کاربرد کربن فعال در صنایع مختلف

مهمترین کاربرد کربن فعال در صنایع

کربن­‌های فعال، جاذب‌­های متنوعی هستند که در بسیاری از صنایع کاربردهای بی‌شماری دارند، در اینجا قصد داریم تا شما را با انواع کاربرد کربن فعال در صنایع مختلف آشنا کنیم.

برای مثال در صنایع فرآوری مواد غذایی مانند شکر، نوشیدنی‌­ها، چربی­‌ها و روغن­‌ها، این ماده باعث بهبود رنگ، طعم و مصرف مواد غذایی می‌­شوند.

این ماده شیمیایی جاذب دارای انواع مختلفی بوده که بر حسب نوع ساخت، اندازه ذرات و فرآوری محصول در انواع صنایع تصفیه آب و فاضلاب، تصفیه هوا، تصفیه گاز‌ها، پزشکی (درمان مسمومیت و آسیب شناسی)، داروسازی، مواد غذایی، محصولات آرایشی و بهداشتی، پتروشیمی، الکترونیک، کاغذ سازی، فیلترهای بو و ماسک و غیره کاربرد دارد.

پیش از این در مطلبی دیگر از وبسایت اسپوتا راجع به ساخت کربن فعال مفصلاً بحث کرده و راجع به ویژگی های این ماده شیمیایی پر کاربرد گفتیم.

کاربردهای کربن فعال در صنعت

در صنایع شیمیایی و دارویی، کربن ­‌های فعال، مواد آماده سازی مایع را شفاف کرده و اجزای ناخواسته را از بین می­‌برند. مبدل­‌های یونی کربن فعال، از بسیاری جهت‌ها بهتر از مبدل­‌های یونی مصنوعی و معدنی است.

کاربردهای آنها به عنوان الکترودهای گاز متخلخل به خوبی شناخته شده­‌اند و با تولید انبوه آن‌ها تقویت می‌­شوند. واکنش شیمیایی سطح کربن کاربردهای گسترده ای در ساخت دستگاه تنفس و لباس بدن برای کار در محیط­های خصمانه دارد.

آنها جاذب­‌های عالی برای بازیابی حلال­‌های آلی، فلزات گران­ب‌ها و گوگرد هستند. کربن‌­های فعال می­‌توانند انواع واکنش‌­های سطحی را تقویت کنند و به عنوان کاتالیزور و پشتیبانی کاتالیزوری برای چندین اکسیداسیون، احیا، واکنش­‌های ترکیبی و واکنش­‌های کاتالیز شده توسط اسیدها یا بازهای پشتیبانی شده روی کربن­‌های فعال کاربرد دارند.

ذخیره سازی متان و هیدروژن

به موازات افزایش جمعیت و شهرنشینی جهان، تقاضا انرژی روز به روز در حال افزایش است. توجه به این واقعیت که سوخت­‌های فسیلی در مدت زمان بسیار کمی مصرف خواهد شد، باید به دغدغه مهمی تبدیل شده باشد. متان و هیدروژن از مهمترین منابع تأمین انرژی هستند.

با استفاده از کربن فعال در ذخیره سازی متان و هیدروژن، بیوگاز طبیعی یا تصفیه شده به دلیل منابع زیاد با حداقل تأثیرات زیست محیطی، تبدیل به مایع و روش­های فشرده سازی به طور کلی برای ذخیره گاز طبیعی استفاده می­شود.

کاربرد کربن فعال در صنایع تصفیه هوا

گرد و غبار از مواد شیمیایی، دود، ازن، بخارات حاصل از پخت و پز، شوره حیوانات خانگی، دخانیات و … تشکیل شده است. این آلاینده‌ها نه تنها می‌توانند مواد حساسیت‌زا و آسم را تحریک کنند، بلکه برای سلامتی ما نیز مضر هستند.

کربن فعال اغلب با مواد معدنی دیگر مانند زئولیت ترکیب می شود. زئولیت می تواند یون‌ها و مولکول‌ها را جذب کند و بنابراین به عنوان یک فیلتر برای کنترل بو، حذف سموم و الک شیمیایی عمل کند.

استفاده از دستگاه­‌های تصفیه هوا به عنوان درمان برای افرادی که حساسیت شیمیایی چندگانه (MCS) مناسب است. حساسیت شیمیایی چنگانه به این معنی است که فرد حساسیت بالایی به هرگونه مواد شیمیایی موجود در هوا مانند عطر، مواد شیمیایی تمیز کننده و بسیاری از عوامل دیگر دارد و این عوامل فرد مبتلا به MCS را به شدت تحریک می­کند.

کسانی که به این نوع آلرژی مبتلا هستند می­توانند از دستگاه­های تصفیه هوا با حجم بالای کربن فعال برای از بین بردن عوامل تحریک کننده در خانه استفاده نمایند.

کربن­‌های میله ­ای (اکسترود شده)  برای تصفیه هوا مناسب می­‌باشند. البته از کربن­‌های گرانولی نیز برای تصفیه هوا می­‌توان استفاده کرد ولی کربن میله‌­ای بسیار کاربردی­تر از کربن گرانولی، برای تصفیه هوا می­باشد.

نقش کربن در احتراق

دی اکسید کربن (CO2) موجب آلودگی جوی و تغییرات آب و هوایی می­‌شود. با مصرف انرژی، میزان دی اکسید کربن در هوا و آلودگی بیشتر شده و کاهش آن دشوارتر خواهد شد. CO2 توسط انواع فعالیت‌های مختلف انسانی از جمله در فرآیند احتراق تولید می­شود.

با توجه به اینکه CO2 یک گاز اسیدی است. کربن های فعال شده متخلخل، با قابلیت انعطاف پذیری بالا در فرآیند جذب CO2 هستند.

کربن­‌های فعال با جذب دی اکسید کربن موجب کاهش آلودگی جوی و تغییرات آب و هوایی می­‌شود.

کاربرد کربن فعال در صنایع تصفیه طلا

کربن فعال ظرفیت قابل توجهی برای جذب دارد. روند فعال سازی به آن یک شبکه متخلخل زیر میکروسکوپی و یک سطح فوق العاده می­‌دهد، که نقاط پیوند زیادی برای مولکول‌­های طلا را فراهم می­کند.

این مولکول‌­ها توسط مولکول‌­های سطح کربن فعال جذب می­‌شوند و به آنها اجازه می‌­دهد برای دفع بعدی کربن فعال شوند.

مدت هاست که کربن فعال به عنوان جاذب در صنعت فرآوری طلا برای بازیابی طلا از عملیات استخراج استفاده می‌­شود. پوسته نارگیل (GAC کربن فعال دانه­‌ای) به دلیل سطح زیاد و سختی استثنایی اصلی­ترین محصول مورد استفاده در تصفیه طلا می­‌باشد.

کربن فعال جاکوبی 6000، نوعی کربن فعال گرانولی بوده که عمده کاربرد آن برای بازیافت طلا و فلزات گرانبها استفاده می‌شود.

کربن فعال گلد سرب جاکوبی 6000 (GoldSorb 6000) یک کربن فعال دانه ای با فعالیت بسیار بالا است که با فعال شدن بخار از زغال پوست نارگیل تولید می­‌شود.

این ماده به طور ایده آل برای بازیابی فلزات گران‌بها در انواع اشکال کنتاکتورها دارای ویژگی­های جذب و شستشو مناسب است. GoldSorb 6000 دارای ساختار منافذ بسیار پیشرفت‌ه­ای است که حداکثر جذب را با حفظ سختی بالا در محصول ایجاد می­کند. این منجر به یک مقاومت بالا در برابر فرسایش شده که باعث کاهش هدر رفتن طلا در مدار و در هنگام بازسازی می­شود.

بازیابی فلزات گرانبها با کربن فعال نقش مهمی در استخراج دارد به خصوص در بازیافت طلا، کربن فعال عنصر اصلی در فرآیندهای CIC، CIL،  و CIP است. کربن فعال گرانولی با مش 12*6، برای جداسازی طلای حل شده در محلول سیانور استفاده می‌شود تا بتوان آن را بازیابی کند. کربن فعال گرانولی برای جذب کمپلکس طلا و سیانید ، یک ساختار سطحی فوق العاده متخلخل را ایجاد می‌کند.

فرآیند بازیابی طلا

برای بازیابی طلا، آب و سیانور مانند سیانور کلسیم، سیانور سدیم یا سیانور پتاسیم به سنگ معدن اضافه می­شوند تا دوغاب تشکیل شود.

طلا از سنگ معدن خارج و با سیانور مخلوط شده و به یک محلول تبدیل می­شود. سپس از کربن فعال برای جداسازی و ذخیره طلا استفاده می‌شود.

استخراج فلز

استفاده از کربن فعال در اتمام فلزات برای تصفیه محلول­های آبکاری است. این روش اصلی تصفیه برای حذف ناخالصی­های آلی از محلول­های روشن آبکاری است.

به دلیل عبور جریان مستقیم و واکنش­های الکترولیتی اکسیداسیون آند و کاهش کاتدی، مواد شیمیایی آلی به محلول­های آبکاری برای بهبود کیفیت رسوبات و افزایش خصوصیات از جمله افزودنی­های آلی تولید ناخواسته تجزیه می­شوند.

در محلول تجمع بیش از حد آنها می­تواند بر کیفیت آبکاری و خصوصیات فیزیکی فلز رسوب شده تأثیر منفی بگذارد. کربن فعال چنین ناخالصی‌هایی را از بین برده و عملکرد آبکاری را به سطح مطلوب برمی­گرداند.

کاربرد کربن فعال در سفید کردن دندان ها

زغال فعال برای سفید کردن دندان برای کسانی که به دنبال طبیعی تر شدن جایگزین سفیدکاری در خانه هستند روند رو به رشدی است.

کربن فعال برای از بین بردن لکه های دندانهاییاز طریق کشیدن سیگار یا مصرف مواد غذایی و نوشیدنی مانند قهوه و همچنین تغییر رنگ دندان در اثر پیری استفاده می شود.

فیلتر هوا در ماسک­های گاز و دستگاه تنفس

کیفیت هوا که به طور فزاینده­ای در نتیجه آلودگی ناشی از فعالیت­های انسانی باعث آلودگی می­شود، این یک امر نگران کننده در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه است.

تاثیر آلودگی هوا خصوصا برای سلامتی اجتناب ناپذیر است. یکی از روش­های جلوگیری از به خطر افتادن سلامتی انسان در مقابل کیفیت هوا، استفاده از ماسک­های تنفسی و دستگاه­های تنفس طراحی شده با قابلیت جذب گازهای سمی توسط کربن­های فعال، در هوای محیط است. کربن­ های فعال گازهای سمی، باکتری، گرد و غبار هوا را در خود جذب نموده و از ورود آنها به بدن جلوگیری می­کند.

کاربرد کربن فعال در تصفیه آب و فاضلاب

از اصلی‌ترین کاربردهای کربن فعال می‌توان در صنعت تصفیه آب اشاره کرد. اگر در صنعت تصفیه آب از کربن فعال استفاده نشود حذف رنگ، بو و مزه آب امکان پذیر نخواهد بود. بدین علت استفاده از کربن فعال به عنوان پیش تصفیه آب امری ضروری است.

کربن فعال از جمله موثرترین روش‌ها برای از بین بردن طیف گسترده ای از آلاینده‌ها است و به عنوان قوی‌ترین جاذب در صنعت تصفیه آب و فاضلاب شناخته می‌شود.

فاضلاب صنعتی و شهری می­تواند حاوی ناخالصی­های زیادی باشد که به گروه­های مختلف آلاینده تقسیم می­شوند، مانند مواد محلول و حل نشده، مواد آلی قابل تجزیه، مواد آلی پایدار، عناصر غذایی گیاهان، فلزات سنگین و نمک هدف از تصفیه فاضلاب از بین بردن این موارد و بازیابی کیفیت آب طبیعی است.

آلودگی ها معمولا با فرآیندهایی مانند لخته سازی، رسوب گذاری و یا تصفیه بیولوژیکی از قبل تمیز می­شوند.

از کربن فعال معمولا در آخرین مرحله پردازش استفاده می­شود تا سخت­ترین ناخالصی­ها مانند آلاینده­های ریز دارویی را از بین ببرد.

عملکرد کربن فعال در تصفیه فاضلاب:

• حذف مواد آلی و شیمیایی و رنگ دهنده­ها
• کاهش مواد کمیاب مانند مواد شیمیایی یا دارویی
• کاهش عظیم COD باقیمانده

کربن فعال از نوع گرانولی بیشترین کاربرد را در صنعت تصفیه آب و فاضلاب و سایر محلول‌ها دارد. سایز دانه‌های گرانول برای تصفیه آب از مش 30*8 و 12*6 می‌باشد که در کربن اکتیو جاکوبی 1000 و کربن اکتیو جاکوبی 2000 موجود است.

کاربرد کربن فعال در تصفیه هوا، گاز و بخارات

یکی از روش‌های خوب برای تصفیه هوا، گاز و بخارات استفاده از فیلترهای کربن فعال می‌باشد که غالباً از نوع کربن فعال میله‌ای (استوانه‌ای) ساخته می‌شود. استفاده از فیلترهای کربن فعال تصفیه هوا باعث جلوگیری از انتقال آلودگی و ذرات ریز معلق در هوا می‌گردد که برای سلامتی انسان مضر هستند.

فیلتر کردن هوا توسط کربن اکتیو ترکیبات آلی فرار(VOC) و مواد حساسیت‌زا را جذب می‌کند. بر اساس آزمایش‌های علمی ثابت شده که کربن فعال ماده مفیدی برای جذب گازها و دودهای مضر است. فرآیند تصفیه هوا با کربن اکتیو، در حوزه‌های مختلف منجمله تولید مواد غذایی، فرآوری انواع نوشیدنی‌ها، مشتقات نفتی، مواد شیمیای و … استفاده می شود.

کربن فعال نوریت هلند، از نوع میله‌ای مناسب برای تصفیه هوا و گاز می‌باشد. کربن میله‌ای نوریت با سایزهای 0.8، 2 و 4 میل در بازار موجود است. البته شایان ذکر است سایز قطر دانه‌های کربن اکتیو هر چه ریزتر باشد قدرت جذب برای حذف بو، ذرات و آلودگی‌های هوا و گاز بیشتر خواهد بود. علت این موضوع سطح مقطع زیاد دانه‌های ریز کربن فعال می‌باشد.

کاربرد کربن فعال در صنایع کشاورزی

از مواد زائد کشاورزی (دانه های توت فرنگی و پوسته پسته) برای تهیه کربن های فعال شده با دو روش مختلف استفاده شد. فعال سازی شیمیایی با استفاده از اسید استیک و فعال سازی فیزیکی با عوامل گازی (دی اکسید کربن و بخار آب) به عنوان روش های خفیف و سازگار با محیط زیست انتخاب شدند. با استفاده از روشهای مختلف تجزیه و تحلیل ، تأثیر نوع ماده اولیه ، دما و عامل فعال سازی بر خصوصیات ساختار متخلخل مواد مورد بحث قرار گرفت.

بهترین کربن های فعال به دست آمده با مقادیر بالای سطح خاص (555-685 متر مربع در گرم) مشخص می شوند. تجزیه و تحلیل Guinier از منحنی های پراکندگی اشعه X با زاویه کوچک (SAXS) نشان داد که یک زمان فعال شدن بر روی اندازه منافذ تأثیر می گذارد. نمونه های فعال شده با استفاده از دی اکسید کربن بیشتر توسط مورفولوژی کروی منافذ مشخص می شوند.

جاذب ها برای حذف آلاینده های آلی مدل از سیستم های تک و چند جز استفاده شده است. ظرفیت جذب برای حذف 4-کلرو-2-متیفنوکسی استیک (MCPA) برابر با 1.43-1.56 میلی مول در گرم بود. با این حال ، برای جاذب دانه های توت فرنگی بسیار کمتر بود. اثر کمی بنفشه کریستال بر میزان جذب MCPA و برعکس در نتیجه جذب در انواع مختلف منافذ مشاهده شد.

برای علف کش های مشابه رقابت شدیدی در ظرفیت و میزان جذب مشاهده شد. برای تجزیه و تحلیل داده های جنبشی از معادلات مختلف استفاده شد

کاربرد کربن فعال در صنایع پتروشیمی

کربن فعال در صنعت پتروشیمی به عنوان جاذب کاربرد داشته و در تصفیه آب خام ورودی در تولید محصولات بنیادی، واسطه و نهایی محصولات پتروشیمی و تصفیه هوای دمیده به برخی از محصولات نیز استفاده می‌شود.

در صنعت پتروشیمی از انواع کربن‌های گرانولی و کربن میله‌ای (استوانه‌ای) استفاده می‌شود.

کاربرد کربن فعال در صنایع داروسازی

از کربن فعال یا زغال فعال در صنعت داروسازی به عنوان جاذب برای حذف آلاینده‌ها در طی فرآیند تولید دارو استفاده می شود. صنعت داروسازی و پزشکی نیز برای فرآوری محصولات دارویی از کربن فعال پودری با گرید خوراکی استفاده می‌نمایند. اندازه این نوع کربن فعال پودری مش 200 بوده و معمولاً دارای PH، 3 تا 7 می‌باشد.

کاربرد کربن فعال در صنایع قیرسازی

از کربن‌های فعال برای کاهش ترکیبات آلی فرار (VOC) از ترکیبات مواد قیری استفاده می‌شود. نتایج نشان داده کربن فعال اثر مهار کننده بسیار خوبی بر روند انتشار VOC‌ها دارد. هنگامی که قیر در معرض فیلتر کربن فعال قرار می‌گیرد  وزن VOC ها از چسب قیر حدود 30٪ کاهش می‌یابدو در نتیجه انتشار VOC کمتر هنگام ورود به مواد قیری ایجاد می‌شود.

کاربرد کربن فعال در مواد آرایشی و بهداشتی

یکی ازکاربردهای مهم کربن فعال استفاده کربن فعال در تهیه محصولات آرایشی و بهداشتی است. برای سفید کرن دندان‌ها در خمیر دندان‌های سفید کننده از کربن فعال استفاده می‌شود. نوع کربنی که در خمیر دندان‌ها مصرف می‌شود کربن فعال پودری از گرید خوراکی و بهداشتی می‌باشد که در نوع خود بینظیر بوده و باعث سفیدی دندان‌ها می‌شود.

در تهیه ماسک صورت نیز این ماده برای کمک به کنترل مشکلات چربی و آکنه برای انواع پوست‌ها موثر است. در پاکسازی عمیق پوست و درمان بیماری‌های پوستی مانند آکنه و سرسیاه  موجب لایه برداری بهتر پوست می شود.

کاربرد کربن فعال برای اولین بار در جهان

در جنگ جهانی اول برای اولین تولید ماسک ها از نوع زغال فعال بودند را برای از بین بردن برخی گازهای مهلک استفاده نمودند اما فقط در برابر برخی از سموم موثر بوند.

از جنگ جهانی دوم رشد استفاده از زغال فعال در صنعت ماسک سازی رشد چشمگیری داشت و در نهایت منجر به تولید فیلترهای هوای کربن فعال مدرن و همچنین فیلترهای آب شد.

کاربرد کربن فعال در صنایع غذایی

استفاده از کربن فعال در صنعت غذا، برای اولین در صنعت قندسازی در سال 1794 از زغال فعال شده استفاده شد. امروزه در کارخانه‌های مواد غذایی برای تولید نوشیدنی‌ها، محلول‌های قندی و روغن سازی برای تصفیه و از بین بردن بو، رنگ، مزه و شفاف سازی از کربن فعال پودری استفاده می‌شود.

این نوع کربن اکثراً از پوست نارگیل و یا پوست پسته تهیه می‌شود و عدد یدی این نوع کربن‌های فعال پودری بین 900 تا 1000 میلی گرم در گرم است و اکثراً در تهیه انواع محصولات غذایی استفاده می‌گردد.

جمع بندی

کربن فعال یا کربن اکتیو از جمله متداولترین جاذب‌های موجود در بازار ایران و جهان می‌باشد که در صنایع مختلف کاربردهای متنوعی دارند.

بسیاری از افراد به دنبال خرید زغال فعال اصل می‌باشند که قیمت مناسبی نیز داشته باشد.

اسپوتا به عنوان بزرگترین تأمین کننده کربن فعال در ایران این مقاله را در راستای ارائه مطالبی درباره کاربرد کربن فعال در صنایع ذخیره سازی متان و هیدروژن، تصفیه هوا، تصفیه طلا، تصفیه فاضلاب و سفید کردن دندان ها برای شما گردآوری کرده است. کافی است برای خرید با مشاوران ما تماس بگیرید.

از کربن فعال که یکی از مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب است در صنایع دیگر نیز استفاده می‌‌شود که در مقاله های آتی به بررسی آنها خواهیم پرداخت.