کربن اکتیو در تصفیه آب

مقدمه ای درباره کربن اکتیو

آب تمیز بخشی ضروری از زندگی است. فقط به این فکر کنید که هر روز چند بار از آب برای پخت و پز، نوشیدن، شستن لباس ها و ظرف های خود، مسواک زدن یا دوش گرفتن استفاده می کنید. شما نمی خواهید این کار را با آب کثیف انجام دهید، درست است؟ فیلتراسیون یکی از مراحل مهم در پاکسازی آب است. در طی فرآیند فیلتراسیون، ذرات یا ناخالصی هایی مانند مواد شیمیایی و باکتری ها از محلول فیلتر شده جدا می شوند. روش جداسازی می تواند مکانیکی، فیزیکی، شیمیایی یا حتی بیولوژیکی باشد. برای اطلاع از نحوه عملکرد فیلترهای آب، احتمالاً بهتر است نگاهی به داخل فیلتر بیندازید. بیشتر فیلترهایی که برای تصفیه آب خانگی استفاده می شوند فیلتر کربن هستند. یعنی مواد داخل فیلتر کربن یا شکل خاصی از آن به نام کربن فعال یا زغال فعال است که در شکل زیر نشان داده شده است.

چیزی که کربن فعال را خاص می کند این است که شکل بسیار متخلخلی از کربن است - تقریباً مانند یک اسفنج. دارای منافذ بسیار ریز میکروسکوپی است که می تواند آب یا گازها را جذب کند. همچنین، سطح زغال فعال صاف نیست - اگر زیر میکروسکوپ نگاه کنید، می بینید که شکل بسیار شکننده ای دارند. همه این ریز منافذ کوچک، همراه با سطح ناهموار آن، سطح بزرگی را ایجاد می کنند. هر ذره حدود پنج قاشق چای خوری (10 گرم) کربن فعال دانه ای دارای سطحی است که تقریباً مساحت یک زمین فوتبال است!

تصفیه آب با کربن اکتیو

یکی از کاربردهای اصلی کربن اکتیو، حذف طعم، بو و کلر باقی‌مانده در آب است. این ماده دارای ویژگی‌های جذبی و الکتروشیمیایی مفیدی است که به عنوان یک جاذب قوی برای مواد محلول در گازها و مایعات عمل می‌کند. در سال‌های اخیر از کربن اکتیو یا ذغال فعال برای تصفیه آب آشامیدنی، آب‌های زیرزمینی و… استفاده می‌شود.

برای تصفیه آب و پساب، با توجه به نوع آن از دو کربن اکتیو پودری و گرانول استفاده می‌شود. کربن اکتیو یا ذغال فعال همچنین در تصفیه پساب بیولوژیکی جهت حذف باکتری و مواد خطرناک نیز قابل‌استفاده است و برای بهبود کیفیت تصفیه و حذف موادی که نسبت به مواد مورداستفاده در تصفیه و روش‌های آن مقاوم هستند نیز به کار می‌رود.

هنگامی که آب یا مایع از ساختار متخلخل فیلتر عبور می کند، ناخالصی ها (مانند مقادیر کمی از مواد شیمیایی یا فلزات) را می توان با فرآیندی به نام جذب حذف کرد. جذب زمانی اتفاق می افتد که ترکیبات از نظر فیزیکی یا شیمیایی به سطح کربن بچسبند. به دام انداختن فیزیکی یا شیمیایی به دلیل نیروهای واندروالس، نیروهای ضعیفی که بین مولکول ها یا ذرات وجود دارد که می توانند جذاب یا دافعه باشند، و همچنین به دلیل پیوند شیمیایی روی سطح کربن اتفاق می افتد. به همین دلیل است که مساحت سطح یا نسبت سطح به حجم کربن فعال اهمیت دارد. هر چه سطح (منطقه در معرض محیط اطراف) بیشتر باشد، محل های اتصال احتمالی بیشتری برای آلاینده ها وجود دارد. اگر تمام محل‌های باندینگ گرفته شود، ناخالصی‌ها در آب باقی می‌مانند و زمان تعویض فیلتر آب فرا رسیده است.

علاوه بر نسبت سطح به حجم، مدت زمانی که آب در تماس با کربن فعال می گذرد نیز عامل مهمی است که کارایی فرآیند فیلتراسیون را تعیین می کند. هر چه زمان تماس طولانی تر باشد یا سرعت جریان آب از طریق فیلتر کندتر باشد، جذب بیشتر می تواند انجام شود. وقتی آب لوله کشی رنگی را با کربن فعال تمیز می کنید، خودتان در این پروژه خواهید دید. به نظر شما کدام ماده برای تمیز کردن آب شما بهتر است، کربن پودری یا دانه ای؟

آزمایش تصفیه آب با کربن اکتیو

در این آزمایش شما سه نمونه آب با غلظت های مختلف "آلودگی" (رنگ خوراکی) را با استفاده از سه شرایط فیلتراسیون مختلف (فیلتر کربن فعال دانه ای، فیلتر کربن فعال پودری و بدون فیلتر کربن) فیلتر خواهید کرد. پس از تکمیل فیلتراسیون، می توانید با مشاهده تغییر رنگ نمونه های خود، کارایی فیلتراسیون هر فیلتر را ارزیابی کنید.

منبع : جهان آب https://worldwater.ir/activated-carbon/