کربن فعال گرانولی

به طور عمده می‌توان اصلی‌ترین کربن‌های فعال موجود در بازار را به سه دسته کربن‌های فعال میله‌ای، پودری و گرانولی تقسیم کرد.

هر سه این زغال‌های اکتیو دارای مصارف و کاربردهای متعددی هستند؛ اما نوع گرانولی یکی از پرمصرف‌ترین و پرکاربردترین ذغال‌های فعال موجود در بازار محسوب می‌شود.

به علت پر کاربرد بودن و همچنین مورد توجه بودن این نوع کربن، در ادامه هر آنچه لازم است در رابطه با خرید کربن اکتیو گرانولی بدانید مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین می‌توانید برای دریافت قیمت کربن فعال گرانولی با کارشناسان ما تماس بگیرید.

کربن اکتیو گرانولی چیست و کاربرد آن

این ماده صرفاً یک زغال ساده نیست، بلکه محصول یک فرآیند تولید پیشرفته است که در آن، مواد خام کربنی تحت شرایط کنترل‌شده به یک جاذب با عملکرد فوق‌العاده تبدیل می‌شوند.

کربن اکتیو گرانولی، دانه‌ای است بسیار متخلخل و جاذب که در صنعت کاربردهای زیادی دارد. این محصول نتیجه حرارت دادن به زغال سنگ، پوسته نارگیل و چوب است. این حرارت‌دهی در غیاب هوا اتفاق می‌افتد.

مواد حاصل شده از این فرایند به صورت گرانول خرد شده روانه بازار می‌شوند.

چنین کربن‌هایی دارای بار مثبت بوده و می‌توانند یون‌های منفی آب از جمله املاح آلی محلول، ازن، کلر و همچنین فلوریدها را از بین برده و حذف نمایند. ذرات کربن فعال گرانولی نسبت به نوع پودری، دارای ذرات بزرگ‌تری بوده و همچنین می‌توان گفت سطح خارجی کوچک‌تری دارند.

کربن اکتیو گرانولی استفاده‌های متعددی دارد.

معمولاً از این کربن برای حذف آلاینده‌هایی استفاده می‌شود که پاسخ مثبت‌تری از سوی آن‌ها ارائه شده است. به عبارتی اثر کربن فعال گرانولی در هر آلاینده‌ای بیشتر باشد، از این کربن بیشتر برای حذف آن استفاده می‌شود.

به‌عنوان‌مثال از کربن فعال گرانولی می‌توان برای استفاده در داروها، آفت‌کش‌ها و مواد ضدعفونی استفاده کرد. کاربردهای کربن اکتیو گرانولی به این موارد ناچیز محدود نشده و در ادامه به کاربردهای اصلی این محصول اشاره وسیع‌تری خواهیم داشت.

معرفی کربن اکتیو گرانولی

کربن فعال گرانولی (Granular Activated Carbon – GAC)، که با نام‌های کربن اکتیو گرانولی یا زغال اکتیو گرانولی نیز شناخته می‌شود، یک ماده جاذب مهندسی‌شده با خلوص بالا است که به دلیل ساختار بسیار متخلخل و سطح ویژه وسیع خود، به عنوان یکی از کارآمدترین و پرکاربردترین مواد در فرآیندهای تصفیه فاز مایع و گاز در سطح جهان شناخته می‌شود.

کربن فعال گرانول، کربن فعالی است که ویژگی‌های ذاتی بسیار ویژه‌ای دارد. اندازه ذرات این کربن می‌تواند بین 0.2 تا 0.5 میلی متر متغیر باشد. این ویژگی‌ها، این کربن را قادر می‌سازند تا بتواند به راحتی به مایعات، بخار و گازها نفوذ داشته باشد. معمولاً این محصول در اندازه‌های زیر به فروش می‌رسد.

1. 8 * 20
2. 8 *30
3. 8 * 40

موارد ذکر شده ابعاد کربن‌های اکتیو گرانولی هستند که بیشتر مناسب استفاده در فاز مایع بوده و معمولاً در فازهای دیگر کاربرد چندانی ندارند. مش 8 در 30 این کربن فعال، حدود 2 میلی متر قطر دارد.

مش‌های ریزتر قدرت بیشتری برای تحمل فشار دارند. از ابعاد این کربن فعال گرانولی که در فاز بخار و گاز کاربرد دارد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

1. 4 در 4
2. 4 در 6
3. 4 در 8
4. 4 در 10

ویژگی منحصربه‌فرد کربن فعال گرانولی در شبکه پیچیده‌ای از منافذ میکروسکوپی نهفته است که سطح داخلی عظیمی را برای جذب آلاینده‌ها فراهم می‌کند. این سطح ویژه به قدری وسیع است که طبق برآوردها، یک قاشق چای‌خوری از این ماده می‌تواند سطحی معادل یک زمین فوتبال داشته باشد.

این ساختار متخلخل، که شامل ترکیبی از ریزحفره‌ها (Micropores)، مزوحفره‌ها (Mesopores) و ماکروحفره‌ها (Macropores) است، به صورت هدفمند و بر اساس نوع ماده اولیه و روش فعال‌سازی طراحی می‌شود تا برای جذب طیف وسیعی از ترکیبات آلی، از مولکول‌های کوچک مانند ترکیبات آلی فرار (VOCs) گرفته تا مولکول‌های بزرگتر مانند ترکیبات رنگی، بهینه‌سازی شده باشد.

قیمت کربن فعال گرانولی

قیمت کربن اکتیو گرانولی با توجه به برند محصول، سایز دانه‌های کربن، قیمت ارز در ایران و … متفاوت است. در حال حاضر شاید شما به دنبال قیمت کربن فعال گرانولی 25 کیلویی و یا به دنبال خرید کربن اکتیو گرانولی در تناژ بالا باشید؛ اما واقعیت این است که به دلیل نوسانات قیمت ارز، امکان درج قیمت لحظه‌ای حصول در سایت وجود ندارد.

پیشنهاد می‌کنیم برای خرید و یا دریافت آخرین قیمت کربن اکتیو گرانولی و یا سایر کربن اکتیوها، با کارشناسان بازرگانی دموکریس تماس بگیرید. از آنجا که دموکریس واردکننده کربن فعال در ایران می‌باشد، قیمت کربن فعال شرکت دموکریس کاملا رقابتی بوده و می‌توانید با خیالی آسوده خرید خود را انجام دهید.

در حال حاضر قیمت کربن فعال گرانولی برای هرکیلو تقریبا به صورت زیر است:

• جاکوبی 1000 گرانولی: 240 هزار تومان
• جاکوبی 2000 گرانولی: 283 هزار تومان
• جاکوبی 6000 گرانولی: 321 هزار تومان
• جاکوبی CS گرانولی: 295 هزار تومان
• گرید عمومی پایه زغال سنگ: 242 هزار تومان
• گرید عمومی پایه نارگیل: 312 هزار تومان

خرید کربن فعال گرانولی

اگر قصد خرید کربن فعال گرانولی را دارید، در ابتدا باید نوع آن را بدانید، در حال حاضر بازرگانی دموکریس انواع برندهای کربن اکتیو گرانولی در انبار خود  موجود دارد، برندهایی نظیر:

1. کربن فعال گرانولی جاکوبی
2. کربن فعال گرانولی نوریت
3. کربن فعال گرانولی جاکوبا
4.  کربن گرانولی Calgon
5. کربن گرانولی برند Haycarb

البته در نظر داشته باشید که هریک از برندهای بالا دارای مش و سایزهای مختلف بوده که برای دریافت اطلاعات بیشتر و موجودی انبار، پیشنهاد می‌کنیم با مشاوران ما تماس حاصل نمایید.

یکی از مهم‌ترین نکات کلیدی در خرید کربن فعال گرانولی این است که ماده اولیه مناسب را برای فرایند خود انتخاب کنید؛ به عنوان مثال:

• برای حذف مولکول‌های کوچک (مانند THMs)، کربن اکتیو گرانولی پایه پوسته نارگیل با ریزحفره‌های فراوان، انتخاب بهتری است.
• برای رنگ‌زدایی و حذف مولکول‌های بزرگ، کربن پایه چوب با ماکروحفره‌های بیشتر، ارجحیت دارد.
• برای کاربردهای عمومی و حذف طیف وسیعی از آلاینده‌ها، کربن پایه زغال‌سنگ با ساختار متعادل، یک گزینه همه‌کاره و قابل اعتماد است.

تاریخچه کاربرد کربن فعال گرانولی

کربن فعال ماده‌ای است که آشنایی با آن به 2000 سال پیش باز می‌گردد. در آن زمان از این کربن برای اولین بار جهت تصفیه آب استفاده شد. در ابتدا شکل پودری این کربن رایج بود و در آن ابتدای کار هنوز خبری از کربن اکتیو گرانولی یا گرانول نبود.

در آن زمان‌ها برای حذف رنگ و بوی نامطبوع شکر از این کربن استفاده می‌کردند. امروزه نیز کاربرد این محصول یا ماده در رنگ بری آب بسیار مطرح است. این کاربرد در سال 1930 کشف شد. با گذشت زمان شاهد ظهور و حضور کربن فعال گرانولی بودیم.

در ابتدا از کربن اکتیو گرانولی، برای تهیه ماسک‌های ضد گاز که مورد استفاده در جنگ جهانی اول بود استفاده شد.

با گذشت زمان از این کربن بیشتر برای مصارفی مثل تصفیه آب، تصفیه هوا و بازیافت حلال‌ها استفاده شد. اکنون بعد از 2000 سال به اندازه‌ای خرید کربن اکتیو گرانولی مرسوم شده که در کمتر صنعتی شاهد عدم حضور این ماده هستیم.

کاربردهای اصلی کربن اکتیو گرانولی

از اصلی‌ترین کاربردهای کربن اکتیو گرانولی می‌توان به ساخت فیلتر اشاره کرد. این فیلترها قادر هستند تا بسیاری از مواد آلی را از آب حذف کرده و سایر مواد شیمیایی را نیز نابود کنند. به طور عمده امکان حذف رنگ و بو نیز با این فیلترها وجود دارد.

در حالت کلی با چنین فیلتری می‌توان آب‌های آشامیدنی و فاضلاب را تصفیه کرد.

در واقع یکی از عمده‌ترین و اصلی‌ترین کاربردهای کربن اکتیو گرانولی در صنعت تصفیه آب است. کربن اکتیو گرانولی در صنایع شیمیایی و غذایی نیز کاربردهای ویژه‌ای دارد که توجه‌ها را به خود جلب کرده است. از کاربردهای مهم کربن فعال گرانولی در صنایع شیمایی و غذایی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

1. تصفیه الکل
2. پالایش کافئین
3. پالایش بیودیزل
4. تصفیه آب استخر
5. خالص سازی آب آکواریوم
6. استفاده در تصفیه‌کننده‌های صنعتی
7. کاربرد در خوش‌بوکننده‌های هوا
8. استفاده برای حذف بخار موجود در روغن
9. تضعیف کربن دی‌اکسید
10. تصفیه گاز
11. رنگ زدایی از مواد غذایی به ویژه قند و شکر
12. حذف هیدروکربن از هوا
13. 13.از بین بردن کلرامین

مشخصات فنی و ویژگی‌های کلیدی کربن فعال گرانولی

ارزیابی و انتخاب کربن فعال گرانولی برای کاربردهای صنعتی نیازمند درک دقیق مشخصات فنی آن است. این پارامترها که در برگه‌های اطلاعات فنی (Datasheets) توسط تولیدکنندگان معتبر جهانی ارائه می‌شوند، عملکرد، دوام و کارایی کربن را در شرایط عملیاتی تعیین می‌کنند. برای متخصصان و مدیران تدارکات، تسلط بر این مشخصات، اولین گام در جهت یک خرید کربن فعال گرانولی موفق و بهینه است.

خصوصیات فیزیکی کربن فعال گرانولی

خصوصیات فیزیکی، رفتار مکانیکی و هیدرولیکی GAC را در یک سیستم فیلتراسیون تعریف می‌کنند.

اندازه ذرات (مش – Mesh Size): اندازه ذرات GAC یکی از مهم‌ترین پارامترهای فیزیکی است که بر سینتیک جذب و افت فشار در بستر فیلتر تأثیر مستقیم دارد. این پارامتر معمولاً با استاندارد U.S. Sieve Series و به صورت یک محدوده مش (مانند 8×30 یا 12×40) بیان می‌شود. عدد کوچکتر نشان‌دهنده اندازه بزرگتر الک و در نتیجه ذرات درشت‌تر است.

• ذرات درشت‌تر (مانند 8×30): افت فشار کمتری ایجاد می‌کنند و برای بسترهای عمیق و جریان‌های بالا مناسب هستند.
• ذرات ریزتر (مانند 20×50): سطح تماس بیشتری فراهم کرده و سینتیک جذب سریع‌تری دارند، اما افت فشار بیشتری ایجاد می‌کنند. این نوع GAC اغلب در کارتریج‌های فیلتر و کاربردهای با جریان پایین استفاده می‌شود.

چگالی (Density): چگالی GAC بر میزان کربن مورد نیاز برای پر کردن یک حجم مشخص از فیلتر و همچنین رفتار آن در هنگام شستشوی معکوس (Backwash) تأثیر می‌گذارد.

• چگالی ظاهری (Apparent Density): جرم کربن در واحد حجم کل (شامل منافذ داخلی و فضای بین ذرات). این پارامتر برای محاسبات بارگذاری فیلترها استفاده می‌شود.
• چگالی توده‌ای (Bulk Density): مشابه چگالی ظاهری است و اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند.
• چگالی پس از شستشوی معکوس (Backwashed and Drained Density): چگالی بستر کربن پس از انبساط ناشی از شستشوی معکوس و تخلیه آب. این مقدار برای طراحی صحیح حجم آزاد (Freeboard) در فیلترها ضروری است.

سختی و مقاومت به سایش (Hardness and Abrasion Resistance): این پارامترها دوام مکانیکی کربن فعال گرانولی را نشان می‌دهند. کربن با سختی بالا در برابر خرد شدن و فرسایش ناشی از تنش‌های فیزیکی در حین حمل و نقل هیدرولیکی و شستشوی معکوس مقاوم است. این ویژگی باعث کاهش تولید ذرات ریز (Fines) می‌شود که می‌توانند باعث گرفتگی بستر و افت فشار شوند.

خصوصیات شیمیایی کربن فعال گرانولی

خصوصیات شیمیایی، ظرفیت و تمایل GAC برای جذب آلاینده‌های مختلف را تعیین می‌کنند.

• عدد یدی (Iodine Number)
• میزان خاکستر (Ash Content)
• میزان رطوبت (Moisture Content)
• pH سطح
• گروه‌های عاملی سطحی (Surface Functional Groups)

هنگام بررسی قیمت کربن فعال گرانولی، عدد یدی یکی از عوامل کلیدی تعیین‌کننده ارزش محصول است.

جدول 1: مشخصات فنی عمومی کربن فعال گرانولی بر اساس ماده اولیه

توجه: مقادیر فوق عمومی بوده و ممکن است بر اساس گرید و تولیدکننده خاص متفاوت باشد.

انواع کربن فعال گرانولی

کربن‌های اکتیو گرانولی در کیفیت‌ها و انواع مختلف توسط شرکت‌های متفاوت تهیه و تولید می‌شوند. یکی از معروف‌ترین و باکیفیت‌ترین انواع کربن‌های گرانولی موجود در بازار، کربن فعال جاکوبی است. این کربن خود دارای انواع مختلفی است.

از انواع کربن اکتیو جاکوبی می‌توان به کربن آکوا سرب، گلد سرب و همچنین پترو سرب اشاره کرد. کربن کالر سرب نیز یکی از انواع کربن‌های اکتیو جاکوبی محسوب می‌شود.

از دیگر کربن‌های اکتیو گرانولی می‌توان به کربن فعال گرانولی ادلر اشاره کرد. این کربن فعال متعلق به کشور اتریش بوده و یکی از باکیفیت‌ترین کربن‌های فعال از نوع گرانول محسوب می‌شود. نوع دیگر کربن اکتیو گرانول، کربن شرکت نوریت است. ریشه اصلی این محصول به کشور هلند مربوط می‌شود.

انواع کربن گرانولی بر اساس اندازه (مش)

کربن فعال گرانولی شکل گرانول (دانه ای) دارد که هر یک از این دانه‌ها در اندازه‌ی مختلفی دارد. این اندازه‌ی دانه‌ها ها به طور تقریبی اندازه گیری می‌شود و هر هر اندازه کاربرد متفاوت از دیگری دارد. اندازه‌ی کربن فعال گرانولی به صورت مش (اندازه قطر ذره در هنگام عبور از غربالگری) سایزبندی می‌شود. انواع مش کربن فعال گرانولی به صورت زیر است:

• 50×20 مش (0.85 – 0.3 میلیمتر)
• 40×12 مش (1.70 – 0.425 میلیمتر)
• 30×8 مش (2.36 – 0.60 میلیمتر)
• 16×8 مش (2.36-1.18 میلیمتر)
• 12×6 مش (3.35 – 1.70 میلیمتر)

در فاز بخار دانه‌های گرانول سایز 12×6، 16×8 و 30×8 کاربرد زیادی دارد. فاز مایع نیاز به دانه‌های سایز کوچکتر دارد. در نتیجه دانه‌هایی که سایز 30×8، 40×12 و 50×20 اندازه دارند بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کربن از داخل غربال‌هایی که سایز کمتر از 0.3 میلیمتر دارند، عبور نمی‌کند.

دانه‌هایی که کوچکتر هستند، عملکرد بهتری دارد ولی باعث افت فشار در فاز می‌شود. اما کربن فعال گرانولی اندازه بزرگتری دارند، سطح ویژه‌ی کمتری دارد و میزان سرعت نفوذ ماده مجذوب در سطح آنها بیشتر است.

مقایسه اندازه ذرات کربن اکتیو گرانولی با یکدیگر

انواع زغال فعال گرانولی بر اساس ماده اولیه

GAC از انواع مواد اولیه با کیفیت مانند چوب انواع درختان با دوام مثل بلوط، زغال‌سنگ قیر یا آنتراسیت و ضایعات گیاهی مثل پوسته نارگیل یا هسته درخت زردآلو ساخته می‌شود. در ادامه مطلب به شناخت بهتر هر یک می‌پردازیم.

کربن فعال گرانولی مبتنی بر زغال سنگ

ظرفیت جذب کربن فعال گرانولی مبتنی بر زغال سنگ بسیار بالا است.

این ماده معدنی که به طور مکرر در تصفیه انواع محلول‌ها و گازها استفاده می‌شود. زغال فعال گرانولی پایه زغال سنگ به ویژه برای تمیز کردن گازهای مذاب تشکیل شده در آب و دادن رنگ، طعم و بو به آب ترجیح داده می‌شود.

این ماده معدنی که به حذف ناخالصی‌های آلی و معدنی حل نشده از آب کمک می‌کند، ساختاری شبیه زغال سنگ دارد و سطح نسبتاً زیادی دارد.

زغال فعال گرانولی مبتنی بر زغال سنگ، برای آب‌های آلوده استفاده می‌شود و همچنین برای حذف کلر ترجیح داده می‌شود. در نتیجه برای بسیاری از مناطق کاربرد مفیدی دارد.

زغال اکتیو گرانولی بر پایه چوب

گزینه دیگری که در بین انواع کربن برجسته است، انواع چوبی است.

کربن فعال گرانولی بر پایه چوب که از مواد کربن دار مانند چوب به روش بخار یا فعال سازی شیمیایی تولید می‌شود، ترکیباتی را که باعث ایجاد رنگ و بو در آب می‌شوند، حفظ می‌کند.

این ماده معدنی سیاه رنگ با قرار گرفتن در معرض گرما و رطوبت به دست می‌آید.

نقش عمده‌ای در تصفیه آب دارد و برای حذف مایکوتوکسین‌ها در تولید آب سیب ترجیح داده می‌شود. در تولید روغن‌های گیاهی و در ساخت فیلترهای هوا جایگاه مهمی دارد.

زغال اکتیو گرانولی مبتنی بر پوسته نارگیل

کربن گرانولی مبتنی بر پوسته نارگیل که به دلیل ظرفیت جذب بالا به طور فعال در ضدعفونی انواع فازها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این محصول نوعی کربن است که امروزه به وفور تدریج داده می‌شود. استفاده از آن روز به روز مورد تاکید قرار می‌گیرد و نقش مهمی در رفع آلودگی آب دارد.

کربن اکتیو گرانولی مبتنی بر پوسته نارگیل (coconut)، دارای منافذ ریز بسیار زیاد است که برای فیلتر کردن ساختارهای آلی کوچک بهترین است. از این رو برای بازیابی فلزات گران‌بها و کاهش محصولات جانبی ضدعفونی در آب آشامیدنی بسیار استفاده می‌شود.

انواع کربن فعال گرانولی بر اساس نوع تخلخل

Activated Carbon Granules یک نوع کربن اکتیو است که به صورت دانه‌های گرانولی خاص ساخته شده است. کربن اکتیو گرانولی دارای ساختار پروسه‌ای منحصر به فرد است که به آن امکان بخشیده است تا دارای سطحی بسیار بزرگ باشد که باعث افزایش ظرفیت جذب و حفظ آلاینده‌ها می‌شود.

ساختار تخلخل کربن گرانولی به ساختار د

اخلی و حفرات آن اشاره دارد. ساختار تخلخل کربن گرانولی از سه نوع اصلی تخلخل تشکیل شده است:

1. تخلخل میکرو پوره: این تخلخل شامل حفرات بسیار کوچکی است که به قطر کمتر از 2 نانومتر می‌رسد. حفرات میکروپوره، بخشی از ساختار داخلی کربن گرانولی را تشکیل می‌دهند و بسیار مناسب برای جذب آلاینده‌های کوچکتر و مولکول‌های آلی هستند.
2. تخلخل مزوپوره: این تخلخل شامل حفرات با قطر بین 2 نانومتر تا 50 نانومتر است. حفرات مزوپوره در ساختار کربن گرانولی به عنوان مسیرهای انتقالی برای آلاینده‌ها و مولکول‌های بزرگتر عمل می‌کنند.
3. تخلخل ماکروپوره: این تخلخل شامل حفرات بزرگتر از 50 نانومتر است. حفرات ماکروپوره عمدتاً برای جذب ذرات بزرگتر و آلاینده‌های گروهی مانند فلزات سنگین و ذرات جامد بکار می‌روند.

ترکیب مناسب تخلخل‌های میکروپوره، مزوپوره و ماکروپوره در ساختار کربن گرانولی، باعث افزایش ظرفیت جذب و تصفیه آلاینده‌ها می‌شود. این ساختار تخلخل کربن گرانولی باعث ایجاد سطح بزرگی می‌شود که برای تعامل با آلاینده‌ها و جذب موثر آن‌ها بسیار مفید است.

ویژگی کربن فعال گرانولی

برای شناخت بهتر کربن اکتیو گرانولی باید به تک تک ویژگی‌های این محصول دقت فرمایید. هر چه کربن فعال گرانولی مطابق ویژگی‌های خود باشد، بیشتر فعالیت می‌کند و اثر بخشی بالاتری خواهد داشت. مهمترین ویژگی‌های زغال فعال گرانولی به صورت زیر است:

• مساحت سطح عالی
• ظرفیت جذب بسیار زیاد
• سختی بالا
• بازسازی آسان
• دامنه کاربرد وسیع
•  تخلخل بالا
• پایداری شیمیایی

مساحت سطح عالی

کربن گرانولی معمولاً سطح زیادتری نسبت به کربن پودری دارد. ساختار ریز متخلخل گرانول ظرفیت جذب را افزایش می‌دهد و این اجازه می‌دهد تا کربن دانه‌ای به طور موثر آلاینده‌ها و مواد شیمیایی را جذب کند.

هر چه بر مساحت قطر دانه‌های کربن افزوده می‌شود، سرعت فعالیت کمتر و میزان جذب بیشتر می‌شود.

ظرفیت جذب بسیار زیاد

گرانول‌های زغال فعال می‌توانند به طور موثر ترکیبات آلی، گازهای مضر، فلزات سنگین و سایر آلاینده‌ها را جذب کنند. کربن گرانولی به لطف ویژگی جذب خود به طور موثر آلاینده‌ها را حذف می‌کند.

منافذ روی سطح گرانول با جذب مواد آلی، مولکول‌های بو، کلر، ترکیبات آلی فرار و برخی فلزات سنگین، آب و هوا را تمیز می‌کند. هنگامی که کربن گرانولی می‌خواهد با انواع مواد آلی و معدنی را جذب نماید، بین این ذرات و خود پیوند قطبی ایجاد می‌کند.

میزان جذب این محصول به طور عمده به عواملی مانند دمای محیط، فشار یا غلظت ناخالصی نیز بستگی دارد.

سختی بالا

کربن گرانولی از نظر دوام فیزیکی نیز عملکرد خوبی دارد. گرانول‌ها سخت و بادوام هستند و در طول جریان آب یا هوا مستعد شکستن یا تبدیل شدن به گرد و غبار نیستند. این برای استفاده طولانی مدت ایده آل است.

بازسازی آسان

گرانول‌های کربن اکتیو را می‌توان از طریق فرآیند بازسازی عبور داد که به آنها امکان بازیافت یا دفع مواد جذب شده را می‌دهد.

در برخی از کاربردها، کربن فعال گرانولی مصرف شده با روش‌های بازسازی حرارتی یا شیمیایی از آلاینده‌ها خالص شده و برای استفاده مجدد آماده می‌شود. این باعث کاهش هزینه‌ها و به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی می‌شود.

دامنه کاربرد وسیع

کربن گرانولی در بسیاری از کاربردهای تصفیه آب و هوا استفاده می‌شود. می‌توان از آن در بسیاری از زمینه‌ها مانند سیستم‌های تصفیه آب خانگی، تصفیه خانه‌های فاضلاب صنعتی، فیلتراسیون استخر، پاک کننده‌های هوا، فرآیندهای شیمیایی و صنایع غذایی استفاده کرد.

کربن گرانولی به دلیل خواص جذب موثر و دوام آن یک ماده ترجیحی برای بسیاری از صنعت‌ها است. بسته به الزامات کاربرد و فرآیندی که در آن استفاده می‌شود، انواع و خواص مختلفی از کربن دانه‌ای را می‌توان یافت گرانول‌های کربن فعال کاربردهای زیادی دارند.

تخلخل بالا

گرانول‌های کربن اکتیو دارای ساختار منافذ میکرو و مزو ذراتی با سطح وسیع هستند. با وجود این میزان تخلخل برای به راحتی هم در فاز گاز هم مایع می‌تواند فعالیت آزادانه داشته باشد.

پایداری شیمیایی

گرانول‌های کربن فعال در برابر مواد شیمیایی مختلف مقاوم هستند و می‌توانند به عنوان ماده‌ای با ماندگاری طولانی استفاده شوند. کربن فعال گرانولی می‌تواند حتی در شرایط اسیدی و بازی پایدار بماند.

مزایای کربن اکتیو گرانولی

از کربن گرانولی برای مصارف زیادی استفاده می‌شود و مزیت‌های بسیاری برای ما دارد. از این ماده در صنایع زیادی استفاده می‌شود. در ادامه به توضیح همه آنها می‌پردازیم.

تصفیه آب

کربن گرانولی به طور گسترده‌ای در سیستم‌های تصفیه آب استفاده می‌شود. با جذب مواد آلی، کلر، ترکیبات آلی فرار و برخی فلزات سنگین در آب به تمیز کردن آب کمک می‌کند.

در تصفیه خانه‌های آب آشامیدنی، دستگاه‌های تصفیه آب خانگی، تصفیه خانه‌های فاضلاب صنعتی و فیلتراسیون استخر استفاده می‌شود.

کربن فعال گرانولی طعم کلر را کاهش می‌دهد، آب را نرم میکند، باقی مانده‌های آلاینده را جذب می‌کند و در عین حال مواد معدنی خود را تخلیه می‌کند.

تصفیه هوا

فیلترهای زغال فعال در سیستم‌های تصفیه هوا برای حذف بو و گازها استفاده می‌شود. در دستگاه‌های پاک کننده هوا با جذب آلاینده‌های شیمیایی، دود سیگار و بوی بد موجود در هوا، هوای پاکیزه را فراهم می‌کند.

کربن گرانولی دارای خواص رطوبت زدایی قوی است و می‌تواند جایگزین جاذب‌های رطوبت شیمیایی شود. این محصول به دلیل ماهیت متخلخل خود، با جذب مواد شیمیایی مضر مانند مونوکسید کربن و بنزن، کیفیت هوای داخل خانه را بهبود می‌بخشد.

کربن فعال گرانولی نیز می‌تواند بوها را جذب کند. چه در یخچال، چه در فضای کوچک، چه در کمد، چه کفش…

فرآیندهای شیمیایی

کربن فعال گرانولی می‌تواند به عنوان یک کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی استفاده شود. به لطف ویژگی جذب آن، می‌توان از آن در جداسازی گازها، فرآیندهای تصفیه و واکنش‌های شیمیایی استفاده کرد.

صنایع غذایی

کربن اکتیو گرانولی در صنایع غذایی برای حذف رنگ، بو و طعم استفاده می‌شود. با استفاده از آن در تصفیه شکر، نوشیدنی‌های الکلی و سایر فرآیندهای فرآوری مواد غذایی به بهبود کیفیت محصول کمک می‌کند.

کربن اکتیو گرانولی به میوه اجازه می‌دهد تا مدت بیشتری تازه بماند. با قرار دادن آن در کشوی سبزیجات یخچال، مدت زمان نگهداری میوه‌ها و سبزیجات را 2 تا 3 روز طولانی کنید. قدرت جاذب کربن گرانولی باعث جذب باکتری‌ها و آفت کش‌ها می‌شود.

کربن فعال گرانولی بی بو و بی مزه است، سرآشپزهای بزرگ از آن برای آوردن رنگ به غذا استفاده می‌کن

ند. همچنین می‌توان از آن به عنوان یک رنگدانه طبیعی برای آرایش استفاده کرد.

صنعت داروسازی

کربن گرانولی ماده‌ای است که در صنعت داروسازی استفاده می‌شود. برای تجزیه مواد موثره داروها، حذف آلاینده‌ها و سموم استفاده می‌شود. علاوه بر این از کربن اکتیو گرانولی در شستشوی معده در موارد مسمومیت استفاده می‌شود.

طیف استفاده از کربن گرانولی در صنعت دارویی بسیار گسترده است. در هومیوپاتی، پزشکی، زیبایی، غذا، آب درمانی یا حتی بهداشت از این ماده بسیار استفاده می‌شود.

کربن گرانولی این ویژگی را دارد که توسط بدن جذب نشود. در نتیجه در طی عبور از معده و روده، تمام باکتری ها، گازها، سموم، عوامل شیمیایی… را پاکسازی (جذب) می‌کند تا آنها را به راه‌های طبیعی برساند.

زغال اکتیو گرانولی که در درمان “سم زدایی” استفاده می‌شود، بدن را با جذب در سیستم روده، کلیه و کبد (از بین بردن سموم مانند نیکوتین، افزودنی‌های غذایی، باقی مانده‌های دارو، ترکیبات شیمیایی) بدون حذف مواد مغذی مفید مانند ویتامین ها، عناصر کمیاب، مواد معدنی یا اسیدهای آمینه پاکسازی می‌کند.

نحوه عملکرد کربن فعال گرانولی

عملکرد فوق‌العاده کربن فعال گرانولی در تصفیه، نتیجه فرآیندهای پیچیده فیزیکی و شیمیایی است که در سطح میکروسکوپی آن رخ می‌دهد. پدیده اصلی، “جذب سطحی” (Adsorption) نام دارد که طی آن، مولکول‌های آلاینده از فاز مایع یا گاز به سطح جامد کربن می‌چسبند.

این فرآیند نباید با “جذب” (Absorption) که در آن ماده به درون ساختار ماده دیگر نفوذ می‌کند (مانند اسفنج و آب)، اشتباه گرفته شود. مکانیسم‌های جذب سطحی در کربن فعال گرانولی عمدتاً به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند.

جذب فیزیکی (Physical Adsorption)

جذب فیزیکی، مکانیسم غالب در حذف اکثر آلاینده‌های آلی از آب و هوا است. این فرآیند بر اساس نیروهای ضعیف بین‌مولکولی واندروالسی (van der Waals forces) عمل می‌کند که بین مولکول‌های آلاینده (ادزوربات) و سطح کربن (جاذب) وجود دارد. ویژگی‌های کلیدی جذب فیزیکی عبارتند از:

• غیرانتخابی بودن: این فرآیند به طور کلی غیرانتخابی است و می‌تواند طیف وسیعی از ترکیبات آلی را جذب کند.
• برگشت‌پذیری: از آنجایی که پیوندهای تشکیل‌شده ضعیف هستند، این فرآیند برگشت‌پذیر است. با افزایش دما، انرژی جنبشی مولکول‌های جذب‌شده افزایش یافته و می‌توانند از سطح کربن جدا شوند. این ویژگی، اساس فرآیند احیای حرارتی GAC است.
• وابستگی به ساختار منافذ: کارایی جذب فیزیکی به شدت به سطح ویژه و توزیع اندازه منافذ کربن بستگی دارد. ساختار متخلخل وسیع، سایت‌های بی‌شماری برای وقوع این نوع جذب فراهم می‌کند.

عواملی مانند دما (افزایش دما معمولاً جذب فیزیکی را کاهش می‌دهد)، غلظت آلاینده (غلظت بالاتر، نرخ جذب را افزایش می‌دهد تا رسیدن به نقطه اشباع) و pH محلول می‌توانند بر کارایی این فرآیند تأثیر بگذارند.

جذب شیمیایی (Chemisorption)

جذب شیمیایی فرآیندی قوی‌تر است که در آن، پیوندهای شیمیایی (مانند پیوندهای کووالانسی) بین مولکول‌های آلاینده و سطح کربن تشکیل می‌شود. این مکانیسم در حذف آلاینده‌های خاصی نقش کلیدی دارد. ویژگی‌های اصلی جذب شیمیایی عبارتند از:

• انتخابی بودن: این فرآیند بسیار انتخابی است و تنها برای آلاینده‌هایی رخ می‌دهد که می‌توانند با گروه‌های عاملی روی سطح کربن واکنش شیمیایی دهند.
• برگشت‌ناپذیری: به دلیل تشکیل پیوندهای شیمیایی قوی، این فرآیند اغلب برگشت‌ناپذیر است و گرمای جذب بالایی دارد.
• نقش گروه‌های عاملی سطحی: گروه‌های عاملی اکسیژنی مانند کربوکسیل و هیدروکسیل که در سطح کربن اکتیو گرانولی وجود دارند، به عنوان سایت‌های فعال برای جذب شیمیایی عمل می‌کنند. به عنوان مثال، حذف کلر و کلرامین از آب عمدتاً از طریق واکنش‌های شیمیایی کاتالیزوری روی سطح کربن صورت می‌گیرد.

مهمترین عملکرد کربن فعال گرانولی

عملکرد اصلی و بنیادین کربن فعال گرانولی، جداسازی و به دام انداختن طیف وسیعی از آلاینده‌های مولکولی از جریان‌های مایع و گاز است. این فرآیند از طریق یک تعامل پیچیده و هم‌افزا بین مکانیسم‌های جذب فیزیکی و شیمیایی صورت می‌گیرد.

GAC یک “صافی” مولکولی است که نه تنها ذرات فیزیکی، بلکه آلاینده‌های حل‌شده در سطح مولکولی را نیز حذف می‌کند. این قابلیت دوگانه، GAC را به یک راه‌حل تصفیه جامع و قدرتمند برای چالش‌های پیچیده در صنایع مختلف، از تأمین آب آشامیدنی سالم گرفته تا کنترل انتشار آلاینده‌های صنعتی، تبدیل کرده است.

درک این نکته که GAC یک سطح واکنشی دینامیک است و نه یک فیلتر غیرفعال، کلید استفاده بهینه از قابلیت‌های آن است. عملکرد آن تحت تأثیر شرایط محیطی مانند pH و دما قرار دارد، زیرا این عوامل می‌توانند بار سطحی کربن و حالت شیمیایی آلاینده را تغییر داده و برهمکنش‌های الکترواستاتیک و در نتیجه راندمان جذب را به شدت تحت تأثیر قرار دهند.

روش تولید کربن اکتیو گرانولی

تولید کربن اکتیو گرانولی یک فرآیند صنعتی دقیق و چندمرحله‌ای است که طی آن، مواد خام کربنی به جاذب‌هایی با ساختار متخلخل و مهندسی‌شده تبدیل می‌شوند. انتخاب ماده اولیه و روش فعال‌سازی، مشخصات نهایی محصول را تعیین می‌کند و بر عملکرد آن در کاربردهای خاص تأثیر مستقیم دارد. دو روش اصلی برای تولید GAC وجود دارد: روش فیزیکی و روش شیمیایی.

مواد اولیه (Raw Materials)

هر ماده‌ای با درصد کربن بالا می‌تواند به عنوان ماده اولیه استفاده شود، اما رایج‌ترین مواد اولیه در صنعت عبارتند از:

• زغال‌سنگ بیتومینه (Bituminous Coal)
• پوسته نارگیل (Coconut Shell)
• چوب (Wood)

روش فیزیکی تولید کربن فعال گرانولی (فعال‌سازی با بخار)

این روش که به آن فعال‌سازی با بخار (Steam Activation) نیز گفته می‌شود، متداول‌ترین فرآیند برای تولید GAC از زغال‌سنگ و پوسته نارگیل است و شامل دو مرحله اصلی است:

1. کربونیزاسیون (Carbonization): در این مرحله، ماده اولیه خرد شده در دمای بالا (معمولاً 600 تا 900 درجه سانتی‌گراد) در یک اتمسفر بی‌اثر (بدون حضور اکسیژن) حرارت داده می‌شود. این فرآیند باعث حذف ترکیبات فرار مانند آب، متان و هیدروژن شده و یک ماده جامد متخلخل و غنی از کربن به نام “چار” (Char) باقی می‌گذارد.
2. فعال‌سازی (Activation): چار حاصل از مرحله قبل، در معرض گازهای اکسیدکننده مانند بخار آب یا دی‌اکسید کربن در دماهای بسیار بالا (800 تا 1200 درجه سانتی‌گراد) قرار می‌گیرد. این گازها با بخشی از ساختار کربنی واکنش داده و آن را به صورت انتخابی می‌سوزانند. این فرآیند باعث باز شدن منافذ بسته، ایجاد منافذ جدید و در نهایت، توسعه یک شبکه وسیع و پیچیده از تخلخل‌ها و افزایش چشمگیر سطح ویژه می‌شود.

روش شیمیایی تولید کربن فعال گرانولی

روش شیمیایی معمولاً برای مواد اولیه‌ای مانند چوب و سایر زیست‌توده‌ها به کار می‌رود و در دماهای پایین‌تری انجام می‌شود. این فرآیند شامل مراحل زیر است:

1. اشباع‌سازی (Impregnation): ماده اولیه (مانند خاک اره) با یک عامل شیمیایی دهیدراته کننده و اکسیدکننده قوی، معمولاً اسید فسفریک ( H 3 ​ PO 4 ​ ) یا کلرید روی ( ZnCl 2 ​ )، آغشته و مخلوط می‌شود.
2. حرارت‌دهی (Heating): مخلوط حاصل در دمایی نسبتاً پایین‌تر (400 تا 800 درجه سانتی‌گراد) حرارت داده می‌شود. عامل شیمیایی، ساختار سلولزی ماده اولیه را تخریب کرده و به عنوان یک الگو برای ایجاد ساختار متخلخل عمل می‌کند.
3. شستشو (Washing): پس از کربونیزاسیون، محصول نهایی به طور کامل شستشو داده می‌شود تا عامل شیمیایی باقیمانده حذف و بازیابی شود. این مرحله برای تولید یک محصول با خلوص بالا ضروری است.

روش شیمیایی به دلیل نیاز به دمای پایین‌تر و زمان کوتاه‌تر، مزایایی دارد اما نیازمند مدیریت و بازیابی مواد شیمیایی است که می‌تواند پیچیده و پرهزینه باشد.

جمع‌بندی

کربن اکتیو گرانول، دانه‌ای متخلخل و بسیار جاذب است که قادر است بسیاری از مواد شیمیایی را حذف کند. کربن فعال گرانولی، یکی از کربن‌های فعال پر کاربرد محسوب شده و در تصفیه آب، هوا، الکل و به طور کلی در صنایع شیمیایی و غذایی و آب و فاضلاب کاربرد دارد.

کاربرد نوع گرانولی این کربن از سال 1930 آغاز و تا کنون نیز ادامه دارد. ذغال فعال گرانولی جاکوبی یکی از مطرح‌ترین‌های موجود در بازار محسوب می‌شود.

اگر برای خرید کربن اکتیو گرانولی تجربه کافی ندارید و در این زمینه دچار تردید شده‌اید می‌توانید از کارشناسان متخصص دموکریس کمک بگیرید.

در نهایت می‌توان گفت بازرگانی دموکریس می‌تواند یکی از بهترین گزینه‌ها برای خرید کربن فعال گرانولی اورجینال باشد، چرا که بزرگ‌ترین وارد کننده این محصول به شمار می‌رود.