال از پوست گردو به روش شیمیایی پرداختند. در این بررسی پوست گردو در محدوده سایزی 700 تا 1100 میکرو متر و با عامل فعال ساز کلرید روی در نسبت وزنی / وزنی 25 ، 50 ، 100 ، 150، 200 در صد ساخته شد. نتایج بررسی گویای آن بود که در نسبت وزنی زیر 100 درصد سطح و حجم حفره ها افزایش شدیدی یافته است، به گونه ای که در نمونه های با نسبت وزنی 200 درصد، کربن فعال با حفره های متوسط که مناسب برای جذب آلاینده ها از فاز مایع هستند تولید شد.
Gratuito و همکاران در تحقیقی به تولید کربن فعال از پوست نارگیل به روش شیمیایی با استفاده از عامل فعال ساز اسید فسفریک پرداختند . در این مطالعه از اسید فسفریک به نسبت وزنی / وزنی 1 ، 5/1 و2 درصد به عنوان عامل فعال سازی استفاده شد. و از میکروسکوپ الکترونی برای دیدن قطر پورهای زغال فعال استفاده شد و مشخص گردید که این روش تکنیک بسیار خوب و دقیقی برای دیدن و اندازه گیری دقیق پورها می باشد. در این مطالعه میزان بهینه اشباع 345/1 تا 2 بدست آمد و کمترین خطا در پورهایی با کوچکترین قطر تنها 23/1% و بیشترین خطا در پور های با قطر بزرگ 32/21% بود.
kalderis و همکاران به تولید کربن فعال از ورقه های نیشکر (باگاس) و پوست برنج به روش شیمیایی بااستفاده از عامل فعال ساز هیدروکسید پتاسیم و هیدروکسید سدیم و کلرید روی پرداختند. نتایج این بررسی گویای آن بود که مساحت ویژه باگاس فعال سازی شده و پوسته برنج به ترتیب در شرایط با نسبت وزنی 75/0 درصد کلرید روی به مدت 60 دقیقه و 100 درصد به مدت30 دقیقه بیشترین مقدار خود را دارد که ( 750 متر مربع بر گرم ) برای غلاف برنج و( 586 متر مربع بر گرم ) برای باگاس می باشد.
سونگ و همکاران در مطالعه ای سنتز کربن فعال از بامبو را به روش فیزیکی مورد مطالعه قرار دادند. در این مطالعه سنتز کربن فعال در کوره ای با دمای 800 -900 درجه سانتیگراد در اتمسفر فعال ساز بخار آب ، دی اکسید کربن و بدون عامل فعال سازی انجام شد. نتایج گویای آن بود که کربن سنتز شده در اتمسفر دی اکسیدکربن در دمای 900 درجه سانتیگراد از ظرفیت جذب بهتری نسبت به سایر نمونه ها برخوردار است.
اهداف مورد نظر در این بررسی تصفیه هوای آلوده به بخارات تولوئن با استفاده از کربن فعال سنتز شده از پوست نارگیل به روش شیمیایی، تعیین اثر درصد ماده افزودنی به ماده خام اولیه بر ظرفیت جذب تولوئن توسط کربن فعال، مقایسه ظرفیت جذب تولوئن در کربن های فعال تولید شده در نسبت های مختلف از عامل فعال ساز و زغال فعال استاندارد، آشنایی با نحوه سنتز زغال فعال و بسترسازی به منظور ساخت نیمه صنعتی زغال فعال بوده است. در این بررسی سعی شده است که اهمیت نسبت وزنی عامل فعال ساز بر افزایش حجم و ظرفیت جذبی زغال فعال ساخته شده در آزمایشگاه نشان داده شود.
مواد و روش ها
در این مطالعه از پوست نارگیل خرد شده در محدوده 38/2 میلی متر (مش 8 ) و 595 میکرون (مش 30)، به عنوان ماده خام، جهت ساخت زغال فعال استفاده شد (3). برای فعال سازی از عامل فعال ساز کلرید روی ساخت کمپانی scharlau C10162 و با جرم وزنی 28/136 استفاده شد.
ابتدا به جرم معینی از ماده خام ( 20 گرم ) مخلوطی از کلرید روی با آب مقطر (40 سی سی ) اضافه گردید . جرم کلرید روی موجود در نمونه ها به گونه ای انتخاب شد که با ماده خام نسبت جرمی معینی داشته باشد ( 25%، 50%، 75%، 100% ) . مخلوط های فوق ضمن بهم خوردن به ملایمت حرارت داده شد تا ظاهری خشک پیدا کنند. این مخلوط در نهایت درون آون 140 درجه به مدت 12 ساعت قرار داده شد . سپس به منظور انجام فعال سازی مخلوط فوق در رآکتوری از جنس کوارتز که توسط کوره الکتریکی در دمای 450 درجه گرم شده به مدت 1 ساعت در شرایط اتمسفر نیتروژن(cc/min 200) نگه داشته شد (4). بعد از سرد شدن، نمونه در آون 105 درجه سانتی گراد بمدت 24 ساعت قرار گرفت. کربن فعال به دست آمده در نهایت چند مرتبه با آب مقطر شست و شو داده شد تا به PH مورد نظر (6-5 ) برسد(5) . محصول بدست آمده در پایلوت تست جاذب های سطحی در شرایط رطوبت نسبی صفر درصد و دبی 700 میلی لیتر در دقیقه قرار داده شد و راندمان جذب هوای آلوده به تولوئن در غلظت دو برابر حد استاندارد توصیه شده (ppm100) با نمونه استاندارد خریداری شده ( مرک )، مقایسه گردید. در نهایت کارایی جذب هر یک از جاذب ها با دستگاه قراعت مستقیم (فوچک ) اندازه گیری شده و نتایج جمع بندی وارزیابی شدند (4) .
شکل 1_ سیستم آزمایشگاهی مورد استفاده جهت ساختن کربن فعال:
یافته ها
به منظور بررسی اثرات درصد تلقیح کلرید روی به عنوان عامل فعال ساز بر روی خواص محصول نهایی، در محدوده اندازه ذرات « 38/2 میلی متر (مش 8) و 595 میکرون (مش 30) »، نمونه هایی با 25، 50، 75 و100 درصد وزنی کلرید روی ساخته شد . در این بررسی، هوای آلوده به تولوئن با دبی cc/min 700 و غلظتppm 100 مورد بررسی قرار گرفت (6) .
آزمایشات متعدد، نتایج کارایی ظرفیت جذب نمونه های ساخته شده جهت جذب هوای آلوده به تولوئن را به صورتی که در نمودارهای شماره 1 الی 5 مشاهده می شود نشان داده است.
نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با افزایش درصد تلقیح، سطح آزاد و حجم حفره های بوجود آمده افزایش یافته و باعث افزایش راندمان و کارایی جذب کربن فعال می شود .
رفتار جذبی کربن های فعال اصلاح شده با ZnCl2 در رطوبت نسبی صفر درصد:
آزمایش اول
آزمایش دوم آزمایش سوم
آزمایش چهارم
آزمایش پنجم
بحث و نتیجه گیری :
پوست نارگیل به عنوان یک ماده سلولزی با ساختار سلولی و متخلخل، قابلیت بسیار خوبی به عنوان یک ماده خام برای تولید کربن فعال با سطح فعالیت بسیار بالا از خود نشان داده است. همان طور که در آزمایشات 1-5 مشاهده می شود راندمان نمونه های اصلاح شده با نسبت های مختلف کلرید روی با یکدیگر تفاوت هایی را نشان می دهند.
در همه ی نمودار های فوق دیده می شود که غلظت خروجی در بستر 25% کلرید روی از اواسط آزمایش روند صعودی با شیب زیادی را دنبال می کنند که به دلیل کمتر بودن غلظت کلرید روی در بستر آن می باشد.
به همین ترتیب در نمونه های دیگر نیز این روند به آهستگی دنبال می شود. به عبارت دیگر هر چه غلظت کلرید روی در نمونه ها بیشتر می شود میزان جذب تولوئن و زمان رسیدن جاذب به سطح بریک ثرو بیشتر می شود.
در نمودارهای زیر نتایج نهایی آزمایشات مربوط به کربن فعال اصلاح شده با کلرید روی و کربن فعال استاندارد مرک آورده شده است .
مشاهده می شود که نمودار مربوط به کربن فعال مرک از روند منظم و منطقی ای پیروی می کند، در صورتی که در مورد نمودار مربوط به کربن فعال ساخته و اصلاح شده در آزمایشگاه این روند در نمونه شماره (2) همراه با نوساناتی دیده می شود که علت را می توان در وجود خطای سیستم و احتمالا خطای انسانی در یکی از آزمایشات جستجو کرد.
در این آزمایشات مشخص شد هر چه غلظت ماده فعال ساز بیشتر شود تخلخل بیشتری در ماده خام ایجاد شده و در نتیجه سطح جذبی کربن فعال بالا رفته که این امر باعث افزایش راندمان کربن فعال می گردد.
ابعاد ذرات ماده خام در محدوده مورد مطالعه، تاثیر چشمگیری بر روی خواص سطحی و جذبی محصول نداشته است.
رفتار جذبی کربن های فعال اصلاح شده با غلظت های مختلف ZnCl2 در رطوبت نسبی صفر درصد
رفتار جذبی کربن های استاندارد مرک در رطوبت صفر درص
منابع:
(1) گيتي ابوالحمد ، شهاب خداياري ، چنگيز زاهدي " بهینه سازی تولید کربن فعال به روش فعال سازی شیمیایی " ششمین کنگره ملی مهندسی شیمی ، دانشگاه تهران ، دانشکده فنی (گروه مهندسی شیمی) ، (سال 1380)
(2 ) مجید عابدین زادگان عبدی، محمد مهدیار فر، علیمراد رشیدی، علی احمد پور " ساخت کربن فعال با استفاده از فعال سازی پوست گردو" نشریه دانشکده مهندسی، سال چهاردهم، شماره اول، صفحه 28-21 (سال 1381)
(3). M.K.B gratuito , panyathanmaporn , R – A chumnanklang ,N sirinuntawittaya , A.dutta " Production of activated carbon from coconut shell: optimization using response surface methodology" , , Bio resource technology 99 pp 4887-4895 (2007) .
(4). Dimitrios Kalderis , Sophia Betanis ,panagiota paraskeva ,evan diamadopouios " Production of activated carbon from Bagasse and rice husk by a single – stage chemical activated method at low retention time" , Bio resource technology 99 pp.6809-6816 , (2008) .
(5). SONG YUNG WANG , ming-hsiu tsai , sheng-fong lo ,ming-jer tsai " Effects of manufacturing conditions at the adsorption capacity of heavy metal ions by MAKINO BAMBOO char coal" , Bio resource technology 99 pp.7027-7033 , (2008) .
(6). M. A. RAHMAN, m. asadullah , m. m. haque, m. a. motin, m. b. sultan and m. a. k. azad " Preparation and characterization of activated charcoal as an adsorbent " , j. surface sci. vol 22, no 3-4, pp.133-140, 2006 .
(7). http//www.niosh.com
(8).professor Rodriguez-reinoso, "activated book " from september 2003 to ganuary 2005.
(9). Nezih URAL YAĞŞİ " PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF ACTIVATED CARBON FROM APRICOT STONES. April 2004, 114 pages .
1- عضو هیئت علمی و استادیار – گروه بهداشت حرفه ای – دانشگاه علوم پزشکی قزوین
2- عضو هیئت علمی و استادیار - گروه بهداشت حرفه ای – دانشگاه علوم پزشکی قزوین
3- دانشجوی کارشناسی بهداشت حرفه ای - گروه بهداشت حرفه ای – دانشگاه علوم پزشکی قزوین
دکتر احمد نیک پی[1]، دکتر علی صفری واریانی[2]، رمضان آرام بن [3]، اسماعیل حسینعلی زاده[4]
چکیده: کربن فعال ماده ای است که از پیرولیز مواد گیاهی حاوی کربن تولید می شود . سنتز کربن فعال به دو روش شیمیایی و فیزیکی امکان پذیر است . در این پژوهش فعال سازی شیمیایی پوست نارگیل به عنوان ماده خام توسط عامل فعال سازی کلرید روی در نسبت های مختلف انجام و سپس کارایی جذب محصول به دست آمده در مقایسه با کربن فعال استاندارد(مرک) در زمینه کنترل هوای آلوده به تولوئن به عنوان مولكول آروماتيك با كاربرد بسيار گسترده در صنعت ، مورد آزمون قرار گرفت.
مواد و روشها:در این مطالعه پوست نارگیل با جرم معین، با نسبتهای مختلف عامل فعال ساز تحت فرآیند فعال سازی قرار گرفت. فرآیند فعال سازی در رآکتوری از جنس کوارتز که در یک کوره الکتریکی با دمای c 450 و شرایط اتمسفر نیتروژن (cc/min 200 ) تهیه شد.
یافته ها: نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با افزایش درصد تلقیح، سطح آزاد و حجم حفره های بوجود آمده افزایش یافته و باعث افزایش راندمان و کارایی جذب کربن فعال می شود .
نتیجه گیری:در این مطالعه مشخص گردید پوست نارگیل به عنوان یک ماده سلولزی با ساختار سلولی و متخلخل، قابلیت بسیار خوبی به عنوان یک ماده خام برای تولید کربن فعال با سطح فعالیت بسیار بالا را دارد. هر چه غلظت کلرید روی در نمونه ها بیشتر می شود میزان جذب تولوئن و زمان رسیدن جاذب به سطح بریک ثرو بیشتر می شود. به عبارت دیگر هر چه غلظت ماده فعال ساز بیشتر شود تخلخل بیشتری در ماده خام ایجاد شده و در نتیجه سطح جذب کربن فعال بالا رفته که این امر باعث افزایش راندمان کربن فعال می گردد .
واژه های کلیدی: کربن فعال، فعال سازی شیمیایی،راندمان جذب سطحی، جاذبها، پوست نارگیل.
مقدمه و اهداف:
کربن فعال از پیرولیز مواد گیاهی مختلف حاوی کربن مثل زغال سنگ، زغال سنگ نارس(تورب) و منابع دارای پایه کربن مثل چوب، خاک ارِّه، پوست نارگیل و پوست و هسته سایر گیاهان و... تولید می شود(3).کربن فعال به گروهی از مواد اطلاق می شود که مساحت سطح داخلی بالا، تخلخل و قابلیت جذب گازهاو مایعات شیمیایی را دارند و می توان از آن ها برای تصفیه و پاکسازی و حتی بازیافت مواد شیمیایی استفاده نمود (1). امروزه کربن فعال به عنوان جاذب بسیار عالی شناخته شده است. کربن فعال یک جامد بی شکل (آمورف) با سطح ویژه بالا و حجم بالای خلل و فرج می باشد. این ویژگی منحصر به فرد باعث ایجاد خواص جذبی بالا در کربن فعال می گردد(4).
با توجه به نوع ماده خام مصرفی، کربن فعال دارای اندازه منفذ و شکل های متفاوتی هستند و از طرفی با توجه به اندازه منفذ(خلل و فرج) دارای کاربردهای گسترده و ویژهای می باشند(2).
از کاربردهای مهم و قابل اهمیت کربن فعال می توان از تصفیه هوا و کاربردهای گسترده ای در صنایع غذایی، دارویی، تصفیه آب و پساب، رنگبری، تصفیه هوا در ماسک های تنفسی و .... نام برد.
با استفاده از کربن فعال به عنوان جاذب در تصفیه آلودگی های آب و و هوا، سلامتی جامعه و محیط زیست ارتقا می یابد.
تولید کربن فعال به دو روش فعال سازی فیزیکی و شیمیایی امکان پذیر است. در روش فیزیکی ابتدا با انجام فرایند پیرولیز در اتمسفر بی اثر، ساختار کربنی اولیه ایجاد و سپس با اعمال فرایند حرارتی در اتمسفر نسبتا اسیدی نظیر اتمسفر دی اکسید کربن یا بخار آب، خلل و فرج لازم در ساختار آمورف اولیه ایجاد می شود. در روش فعال سازی شیمیایی ، ابتدا ماده خام اولیه با عامل فعال سازی مخلوط و سپس عملیات کربونیزاسیون و فعالسازی به طور همزمان در اتمسفر بی اثر انجام می شود. درجه تخلخل ایجاد شده به عواملی نظیر ابعاد ماده اولیه ، نوع عامل فعال ساز ، شرایط خشک کردن مخلوط ماده اولیه و ماده شیمیایی ، نسبت درصد وزنی ماده خام با فعال ساز و دما بستگی دارد. بدیهی است انتخاب روش فعال سازی چگونگی تخلخل محصول را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. به عنوان مثال، مشخص شده است که روش فعال سازی فیزیکی اغلب حفره هایی به شکل مخروط ایجاد می کند به صورتی که قاعده مخروط در بالا قرار دارد در حالیکه روش فعال سازی شیمیایی منجر به تشکیل حفره هایی به شکل بطری می گردد (1) .
در این پژوهش فعال سازی شیمیایی پوست نارگیل به عنوان ، ماده خام توسط عامل فعال سازی کلرید روی در نسبت های مختلف انجام و سپس کارایی جذب محصول به دست آمده در مقایسه با کربن فعال استاندارد در زمینه کنترل هوای آلوده به تولوئن به عنوان مولكول آروماتيك با كاربرد بسيار گسترده در صنعت ، مورد آزمون قرار گرفت.
تا کنون به کاربردهای کربن فعال و قابلیت های جذبی آن توجه شایانی شده است.
عابدین زادگان عبدی و همکاران در مطالعه ای به بررسی سنتز کربن فعال از پوست گردو به روش شیمیایی پرداختند. در این بررسی پوست گردو در محدوده سایزی 700 تا 1100 میکرو متر و با عامل فعال ساز کلرید روی در نسبت وزنی / وزنی 25 ، 50 ، 100 ، 150، 200 در صد ساخته شد. نتایج بررسی گویای آن بود که در نسبت وزنی زیر 100 درصد سطح و حجم حفره ها افزایش شدیدی یافته است، به گونه ای که در نمونه های با نسبت وزنی 200 درصد، کربن فعال با حفره های متوسط که مناسب برای جذب آلاینده ها از فاز مایع هستند تولید شد.
Gratuito و همکاران در تحقیقی به تولید کربن فعال از پوست نارگیل به روش شیمیایی با استفاده از عامل فعال ساز اسید فسفریک پرداختند . در این مطالعه از اسید فسفریک به نسبت وزنی / وزنی 1 ، 5/1 و2 درصد به عنوان عامل فعال سازی استفاده شد. و از میکروسکوپ الکترونی برای دیدن قطر پورهای زغال فعال استفاده شد و مشخص گردید که این روش تکنیک بسیار خوب و دقیقی برای دیدن و اندازه گیری دقیق پورها می باشد. در این مطالعه میزان بهینه اشباع 345/1 تا 2 بدست آمد و کمترین خطا در پورهایی با کوچکترین قطر تنها 23/1% و بیشترین خطا در پور های با قطر بزرگ 32/21% بود.
kalderis و همکاران به تولید کربن فعال از ورقه های نیشکر (باگاس) و پوست برنج به روش شیمیایی بااستفاده از عامل فعال ساز هیدروکسید پتاسیم و هیدروکسید سدیم و کلرید روی پرداختند. نتایج این بررسی گویای آن بود که مساحت ویژه باگاس فعال سازی شده و پوسته برنج به ترتیب در شرایط با نسبت وزنی 75/0 درصد کلرید روی به مدت 60 دقیقه و 100 درصد به مدت30 دقیقه بیشترین مقدار خود را دارد که ( 750 متر مربع بر گرم ) برای غلاف برنج و( 586 متر مربع بر گرم ) برای باگاس می باشد.
سونگ و همکاران در مطالعه ای سنتز کربن فعال از بامبو را به روش فیزیکی مورد مطالعه قرار دادند. در این مطالعه سنتز کربن فعال در کوره ای با دمای 800 -900 درجه سانتیگراد در اتمسفر فعال ساز بخار آب ، دی اکسید کربن و بدون عامل فعال سازی انجام شد. نتایج گویای آن بود که کربن سنتز شده در اتمسفر دی اکسیدکربن در دمای 900 درجه سانتیگراد از ظرفیت جذب بهتری نسبت به سایر نمونه ها برخوردار است.
اهداف مورد نظر در این بررسی تصفیه هوای آلوده به بخارات تولوئن با استفاده از کربن فعال سنتز شده از پوست نارگیل به روش شیمیایی، تعیین اثر درصد ماده افزودنی به ماده خام اولیه بر ظرفیت جذب تولوئن توسط کربن فعال، مقایسه ظرفیت جذب تولوئن در کربن های فعال تولید شده در نسبت های مختلف از عامل فعال ساز و زغال فعال استاندارد، آشنایی با نحوه سنتز زغال فعال و بسترسازی به منظور ساخت نیمه صنعتی زغال فعال بوده است. در این بررسی سعی شده است که اهمیت نسبت وزنی عامل فعال ساز بر افزایش حجم و ظرفیت جذبی زغال فعال ساخته شده در آزمایشگاه نشان داده شود.
مواد و روش ها
در این مطالعه از پوست نارگیل خرد شده در محدوده 38/2 میلی متر (مش 8 ) و 595 میکرون (مش 30)، به عنوان ماده خام، جهت ساخت زغال فعال استفاده شد (3). برای فعال سازی از عامل فعال ساز کلرید روی ساخت کمپانی scharlau C10162 و با جرم وزنی 28/136 استفاده شد.
ابتدا به جرم معینی از ماده خام ( 20 گرم ) مخلوطی از کلرید روی با آب مقطر (40 سی سی ) اضافه گردید . جرم کلرید روی موجود در نمونه ها به گونه ای انتخاب شد که با ماده خام نسبت جرمی معینی داشته باشد ( 25%، 50%، 75%، 100% ) . مخلوط های فوق ضمن بهم خوردن به ملایمت حرارت داده شد تا ظاهری خشک پیدا کنند. این مخلوط در نهایت درون آون 140 درجه به مدت 12 ساعت قرار داده شد . سپس به منظور انجام فعال سازی مخلوط فوق در رآکتوری از جنس کوارتز که توسط کوره الکتریکی در دمای 450 درجه گرم شده به مدت 1 ساعت در شرایط اتمسفر نیتروژن(cc/min 200) نگه داشته شد (4). بعد از سرد شدن، نمونه در آون 105 درجه سانتی گراد بمدت 24 ساعت قرار گرفت. کربن فعال به دست آمده در نهایت چند مرتبه با آب مقطر شست و شو داده شد تا به PH مورد نظر (6-5 ) برسد(5) . محصول بدست آمده در پایلوت تست جاذب های سطحی در شرایط رطوبت نسبی صفر درصد و دبی 700 میلی لیتر در دقیقه قرار داده شد و راندمان جذب هوای آلوده به تولوئن در غلظت دو برابر حد استاندارد توصیه شده (ppm100) با نمونه استاندارد خریداری شده ( مرک )، مقایسه گردید. در نهایت کارایی جذب هر یک از جاذب ها با دستگاه قراعت مستقیم (فوچک ) اندازه گیری شده و نتایج جمع بندی وارزیابی شدند (4) .
شکل 1_ سیستم آزمایشگاهی مورد استفاده جهت ساختن کربن فعال:
یافته ها
به منظور بررسی اثرات درصد تلقیح کلرید روی به عنوان عامل فعال ساز بر روی خواص محصول نهایی، در محدوده اندازه ذرات « 38/2 میلی متر (مش 8) و 595 میکرون (مش 30) »، نمونه هایی با 25، 50، 75 و100 درصد وزنی کلرید روی ساخته شد . در این بررسی، هوای آلوده به تولوئن با دبی cc/min 700 و غلظتppm 100 مورد بررسی قرار گرفت (6) .
آزمایشات متعدد، نتایج کارایی ظرفیت جذب نمونه های ساخته شده جهت جذب هوای آلوده به تولوئن را به صورتی که در نمودارهای شماره 1 الی 5 مشاهده می شود نشان داده است.
نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با افزایش درصد تلقیح، سطح آزاد و حجم حفره های بوجود آمده افزایش یافته و باعث افزایش راندمان و کارایی جذب کربن فعال می شود .
رفتار جذبی کربن های فعال اصلاح شده با ZnCl2 در رطوبت نسبی صفر درصد:
آزمایش اول
آزمایش دوم آزمایش سوم
آزمایش چهارم
آزمایش پنجم
بحث و نتیجه گیری :
پوست نارگیل به عنوان یک ماده سلولزی با ساختار سلولی و متخلخل، قابلیت بسیار خوبی به عنوان یک ماده خام برای تولید کربن فعال با سطح فعالیت بسیار بالا از خود نشان داده است. همان طور که در آزمایشات 1-5 مشاهده می شود راندمان نمونه های اصلاح شده با نسبت های مختلف کلرید روی با یکدیگر تفاوت هایی را نشان می دهند.
در همه ی نمودار های فوق دیده می شود که غلظت خروجی در بستر 25% کلرید روی از اواسط آزمایش روند صعودی با شیب زیادی را دنبال می کنند که به دلیل کمتر بودن غلظت کلرید روی در بستر آن می باشد.
به همین ترتیب در نمونه های دیگر نیز این روند به آهستگی دنبال می شود. به عبارت دیگر هر چه غلظت کلرید روی در نمونه ها بیشتر می شود میزان جذب تولوئن و زمان رسیدن جاذب به سطح بریک ثرو بیشتر می شود.
در نمودارهای زیر نتایج نهایی آزمایشات مربوط به کربن فعال اصلاح شده با کلرید روی و کربن فعال استاندارد مرک آورده شده است .
مشاهده می شود که نمودار مربوط به کربن فعال مرک از روند منظم و منطقی ای پیروی می کند، در صورتی که در مورد نمودار مربوط به کربن فعال ساخته و اصلاح شده در آزمایشگاه این روند در نمونه شماره (2) همراه با نوساناتی دیده می شود که علت را می توان در وجود خطای سیستم و احتمالا خطای انسانی در یکی از آزمایشات جستجو کرد.
در این آزمایشات مشخص شد هر چه غلظت ماده فعال ساز بیشتر شود تخلخل بیشتری در ماده خام ایجاد شده و در نتیجه سطح جذبی کربن فعال بالا رفته که این امر باعث افزایش راندمان کربن فعال می گردد.
ابعاد ذرات ماده خام در محدوده مورد مطالعه، تاثیر چشمگیری بر روی خواص سطحی و جذبی محصول نداشته است.
رفتار جذبی کربن های فعال اصلاح شده با غلظت های مختلف ZnCl2 در رطوبت نسبی صفر درصد
رفتار جذبی کربن های استاندارد مرک در رطوبت صفر درص
منابع:
(1) گيتي ابوالحمد ، شهاب خداياري ، چنگيز زاهدي " بهینه سازی تولید کربن فعال به روش فعال سازی شیمیایی " ششمین کنگره ملی مهندسی شیمی ، دانشگاه تهران ، دانشکده فنی (گروه مهندسی شیمی) ، (سال 1380)
(2 ) مجید عابدین زادگان عبدی، محمد مهدیار فر، علیمراد رشیدی، علی احمد پور " ساخت کربن فعال با استفاده از فعال سازی پوست گردو" نشریه دانشکده مهندسی، سال چهاردهم، شماره اول، صفحه 28-21 (سال 1381)
(3). M.K.B gratuito , panyathanmaporn , R – A chumnanklang ,N sirinuntawittaya , A.dutta " Production of activated carbon from coconut shell: optimization using response surface methodology" , , Bio resource technology 99 pp 4887-4895 (2007) .
(4). Dimitrios Kalderis , Sophia Betanis ,panagiota paraskeva ,evan diamadopouios " Production of activated carbon from Bagasse and rice husk by a single – stage chemical activated method at low retention time" , Bio resource technology 99 pp.6809-6816 , (2008) .
(5). SONG YUNG WANG , ming-hsiu tsai , sheng-fong lo ,ming-jer tsai " Effects of manufacturing conditions at the adsorption capacity of heavy metal ions by MAKINO BAMBOO char coal" , Bio resource technology 99 pp.7027-7033 , (2008) .
(6). M. A. RAHMAN, m. asadullah , m. m. haque, m. a. motin, m. b. sultan and m. a. k. azad " Preparation and characterization of activated charcoal as an adsorbent " , j. surface sci. vol 22, no 3-4, pp.133-140, 2006 .
(7). http//www.niosh.com
(8).professor Rodriguez-reinoso, "activated book " from september 2003 to ganuary 2005.
(9). Nezih URAL YAĞŞİ " PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF ACTIVATED CARBON FROM APRICOT STONES. April 2004, 114 pages .
1- عضو هیئت علمی و استادیار – گروه بهداشت حرفه ای – دانشگاه علوم پزشکی قزوین
2- عضو هیئت علمی و استادیار - گروه بهداشت حرفه ای – دانشگاه علوم پزشکی قزوین
3- دانشجوی کارشناسی بهداشت حرفه ای - گروه بهداشت حرفه ای – دانشگاه علوم پزشکی قزوین
4- دانشجوی کارشناسی بهداشت حرفه ای - گروه بهداشت حرفه ای – دانشگاه علوم پزشکی قزوین
آلاینده های آب و روشهای حذف آنها - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
دستگاه هاي مولد ازن ژنراتور - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
کمبود آب و تصفیه غیر کافی فاضلاب - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
راهنمای کنترل آزمایشگاهی و چرخه اطلاعات در راهبری تصفیه خانه های فاضلاب شهری - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
دفع پسماند از طريق گاز پلاسما - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
مقايسه بين ClO2 و روش UV/H2O2 و براي ضدعفوني آب آشاميدني - چهارشنبه ششم بهمن 1389
دستگاه هاي UV - چهارشنبه ششم بهمن 1389
راهنمای بازرسی از شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری - چهارشنبه ششم بهمن 1389
تصفیه‌ی آب جهت حذف رنگ - چهارشنبه ششم بهمن 1389
ارزيابي تاثير نوع ماده منعقد کننده بر شاخص هاي بهره برداري در فرآيند فيلتراسيون مستقيم - سه شنبه پنجم حقایقی درباره آب آشامیدنی - جمعه یکم بهمن 1389
جداكننده‌ها و پركننده هاي سلولي - جمعه یکم بهمن 1389
راهكاري نوين براي حفظ محيط زيست از سموم صنعتي - جمعه یکم بهمن 1389
آلودگی محیط زیست و توسعه پایدار - جمعه یکم بهمن 1389
زيست پالايي Bioremediation - جمعه یکم بهمن 1389
جدول کمی و کيفی آب و خاک در گلخانه ها - جمعه یکم بهمن 1389
افزايش كيفيت فرايند تصفيه آب با نانوغشاها چندلايه‌اي - جمعه یکم بهمن 1389
نانو تيوپهاي كربني و روشهاي ساخت آنها - جمعه یکم بهمن 1389
ازتوباکتر - جمعه یکم بهمن 1389
حمایت یونیدو از ضدعفونی خاک توسط بخار آب به جای استفاده از سموم مخرب لایه ازون - جمعه یکم بهمن 1389
اکواپونیک چیست - جمعه یکم بهمن 1389
روش هاي تصفيه فاضلاب هاي صنعتي - جمعه یکم بهمن 1389
بیماریزایی E.coli - جمعه یکم بهمن 1389
آموزش نرم افزار سه بعدی سازی 3D Max - جمعه یکم بهمن 1389
تصفيه خانه فاضلاب قم - جمعه یکم بهمن 1389
عناصر ناچیز موجود در آب Tracc E lement - جمعه یکم بهمن 1389
مبانی کار تصفیه‌خانه‌های آب - جمعه یکم بهمن 1389
تصفیه خانه های فاضلاب - جمعه یکم بهمن 1389
تجارب آماده سازی اطلاعات درشبكه آبیاری تحت فشار گردیان - جمعه یکم بهمن 1389
آلودگی های استخر شنا و روشهای رفع آن - پنجشنبه سی ام دی 1389
پمپهاي مخصوص آب شور - پنجشنبه سی ام دی 1389
روش هاي تلفيقي فاضلاب هاي صنعتي - پنجشنبه سی ام دی 1389
طراحی سه بعدی 3D Max - پنجشنبه سی ام دی 1389
بررسی مطالعاتی روشهای خالص سازی آب با به کارگیری فناوری نانو - پنجشنبه سی ام دی 1389
تغییر سیستم مختصات یک فایل وکتوری GIS - پنجشنبه سی ام دی 1389
نحوه رفع سختی آب - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
فاضلاب ،عامل رشد کشند قرمز - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
تصفیه فاضلاب صنعتی- روغنی - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
بهداشت آب در بروز بلایا - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
تصفيه خانه فاضلاب شهر كرمانشاه (مدول1)در يك نگاه - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
نگاهی به تصفیه خانه فاضلاب شهر بیستون - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
معرفی تصفیه خانه فاضلاب شهر اسلام آباد غرب - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
فناوری های نوین درموردتصفیه آب وفاضلاب - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
ﻓﺮآﻳﻨﺪﻫﺎي اﻧﻌﻘﺎد و ﻟﺨﺘﻪ ﺑﻨﺪي - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
تاثیر گرم شدن کره زمین بر اکوسیستم آب‌ها - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
اندازه گیری تری نیتروتولوئنِ(TNT)در آب - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
استفاده مجدد از پساب بهترین روش کاهش مصرف آب در ایران است - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
بررسی اهمیت آب آشامیدنی به عنوان یک شاخص سلامتی درجمهوری اسلامی ایران - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
سازمان صنایع کوچک و شهرک های صنعتی ایران - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
جلوگیری کننده از تشکیل رسوب در دستگاه های اسمز معکوس - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
تاثیرات کلر - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
عوامل آلوده کننده آب - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
اسمز معکوس [reverse Osmosis (RO)] - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
دستگاه بلوئر سايد چنل - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
خوردگي فلزات - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
آموزش Autocad - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
مشکلات سدیم در صنعت - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
دانشگاه صنعت آب و برق ( شهید عباسپور ) - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
تیتراسیون - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389
مولاريته - چهارشنبه بیست و نهم دی 1389