زغال فعال

درحال مشاهده: زغال فعال

ادعونی اهدای خون

زغال فعال

۱۳۸۹/۱۰/۲۰

19:0

امیرحسین ستوده بیدختی

زغال فعال

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.

كربن اكتيو به عنوان جاذب كاربردهاي وسيعي در صنايع نفت، گاز و پتروشيمي دارد. عمده مصرف كربن اكتيو در مجتمع هاي پتروشيمي در واحدهاي تصفيه آب و فاضلاب و به منظور جداسازي متان از اتان و اتيلن و ... مورد استفاده قرار مي گيرد . کاربردهای عمده کربن اکتیو در صنایع آب برای از بین بردن رنگ ، بو و مزه غیردلخواه از آب در تصفیه فاضلاب کارخانه ها و در پالایشگاههای گاز, برای شیرین سازی گاز و در پتروشیمی ها و پالایشگاههای نفت ، در خالص سازی داروها و روغن های خوارکی و صنعتی ، صنایع قند ، صنایع دفاع و درتصفیه هوا و گازها بکار می رود. بازیافت حلالها و مواد شیمیائی نیز از دیگرکاربردهای کربن اکتیو است.

کربن فعال به عنوان یک ماده جاذب ، دارای کاربردهای مهم و حیاتی است .بسیاری از مواد مایع و گازها دارای مقادیری مواد ناخواسته و ناخالصی هستند.در برخی موارد این ناخالصی ها شامل میکروب ، باکتری ، مواد سمی و آلوده کننده های دیگر می باشند که باوجود درصد بسیار کم ، عملا شرایط نامطلوبی را ایجاد می کنند، بطوریکه طعم ، بو ، رنگ و خواص دیگر را تغییر می دهند. برای رسیدن به شرایط دلخواه در این گو نه مایعات و گازها بایستی ناخالصیها حذف شوند. یکی از بهترین روشهای حذف ناخالصیها ، حذف آنها به شیوه جذب سطحی می باشد. حتی در بسیاری مواقع تنها شیوه موثر نیز می باشد.زغال فعال یک نوع جاذب قوی با جذب سطحی فوق العاده می باشد و در هیچ حلال شناخته شده ای حل نمی شود و برجسته ترین مشخصه آن حذف انتخابی آلاینده هاست و در برخی موارد برای بازیافت مواد نیز بکار می رود.میزان جدب زغال فعال به اندازه ساختار منافذ کربن و توزیع اندازه منافذ و همچنین اندازه و شکل مولکولهای آلاینده بستگی دارد.

پدیده جذب در سطوح داخلی سوراخهای کربن اکتیو بدلیل وجود انرژی موازنه نشده ای است که بین اتمهای سطحی و اتمهای داخلی سطوح سوراخها وجود دارد ، می باشد. این انرژی به کمک جاذبه مولکولی واندروالس بر اثر شکسته شده پیوند C-C ایجاد شده است و سطح داخلی سوراخها برای موازنه انرژی مولکولهای ناخالصی را جذب می کنند.

تولید زغال فعال شده
    اصول و فنون گوناگونی در ساخت و تولید زغالهای فعال شده وجود دارد که به 3 اصل بستگی دارد:
    - نوع ماده اولیه
    - مشخصات فیزیکی مورد نظر برای محصول (زغال فعال شده)
    - مشخصات جذبی برای کاربردهای مختلف
    شیوه های فعالسازی که بیشتر در تولیدات تجاری بکار میرود عبارتند از:
    فعال سازی شیمیایی،فعال سازی توسط بخار

فعال 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 فسفریک یا کلرید زنیک آغشته می کنند تا ماده ای خمیری حاصل شود. این ماده را در بازه دمایی500 - 800 درجه سانتیگراد حرارت میدهند تا کربن فعال شود.
زغال فعال شده حاصل را بعد از شستشو خشک و به پودر تبدیل می کنند.
زغال فعال شده بدست 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 اند به کار می رود. فعال سازی دربازه دمایی800 - 1100 درجه سانتیگراد و در حضور بخار انجام می شود.
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:
گونه های مختلفی از زغال های فعال شده با ویژگی های مشخص وجود دارند که خصوصیات هر یک از آنها بستگی به مواد اولیه و فنون به کا ر رفته در تولید آنها بستگی دارد. در انتخاب یک گونه زغال فعال شده, برای بهبود بخشیدن به فرایندها, نیاز به شناخت دقیق ویژگی های فیزیکی و جذبی مواد داریم.

    ویژگی های جذبی:
   1 )سطح: با استفاده از N2 حدود منافذ سطحی زغال فعال شده را اندازه می گیرند.هر چه سطح زغال فعال شده بیشنر باشد, قسمتهای جاذب نیز بیشترند.
    2) اندازه منافذ: تعیین اندازه های یک زغال فعال شده میتواند راهی مناسب برای تشخیص خصوصیات آن باشد

۳) تخلخل: یکی از راههای اندازه گیری میزان تخلخل در توده ای از زغال فعال شده , استفاده از میزان جذب CCl4 خالص در حالت گازی می باشد.

    ویژگیهای فیزیکی:
    1) سختی و مقاومت در برابر حرارت و فشار : زغال های فعال شده دارای سختی های متفاوتی هستند که مربوز به مواد اولیه و شیوه تهیه آنها می باشد. بنا به درجه سختی, هر یک از آنها کاربردهای متفاوتی دارند.
    2) چگالی
    3) اندازه ذرات: هر چقدرکه اندازه ذرات زغال فعال شده کوچکتر باشد, سرعت جذب بیشتر است.
   زغال فعال شده را به سه شکل دانه ای , پودر و استوانه ای میسازند
زغال فعال شده چگونه کار می کند؟
زغال فعال شده مواد اورگانیک 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 یک پیوند 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 از آلاینده ها را جذب و مصرف می کنند.
جذب منجر به پخش یک گاز یا ترکیب در شبکه متخلخل زغال فعال شده می گردد , جایی که یک واکنش شیمیایی یا یک ثبات فیزیکی روی می دهد. به عنوان مثال ازن O3
در قسمتی که جذب می شود , قسمتی از زغال فعال شده را اکسید میکند, و 3O به O2 تبدیل می شود و ازن در ساختار کربن اندوخته و گردآوری نمی شود.
    جذب در زغال فعال شده دارای 3 مرحله است:
    1- تماس ذرات آلاینده محلول در مایع ( آب) با ذرات زغال فعال شده
    2- پخش شدن ذرات آلاینده در شبکه متخلخل زغال فعال شده
    3- جذب ذرات آلاینده به زغال فعال شده و بوجود آمدن یک پبوند برگشت ناپذیر

این 3 مرحله همزمان رخ می دهند

مطالب تصادفی: