خواص
فروش نان ذغال فعال در بازار کشاورزان.
یک گرم کربن فعال می تواند مساحتی بیش از 500 متر مربع (5400 فوت فوت مربع) داشته باشد و 3000 متر مربع (32000 فوت فوت مربع) به آسانی قابل دستیابی است. آئروژل های کربنی در حالی که گرانتر هستند ، اما سطوح بیشتری نیز دارند و در کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می گیرند.
در زیر میکروسکوپ الکترونی ، ساختارهای سطح بالای کربن فعال آشکار می شود. ذرات جداگانه به شدت پیچیده شده و انواع مختلف تخلخل را نشان می دهند. ممکن است مناطق زیادی وجود داشته باشد که سطوح مسطح از مواد شبیه گرافیت به موازات یکدیگر قرار داشته باشند ، تنها با چند نانومتر یا بیشتر از هم جدا شده اند. این ریز منافذ شرایط فوق العاده ای را برای جذب ایجاد می کند ، زیرا مواد جاذب می توانند به طور همزمان با بسیاری از سطوح تعامل داشته باشند. آزمایشات رفتار جذب معمولاً با گاز نیتروژن در 77 K تحت خلاء بالا انجام می شود ، اما در شرایط روزمره کربن فعال کاملاً قادر به تولید معادل آب مایع حاصل از بخار در دمای 100 درجه سانتی گراد (212 درجه فارنهایت) است. و فشار 1/10000 اتمسفر.
جیمز دیوار ، دانشمندی که نام Dewar (فلاسک خلاء) از وی گرفته شده است ، زمان زیادی را صرف مطالعه کربن فعال کرد و مقاله ای در مورد ظرفیت جذب آن با توجه به گازها منتشر کرد. در این مقاله ، او کشف کرد که خنک کردن کربن در دمای نیتروژن مایع به آن اجازه می دهد تا مقادیر قابل توجهی از گازهای متعدد هوا را جذب کند ، در میان سایر گازها ، که می توانند با گرم کردن مجدد کربن دوباره یادآوری شوند و کربن بر پایه نارگیل برای اثر او از اکسیژن به عنوان مثال استفاده می کند ، که در آن کربن فعال معمولاً غلظت جوی (21)) را در شرایط استاندارد جذب می کند ، اما اگر کربن ابتدا در دمای پایین سرد شود ، بیش از 80 oxygen اکسیژن آزاد می کند.
از نظر فیزیکی ، کربن فعال مواد را با نیروی وندروالس یا نیروی پراکندگی لندن متصل می کند.
کربن فعال به مواد شیمیایی خاصی از جمله الکل ها ، دیول ها ، اسیدها و بازهای قوی ، فلزات و اکثر مواد معدنی مانند لیتیوم ، سدیم ، آهن ، سرب ، آرسنیک ، فلورین و بوریک اسید به خوبی متصل نمی شود.
کربن فعال ید را به خوبی جذب می کند. ظرفیت ید ، mg/g ، (آزمون روش استاندارد ASTM D28) ممکن است به عنوان نشان دهنده مساحت کل مورد استفاده قرار گیرد.
مونوکسید کربن به خوبی توسط کربن فعال جذب نمی شود. این امر باید برای کسانی که از مواد موجود در فیلترهای دستگاه های تنفس ، بخاری یا سایر سیستم های کنترل گاز استفاده می کنند ، بسیار نگران کننده باشد ، زیرا این گاز برای حواس انسان قابل تشخیص نیست ، برای متابولیسم سمی و عصبی است.
لیستهای قابل توجهی از گازهای صنعتی و کشاورزی متداول جذب شده توسط کربن فعال را می توان بصورت آنلاین یافت.
کربن فعال می تواند به عنوان بستری برای استفاده از مواد شیمیایی مختلف برای افزایش ظرفیت جذب برخی از ترکیبات معدنی (و آلی مشکل دار) مانند سولفید هیدروژن (H2S) ، آمونیاک (NH3) ، فرمالدئید (HCOH) ، جیوه (Hg) استفاده شود. و ید رادیواکتیو -131 (131I). این خاصیت به عنوان شیمی جذب شناخته می شود.
عدد ید
بسیاری از کربنها ترجیحاً مولکولهای کوچک را جذب می کنند. عدد ید اساسی ترین پارامتری است که برای توصیف عملکرد کربن فعال استفاده می شود. این یک معیار سطح فعالیت است (تعداد بیشتر نشان دهنده درجه بالاتری از فعال سازی است) اغلب در mg/g (محدوده معمولی 500-10000 میلی گرم/گرم) گزارش شده است. این اندازه گیری میزان ریز حفره کربن فعال (0 تا 20 Å یا حداکثر 2 نانومتر) با جذب ید از محلول است. معادل مساحت کربن بین 900 تا 1100 متر مربع در گرم است. این استاندارد استاندارد برای برنامه های فاز مایع است.
عدد ید به عنوان میلی گرم ید جذب شده توسط یک گرم کربن زمانی تعریف می شود که غلظت ید در فیلتراسیون باقی مانده در غلظت 0.02 نرمال (یعنی 0.02N) باشد. اساساً ، عدد ید اندازه گیری ید جذب شده در منافذ است و به همین دلیل ، نشان دهنده حجم منافذ موجود در کربن فعال مورد علاقه است. به طور معمول ، کربن های تصفیه آب دارای ید بین 600 تا 1100 هستند. اغلب ، این پارامتر برای تعیین میزان تخلیه کربن مورد استفاده استفاده می شود. با این حال ، این عمل باید با احتیاط مورد توجه قرار گیرد ، زیرا فعل و انفعالات شیمیایی با جاذب ممکن است بر جذب ید تأثیر بگذارد و نتایج کاذب به همراه داشته باشد. بنابراین ، استفاده از عدد ید به عنوان معیاری برای میزان خستگی یک بستر کربن تنها در صورتی توصیه می شود که نشان داده شود عاری از برهم کنش های شیمیایی با جاذب ها است و اگر بین تعداد ید و میزان خستگی رابطه تجربی وجود داشته باشد. برای برنامه خاص تعیین شده است
ملاس
برخی از کربن ها در جذب مولکول های بزرگ مهارت بیشتری دارند. تعداد ملاس یا بازده ملاس معیاری از میزان مزوپور کربن فعال (بیشتر از 20 Å یا بزرگتر از 2 نانومتر) با جذب ملاس از محلول است. تعداد بالای ملاس نشان دهنده جذب بالای مولکول های بزرگ (محدوده 95-600) است. کارامل dp (عملکرد رنگ آمیزی) مشابه شماره ملاس است. مولابازده sses به صورت درصد (محدوده 40٪ - 185٪) و موازی با شماره ملاس (600 = 185٪ ، 425 = 85٪) گزارش شده است. شماره ملاس اروپایی (محدوده 525-110) با تعداد ملاس آمریکای شمالی رابطه معکوس دارد.
ملاس شماره اندازه گیری میزان رنگ زدایی محلول استاندارد ملاس است که در برابر کربن فعال استاندارد شده رقیق و استاندارد شده است. با توجه به اندازه بدن رنگ ، تعداد ملاس نشان دهنده حجم بالقوه منافذ موجود برای گونه های جذب کننده بزرگتر است. از آنجا که ممکن است تمام حجم منافذ برای جذب در یک برنامه فاضلاب خاص در دسترس نباشد و از آنجا که برخی از جاذب ها ممکن است وارد منافذ کوچکتر شوند ، اندازه گیری مناسبی از ارزش یک کربن فعال خاص برای یک کاربرد خاص نیست. اغلب ، این پارامتر در ارزیابی مجموعه ای از کربن های فعال برای میزان جذب آنها مفید است. با توجه به دو کربن فعال با حجم منافذ مشابه برای جذب ، آن که تعداد ملاس بیشتری داشته باشد معمولاً دارای منافذ تغذیه کننده بزرگتری است که منجر به انتقال کارآمدتر جاذب به فضای جذب می شود.
تانن
تانن ها مخلوطی از مولکول های بزرگ و متوسط هستند. کربن ها با ترکیبی از ماکروپورها و مزوپورها تانن ها را جذب می کنند. توانایی یک کربن برای جذب تانن ها بر حسب قطعات در میلیون گزارش می شود (محدوده 200 ppm -362 ppm).
متیلن آبی
برخی از کربن ها دارای ساختار مزوپور (20 Å تا 50 Å یا 2 تا 5 نانومتر) هستند که مولکول های اندازه متوسط را جذب می کند ، مانند رنگ متیلن بلو. جذب متیلن بلو در g/100g (محدوده 11-28 گرم/100g) گزارش شده است.
خواص و روش تولید کربن اکتیو را نیز مطالعه بفرمایید.
دکلره کردن
برخی از کربن ها بر اساس طول عمر نیمه کلر زدایی ، که کارایی حذف کلر کربن فعال را اندازه گیری می کند ، ارزیابی می شوند. طول نیمه ارزش دکلره عمق کربن مورد نیاز برای کاهش سطح کلر جریان جاری از 5 ppm به 3.5 ppm است. طول نیم ارزش کمتر نشان دهنده عملکرد برتر است.
چگالی ظاهری
چگالی جامد یا اسکلتی کربن های فعال معمولاً بین 2000 تا 2100 کیلوگرم بر متر مکعب (125-130 پوند/فوت مکعب) متغیر است. با این حال ، بخش بزرگی از نمونه کربن فعال شامل فضای هوای بین ذرات است و بنابراین چگالی واقعی یا ظاهری آن کمتر از 400 تا 500 کیلوگرم بر متر مکعب (25 تا 31 پوند/فوت مکعب) خواهد بود.
چگالی بیشتر فعالیت حجم بیشتری را فراهم می کند و به طور معمول کربن فعال با کیفیت بهتر را نشان می دهد. ASTM D 2854 -09 (2014) برای تعیین چگالی ظاهری کربن فعال استفاده می شود.
عدد سختی/سایش
این اندازه گیری مقاومت کربن فعال در برابر فرسایش است. این یک شاخص مهم کربن فعال برای حفظ یکپارچگی فیزیکی و مقاومت در برابر نیروهای اصطکاک است. بسته به مواد اولیه و میزان فعالیت ، تفاوت های زیادی در سختی کربن های فعال وجود دارد.
محتوای خاکستر
خاکستر فعالیت کلی کربن فعال را کاهش می دهد و بازدهی مجدد را کاهش می دهد: مقدار بستگی به مواد اولیه پایه مورد استفاده برای تولید کربن فعال (مانند نارگیل ، چوب ، زغال سنگ و غیره) دارد. اکسیدهای فلزی (Fe2O3) می توانند از کربن فعال خارج شده و منجر به تغییر رنگ شوند. میزان خاکستر محلول در اسید/آب از خاکستر کل قابل توجه تر است. محتوای خاکستر محلول می تواند برای آبزیان بسیار مهم باشد ، زیرا اکسید آهن می تواند رشد جلبک را افزایش دهد. برای جلوگیری از مسمومیت با فلزات سنگین و رشد بیش از حد گیاهان/جلبک ها باید از کربن با محتوای خاکستر محلول کم استفاده شود. ASTM (آزمون روش استاندارد D2866) برای تعیین میزان خاکستر کربن فعال استفاده می شود.
منبع