کربنهای فعال، جاذبهای متنوعی هستند که در بسیاری از صنایع کاربردهای بیشماری دارند. در صنایع فرآوری مواد غذایی مانند شکر، نوشیدنیها، چربیها و روغنها، باعث بهبود رنگ، طعم و مصرف مواد غذایی میشوند.
ما امروز قصد داریم در این مقاله به کاربردهای کربن فعال در صنعت بپردازیم.
در صنایع شیمیایی و دارویی، کربنهای 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.
در ادامه با ما همراه باشید تا موارد استفاده کربن را با یکدیگر بررسی کنیم
آنچه در این صفحه خواهید خواند
Toggleذخیره 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.
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.
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 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.
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.
تصفیه فاضلاب
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
سفید کردن دندان
زغال فعال برای سفید كردن دندان برای کسانی كه به دنبال طبیعی تر شدن جایگزین سفیدكاری 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. کربنهای فعال گازهای سمی، باکتری، گرد و غبار هوا را در خود جذب نموده و از ورود آنها به بدن جلوگیری میکند.
جمع بندی
دموکریس به عنوان بزرگترین تامین کننده کربن فعال در ایران، موارد مورد استفاده از این ماده را برای شما به صورت کامل مطرح کرد. از کربن فعال در صنعت های دیگر نیز استفادع میکنند که در مقاله های آتی به بررسی آنها خواهیم پرداخت.