عدد یدی کربن اکتیو چیست؟
همانطور که می‌دانید مهم ترین ویژگی کربن فعال که به سبب آن از اهمیت زیادی در صنعت برخوردار است، میزان جذب بالای این محصول است.
در واقع، در فرایندهای مختلف، از کربن برای جذب مولکول‌های مواد (بخصوص در نسبت بالای از پیوندهای کووالانسی مانند پیوندهای کربن-کربن یا کربن-هیدروژن ترکیبات آلی) استفاده می‌شود.
این ویژگی کربن برگرفته از حجم تخلخل آن است که معمولا میزان آن با جذب ید در کربن سنجیده شده و به این میزان جذب، عدد یدی می‌گویند.
پارامتر عدد یدی معمولاً بر حسب میلی گرم سنجیده می‌شود.
در واقع، بر اساس میزان ید جذب شده به ازای هر گرم کربن اکتیو، گزارش می‌شود.
در فرایند جذب ید با اندازه گیری مولکول عنصر ید، مشخص می‌شود که هر کربن فعالی که عدد یدی بیشتری داشته باشد، وزن مولکولی کمتر، قطر کمتر از 20 آنگستروم داشته و به سبب آن توانایی جذب بالاتری نیز خواهد داشت.
به طور مثال واکنش دکلره (حذف کلر آزاد، برای تبدیل آن به یون کلرید) عبارت است از:
HOCl(l) + C(s) ➜ CO* + H+(l) + Cl–(l)
در این فرایند که HOCl(l) هیپوکلرو اسید، C(s) کربن فعال و CO* نشان دهنده اکسید کربنی است که ممکن است به سطح کربن فعال متصل شده و یا به صورت اسید کربنیک در محلول حل شود
این فرمول تنها واکنشی نیست که هنگام تخلیه آب با کربن فعال رخ می‌دهد.
موارد دیگری وجود دارد که کربن به عنوان یک معرف یا به عنوان یک کاتالیزور در آن تاثیر گذار است.
بنابراین با توجه به آنچه گفته شد عدد یدی کربن فعال برای اندازه میکروحفره‌ها (micropore) در کربن مورد استفاده قرار گرفته و عمر مفید کربن کتیو را به درستی نشان می‌دهد.
جهت خرید کربن فعال و یا استعلام قیمت با کارشناسان ما در دموکریس تماس بگیرید.
02191030608 | 09052327249
تعیین نسبت ظرفیت عملیاتی کربن فعال با عدد یدی
“ظرفیت عملیاتی” یک کربن فعال، مقدار سیالی (گاز یا مایع) است که می‌تواند برای رسیدن به یک کیفیت معین تحمل کند.
این میزان را می‌توان بر حسب نیاز شیمیایی اکسیژن (COD)، رنگ، عطر، کلر آزاد یا برخی ترکیبات خاص یا خانواده ترکیبات اندازه گیری کرد.
در مقابل، “نقطه شکست” زمانی اتفاق می‌افتد که پساب خروجی از تجهیزات حاوی کربن فعال، کیفیت غیرقابل قبولی داشته باشد.
بنابراین هنگامی که کربن به این درجه برسد، طول عمرش به پایان رسیده و باید جایگزین شود.
سنجش این حالت از کربن فعال نیز توسط عدد یدی کربن فعال سنجیده می‌شود.
در واقع بررسی‌ها و مطالعات گوناگون روی کربن فعال نشان می‌دهند عدد یدی یک شاخص قوی برای ارزیابی ظرفیت جذب آلاینده‌ها به شمار می‌رود.
چرا که هرچه عدد یدی بالاتر باشد، کربن فعال در جذب آلاینده‌ها بهتر عمل می‌کند.
این اطلاعات برای صنایعی که به دنبال کربن فعال با بالاترین کارایی هستند، اهمیت زیادی دارد.
همانطور که می‌دانید کربن فعال، به دلیل ساختار منحصر به فرد و قابلیت بالای جذب سطحی، در صنایع گوناگون از جمله تصفیه آب، تصفیه هوا، و صنایع دارویی کاربرد داشته و نسبت ظرفیت عملیاتی آن، معیاری برای سنجش میزان جذب آلاینده‌ها بر حسب وزن خود کربن است.
از این رو عدد یدی، که نشان‌دهنده میزان جذب ید توسط کربن فعال است، اغلب به عنوان معیاری برای ارزیابی فعالیت و کیفیت کربن فعال به کار می‌رود.
تاثیر عدد یدی در کیفیت کربن
عدد یدی مناسب در کربن فعال چیزی بین 500تا 1200 بوده و نشان دهنده درجه سلامت کربن است.
در واقع می‌توان گفت هر چه عدد یدی کربن بالاتر باشد، منافذ و سطح تماس آن برای جذب گاز و ناخالصی‌های دیگر بوده و از کارایی بیشتری نیز برخوردار خواهد بود.
بررسی‌ها نشان داده‌اند که کربن‌هایی با عدد یدی بالاتر قادرند آلاینده‌های سنگین‌تر و مولکول‌های بزرگ‌تر را جذب کنند.
این ویژگی، آنها را برای استفاده در تصفیه هوا و آب، جذب آلاینده‌های صنعتی و حتی بهبود کیفیت مواد غذایی مناسب می‌سازد.
در مقایسه، کربن‌های با عدد یدی پایین‌تر ممکن است فقط برای جذب آلاینده‌های سبک‌تر مناسب باشند، که محدودیت‌هایی را در کاربردهای گوناگون ایجاد می‌کند.
کاربردهای عملی کربن با عدد یدی بالا
همانطور که گفته شد میانی کارایی هر کربن فعال را با میزان عدد یدی آن می‌سنجند.
در ادامه به برخری کاربردهای کربن فعال با عدد یدی بالا اشاره خواهیم کرد
استفاده از کربن فعال در تصفیه آب
استفاده از این نوع کربن در فیلترهای آب می‌تواند کیفیت آب شرب را به طور قابل توجهی بهبود بخشد، زیرا قادر به حذف آلاینده‌های سنگین‌تر از آب است.
استفاده از کربن فعال در صنعت
در صنایع شیمیایی و دارویی، کربن با عدد یدی بالا می‌تواند به عنوان یک جاذب اثربخش برای فرآیندهای تصفیه و پاک‌سازی عمل کند.
استفاده از کربن فعال در تصفیه هوا
کربن‌های با عدد یدی بالا می‌توانند آلاینده‌های هوا را به طور موثرتری جذب کنند، از این رو برای ساخت ماسک‌های تصفیه هوا و سیستم‌های HVAC مناسب هستند.
نکته: در تعیین عدد یدی، مولکولی که روی کربن جذب می‌شود یون تری یدید با ماهیت آنیون است، بر همین اساس اکسیدهای سطحی موجود در کربن فعال، آن را دفع می‌کنند.
پس هرچه یک کربن فعال حاوی اکسیدهای سطح بیشتری باشد، تعداد آن در یک سطح ثابت کمتر خواهد بود
اندازه گیری عدد یدی کربن فعال
برای تعیین عدد یدی کربن فعال پیچیدگی‌های غیر قابل انکاری وجود دارد.
در ازای آن روش‌های متعددی نیز وجود خواهد داشت که هر کدام دقت، دانش فنی و ویژگی‌های منحصر به فرد خود را می‌طلبند.
این تکنیک‌ها، شامل استفاده از محلول‌های یدی متنوع و تیتراسیون دقیق آنها با استفاده از مواد شناساگر خاص هستند.
در نظر داشته باشید استفاده از این روش‌ها نه تنها مستلزم داشتن مهارت و دانش بالایی است، بلکه دقت نظر بی‌نظیری را نیز می‌طلبند تا از صحت نتایج به دست آمده اطمینان حاص نگردد.
نکته دیگر اینکه اجرای این فرآیندها در شرایط کاملاً کنترل شده و با استفاده از تجهیزات پیشرفته و دقیق، می‌تواند نگاه ما را به عملکرد فوق‌العاده کربن فعال در جذب ید و به تبع آن، کارآیی بی‌نظیر کربن فعال در تصفیه آب و هوا تغییر دهد.
زمانی که به اهمیت نقش کربن فعال در تصفیه و پاک‌سازی محیط زیست توجه می‌کنیم، ارزش و اهمیت دقت در این مرحله آزمایشی بیش از پیش آشکار می‌شود و تأکید بر این موضوع می‌کند که چگونه تکنولوژی و دقت فنی می‌توانند در حفظ سیاره ما نقشی کلیدی ایفا کنند.
در ادامه به بررسی یکی از روش‌های آزمایشی تعیین عدد یدی کربن فعال می‌پردازیم.
تعیین عدد یدی کربن اکتیو بر اساس آزمایش ASTM D4607
عدد یدی کربن اکتیو بر اساس آزمایش ASTM D4607 و با استفاده از یک محلول اولیه با غلظت پایین (غلظت 0.025 نرمال در مقایسه با 0.1 نرمال) سنجیده می‌شود.
همچنین با سنجیدن زمان تماس دو محلول (5 دقیقه در مقایسه با 30 ثانیه) می‌توان عدد یدی کربن فعال را سنجید.
در واقع این آزمایش از روش ایزوترم جذب سه نقطه جهت اندازه گیری عدد یدی کربن استفاده می‌کند.
در این روش ابتدا یک محلول یدی استاندارد با سه درصد وزنی مختلف از کربن فعال تحت شرایط ویژه تهیه می‌شود.
بعد به وسیله فیلتراسیون جداسازی کربن از محلول انجام می‌شود و پس از تیتر کردن ید باقی مانده میزان کربن جداسازی به این روش معین خواهد شد در آخر اطلاعات بدست آمده با استفاده از رسم نمودار استنتاج می‌گردد.
مقدار ید جذب شده (برحسب میلی گرم) به ازای هر گرم کربن در غلظت ید 0.02 نرمال باقی مانده به عنوان عدد یدی کربن فعال گزارش می‌شود.
در هنگام اندازه گیری عدد یونی کربن اکتیو به این روش توجه به نکات زیر ضروری می‌باشد:
- غلظت ید در محلول استاندارد در ظرفیت کربن اکتیو برای جذب عنصر ید تاثیرگذار است. بنابراین، نرمالیته محلول یدی استاندارد باید در مقدار مشخص 0.0001 نرمال (با میزان خطای 0.100) برای اندازه گیری‌های عدد یدی ثابت نگه داشته شود.
- لوازم مورد نیاز در این روش شامل تعدادی ظرف شیشه ای آزمایشگاهی که جهت تهیه محلول‌ها و ایجاد تماس میان کربن و محلول استاندارد یدی استفاده می‌شوند. علاوه بر این تجهیزات فیلتراسیون و تیتراسیون نیز مورد نیاز می‌باشد.
نقش فناوری‌های نوین در بهینه‌سازی فرآیندهای تعیین عدد یدی
با پیشرفت‌های روزافزون در زمینه فناوری، استفاده از سیستم‌های اتوماتیک و نیمه‌اتوماتیک برای کنترل دقیق فرآیندهای تصفیه با کربن فعال در حالگسترش است.
این سیستم‌ها امکان اندازه‌گیری و تعیین عددیدی کربن فعال را با دقت و سرعت بیشتری فراهم می‌آورد و در عین حال، خطاهای انسانی را به حداقل می‌رساند.
بهره‌گیری از نرم‌افزارهای تحلیلی پیشرفته و الگوریتم‌های یادگیری ماشین نیز نقش قابل توجهی در پردازش و تحلیل داده‌های حاصل از آزمایشات دارد.
این ابزارها به محققین امکان می‌دهند تا با درک دقیق‌تری از عملکرد کربن فعال، راهکارهای نوینی برای افزایش کارایی فرآیندهای تصفیه پیشنهاد دهند.
چرا زغال سنگ با تعداد ید بیشتر قیمت های بالاتری دارد؟
امروزه در بازار قیمت اکثر کربن‌های فعال استاندارد براساس عدد یدی کربن فعال سنجیده می‌شود.
بر همین اساس دو دلیل وجود دارد که چرا عدد ید به خوبی می‌تواند کربن را ارزیابی کند:
- برای انواع خاصی از کربن که تحت شرایط خاصی فعال می‌شوند، نشان داده شده و عدد ید نسبتاً متناسب با سطح کربن است. (منطقه تعیین شده توسط جذب نیتروژن)؛
- مواد و معرف‌های اندازه گیری عدد ید ارزان هستند و زمان لازم برای انجام آنالیز نسبتاً کوتاه است.
نتیجه
از مطالب فوق می‌توان نتیجه گرفت که عدد ید متغیری نیست که با آن بتوان ظرفیت کربن برای جذب مولکولی غیر از یون تری یدید را مستقیماً اندازه گیری کرد.
در مواقعی نیز می‌تواند متغیری باشد که با آن ظرفیت عملیاتی یک کربن فعال دانه ای اندازه گیری می‌شود.
اما در پیش‌بینی ظرفیت عملیاتی باقی‌مانده یک کربن فعال در حال استفاده اندازه‌گیری عدد ید می‌تواند مفید باشد.
همچنین در زمان وقوع نقطه شکست و استفاده از این داده‌ها برای پیش‌بینی زمان تقریبی نقطه شکست برای چرخه‌های عملیاتی آینده نیز موثر است.
پس به طور کلی می تواند گفت عدد یدی کربن از اهمیت بالایی در تعیین کیفیت جذب آن برخوردار است
دموکریس به عنوان بزرگترین واردکننده و عرضه کننده محصولات شیمیایی از جمله محصولاتی نظیر کربن فعال در ایران شناخته می‌شود.
برای خرید و یا دریافت مشاوره، با ما تماس بگیرید.
برای خواندن مطالب بیشتر در مورد عدد یدی کربن فعال، اینجا کلیک کنید.
