همه چیز درباره کربن اکتیو و نحوه تولید آن

کربن اکتیو (Activated carbon) به گروهی از مواد با ساختار پوک و قدرت جذب بالا گفته می‌شود، این ماده در واقع همان نوع خام گرافیت با منافذ بسیار بالا است که تنوع بسیار بالایی هم در ساختار خود دارد. کربن اکتیو به دو صورت پودری و گرانول عرضه شده و هرکدام با توجه به خصوصیات خود کاربردهای مختلفی دارند.

چند نوع کربن اکتیو وجود دارد؟

1. کربن اکتیو گرانول شده:

این نوع کربن اکتیو دارای ذرات نامنظم به اندازه 0.2 تا 0.5 میلی‌متر است، از این کربن اکتیو گرانول در دو فاز جامد و مایع استفاده می‌شود و در مقایسه با سایر کربن‌ها قدرت نفوذپذیری بسیار بالایی دارد.

2. کربن اکتیو پودری:

اندازه ذرات پودر کربن اکتیو کمتر از 0.18 میلیمتر است. از این کربن اکتیو بیشتر در رنگ بری و تصفیه گاز دودکش‌ها استفاده می‌شود.

3. کربن اکتیو میله‌ای:

اندازه دانه‌ها در کربن اکتیو میله‌ای یا همان استوانه‌ای 0.8 تا 5 میلی‌متر است، از طرفی؛ به علت افت فشار پایین و مقاومت مکانیکی بالایی که دارد بیشتر در فاز گازی استفاده می‌شود.

4. کربن اکتیو زغال چوب:

این نوع کربن اکتیو در فرم‌های خاصی در بخش‌های پارچه و الیاف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نحوه تولید کربن اکتیو

به فرآیند تهیه کربن اکتیو، اکتیواسیون می‌گویند. در فرآیند اکتیواسیون معمولا شکل‌ریزی از اکتیو فعال که منافذ و قدرت تخلخل بالایی دارد به وجود می‌آید. معمولا از دو روش حرارتی و شیمیایی برای تولید کربن اکتیو استفاده می‌کنند.

1. تهیه کربن اکتیو با استفاده از روش حرارتی

در روش حرارتی ابتدا مواد خام خرد شده را با چسبی مخصوص ترکیب شده و با استفاده از دستگاه اکسترو دانه یا پیلت ساخته می‎شود. مرحله بعدی کربونیزه کردن دانه‌ها است، در این مرحله دانه‌ها در معرض دمای 400 تا 500 درحه سانتی‌گراد قرار می‌گیرد و دی هیدراسیون و جداسازی مواد فرار انجام می‌شود.
حال به منظور جداسازی سطح اولیه از سایر مواد فرآیند اکسیداسیون انجام می‌شود، معمولا این فرآیند در دمای بسیار بالا بین 800 تا 1000 درجه سانتی‌گراد انجام می‎شود. هر دو فرآیند اکسیداسیون و کربونیزه در روش حرارتی در کوره‌های صنعتی انجام می‌شود.

2. تهیه کربن اکتیو با استفاده از روش شیمیایی

در این روش ابتدا مواد خام را با مواد دی هیدراسیون و اکسیدکننده ترکیب می‌کنند. در مرحله بعدی عملیات کلسیناسیون انجام می‌شود، در این مرحله مواد را گرم می‌کنند و در معرض دمای بالا قرار می‌دهند تا هیدرات‌ها، کربن‌ها و سایر مواد از مواد اصلی کربن اکتیو جدا شود. در نهایت کربن اکتیوی با ساختار متخلخل و با منافذ بسیار بالا ساخته خواهد شد.

کاربردهای کربن اکتیو در صنایع مختلف

• کربن اکتیو در بخش تصفیه گاز استفاده فراوانی دارد. در این بخش برای حذف برخی از مواد و جداسازی آلاینده‌ها از کربن اکتیو فعال استفاده می‌شود.
• کربن اکتیو در بخش رنگ سازی خاصیت رنگ‌زدایی، خالص سازی و تصفیه را انجام می‌دهد.
• اما در بخش آرایشی و بهداشتی از کربن اکتیو استفاده فراوانی می‌شود. در ساختار ماسک‌هایی چون بلک ماسک از این ترکیب شیمیایی به وفور استفاده می‌شود.
• از کربن اکتیو در بخش صنایع غذایی و خوراکی به عنوان رنگ‌زدایی آبمیوه‌ها و سایر محصولات کنسروی استفاده می‌شود.
• از کربن اکتیو پودری و گرانول در بخش تصفیه آب به منظور گندزدایی و از بین برنده بوی بد آب استفاده می‌شود.

منبع: sciencedirect