کجا از کربن فعال استفاده کنیم ؟

کربن فعال که زغال فعال نیز نامیده می شود، شکلی از کربن است که برای افزایش سطح منافذ برای جذب و یا واکنش های شیمیایی به مقادیر کم پردازش شده است.

زغال فعال

به دلیل درجه پالایش بالا، یک گرم کربن فعال دارای مساحتی بیش از 3000 متر مربع (32000 فوت مربع) است که به وسیله جذب گاز مشخص می شود. سطوح فعال سازی کافی برای کاربرد مفید فقط با سطح بالای سطح قابل دستیابی است. علاوه بر این، درمان شیمیایی اغلب خواص جذب را افزایش می دهد.

کربن اکتیو معمولا از زغال چوب به دست می آید. زمانی که از زغال سنگ به دست می آید، به آن زغال سنگ فعال گفته می شود. کک از کک فعال گرفته می شود.

کاربرد زغال فعال

• در ذخیره سازی متان و هیدروژن

• فیلترهای هوا در ماسک ها

• فیلترها در هوای فشرده

• تولید هیدروژن کلرید

• سفید کردن دندان ها

• تصفیه فاضلاب

• بازیافت حلال

• کافئین زدایی

• استخراج فلز

• تصفیه هوا

• تصفیه طلا

• تصفیه آب

• دارو

زغال فعال صنعتی

یکی از کاربرد صنعتی مهم از کربن اکتیو در صنعت، شامل به کار گیری کربن فعال در پالایش فلزات جهت خالص سازی محلول های آبکاری است. برای مثال، این فناوری اصلی تصفیه برای حذف ناخالصی های آلی از محلول های آبکاری نیکل درخشان است. از انواع مواد شیمیایی آلی جهت بهبود خواص رسوبی آنها و افزایش ویژگی هایی مانند درخشندگی، صافی، شکل پذیری و غیره استفاده می شود. به دلیل عبور جریان مستقیم و واکنش های الکترولیتی اکسیداسیون آندی و احیای کاتدی، افزودنی های آلی محصولات شکست ناخواسته تولید می کنند.

توجه داشته باشید که، در مخلوط اجتماع بیش از حد آنها قادر است تا بر روی کیفیت آبکاری و خواص فیزیکی فلز رسوب داده شده تأثیر منفی بگذارد. تصفیه زغال اکتیو این مدل ناخالصی ها را حذف می کند و عملکرد آبکاری را به سطح مورد نظر بر می گرداند.

زغال چوب فعال برای مصارف پزشکی

کربن فعال برای درمان مسمومیت و مصرف بیش از حد پس از مصرف خوراکی استفاده می شود. قرص ها یا کپسول های کربن اکتیو در بسیاری از کشورها به عنوان یک داروی بدون نسخه برای درمان اسهال، سوء هاضمه و نفخ استفاده می شود. با این حال، زغال فعال هیچ تاثیری بر گاز روده و اسهال نشان نمی دهد و به طور کلی از نظر بالینی بی اثر است اگر سمیت ناشی از مصرف مواد خورنده، اسید بوریک، فرآورده های نفتی و به ویژه اسیدهای قوی باشد یا در برابر مسمومیت با قلیایی، سیانید، آهن بی اثر باشد. لیتیوم، آرسنیک، متانول، اتانول یا اتیلن گلیکول زغال فعال از جذب این مواد نوع شیمیایی در بدن انسان جلوگیری نمی کند. در فهرست داروهای ضروری سازمان جهانی بهداشت زغال اکتیو به عنوان ایمن ترین و موثرترین داروهای مورد نیاز سیستم بهداشتی قرار دارد.

استفاده نادرست (برای مثال در ریه ها) باعث آسپیراسیون ریوی می شود که در صورت عدم شروع فوری درمان پزشکی، ممکن است کشنده باشد.

کربن فعال برای استخراج داروهای ضد انعقاد خوراکی مستقیم (DOACs) مانند دابیگاتران، آپیکسابان، ریواروکسابان و ادوکسابان از نمونه های پلاسمای خون مفید است. برای این منظور آن را به "مینیتبل" ساخته شده است، که هر کدام حاوی 5 میلی گرم کربن فعال برای درمان نمونه های 1 میلی لیتری DOAC است. از آنجایی که این کربن اکتیو هیچ تأثیری بر فاکتورهای انعقاد خون، هپارین یا اکثر داروهای ضد انعقاد دیگر ندارد، به نمونه پلاسما اجازه می دهد تا از نظر ناهنجاری هایی که در غیر این صورت تحت تأثیر DOAC ها قرار می گیرند، تجزیه و تحلیل شود.

کاربرد زغال فعال در کشاورزی

کربن فعال (زغال چوب) یک ماده مجاز است که توسط کشاورزان ارگانیک در تولید دام و دم کردن استفاده می شود. در تولید دام به عنوان آفت کش، افزودنی خوراک دام، کمک فرآوری، ماده غیر کشاورزی و ضدعفونی کننده استفاده می شود. در شراب سازی ارگانیک، کربن فعال مجاز است به عنوان یک عامل پردازش برای جذب رنگدانه های قهوه ای از کنسانتره انگور سفید استفاده شود. گاهی اوقات به عنوان بیوچار استفاده می شود.

تصفیه مشروبات الکلی مقطر با زغال فعال

فیلترهای کربن فعال (فیلترهای AC) را می توان برای فیلتر کردن ناخالصی های آلی نوشیدنی های حاوی الکل استفاده کرد که می تواند بر رنگ، طعم و بو تأثیر بگذارد. عبور یک نوشیدنی الکل دار ناخالص ارگانیک از طریق فیلتر کربن فعال با سرعت جریان مناسب، منجر به محتوای الکل مشابه و افزایش قابل توجهی خلوص بیولوژیکی در آن نوشیدنی می‌شود، همانطور که بو و طعم آن ارزیابی می‌شود.

محیط کاربردی زغال فعال

زغال فعال معمولا در سیستم های تصفیه آب استفاده می شود.

جذب کربن کاربردهای زیادی در حذف آلاینده‌ها از جریان‌های هوا یا آب، هم در صحرایی و هم در فرآیندهای صنعتی دارد، مانند:

تصفیه آب زیرزمینی

فیلتراسیون آب آشامیدنی

تصفیه هوا

ترکیبات آلی فرار به دست آمده از رنگ آمیزی، تمیز کردن خشک، عملیات تحویل بنزین و سایر فرآیندها

بازیابی ترکیبات آلی فرار از بسته بندی انعطاف پذیر، تبدیل، پوشش دهی و سایر فرآیندها (سیستم بازیابی حلال، SRU).

در طول اجرای اولیه قانون آب آشامیدنی ایمن در سال 1974 در ایالات متحده، مقامات EPA قانونی را ایجاد کردند که در آن سیستم‌های تصفیه آب آشامیدنی را ملزم به استفاده از کربن فعال دانه‌بندی شده پیشنهاد می‌کرد. به دلیل هزینه بالای آن، قانون به اصطلاح GAC با مخالفت شدید صنعت تامین آب در سراسر کشور، از جمله بزرگترین شرکت های آب در کالیفرنیا مواجه شد. بنابراین آژانس این قانون را لغو کرد. فیلتراسیون کربن فعال یک روش موثر تصفیه آب به دلیل ماهیت چند منظوره آن است. انواع خاصی از روش ها و تجهیزات فیلتر کربن فعال وجود دارد که بسته به آلاینده های درگیر، نشان داده شده است.

از کربن فعال برای اندازه گیری غلظت رادون در هوا نیز استفاده می شود.

ذخیره سازی سوخت توسط زغال فعال

توانایی کربن های فعال مختلف برای ذخیره گاز طبیعی و گاز هیدروژن در حال پژوهش می باشد. مواد متخلخل مانند یک اسفنج برای انواع گازها عمل می کند. گاز از طریق نیروهای واندروالس به ماده کربن جذب می شود. برخی از کربن ها قادر به دستیابی به انرژی اتصال 5-10 کیلوژول در هر مول هستند. سپس گاز را می توان برای انجام کارهای بیشتر در صورت قرار گرفتن در دمای بالا، یا در مورد گاز هیدروژن استخراج شده برای استفاده در پیل سوختی هیدروژن، احتراق کرد. ذخیره سازی گاز در کربن فعال یک روش ذخیره سازی گاز جذاب است زیرا گاز را می توان در محیطی با فشار کم، جرم و حجم کم ذخیره کرد که بسیار امکان پذیرتر از مخازن فشار بزرگ در خودروها است. وزارت انرژی ایالات متحده اهداف خاصی را برای دستیابی به تحقیق و توسعه مواد کربنی متخلخل مشخص کرده است.

تصفیه گاز با استفاده از زغال فعال

از فیلترهایی که از کربن فعال ساخته شده اند اکثرا جهت تصفیه هوا و گاز فشرده برای از بین بردن بخار روغن، بو و سایر هیدروکربن ها از هوا به کار گرفته می شود. رایج ترین طرح ها از اصل فیلتراسیون 1 مرحله ای یا 2 مرحله ای با کربن فعال تعبیه شده در محیط فیلتر استفاده می کنند.

یکی از کاربردهای فیلترهای زغال اکتیو حفظ گازهای رادیواکتیو در هوای خلاء از کندانسورهای توربین راکتور آب جوش هسته ای می باشد. بسترهای زغال چوب بزرگ موجب جذب و حفظ گازها می شوند در صورتی که به سرعت به گونه های جامد غیر رادیواکتیو تجزیه می شوند. ذرات زغال جامد در حین عبور هوای فیلتر شده به دام می افتند.