کربن فعال چیست؟
در این مقاله ما به بررسی اینکه کربن فعال چیست خواهیم پرداخت. در واقع کربن فعال که به آن زغال فعال هم گفته می‌شود، یکی از پرکاربردترین موادی است که از کربن ساخته شده و در بسیاری از صنایع مختلف به کمک تولیدکنندگان می‌آید.
نحوه کار این ماده بدین صورت است که مواد تشکیل‌دهنده عموماً ارگانیک درون گازها و مایعات را در منافذ متعدد خود به تله می‌اندازد. با این حال، ما نمی‌توانیم تمام کاربردهای این ماده شگفت‌انگیز را در همین یک جمله خلاصه کنیم و به همین منظور، در این مقاله به طور مفصل به کارایی، انواع مختلف، ویژگی‌ها، مزایا و معایب کربن فعال خواهیم پرداخت.
قیمت کربن فعال با توجه به انواع و برند آن متفاوت است.
مشخصات فنی کربن فعال
کربن فعال؛ همان‌طور که از نامش پیداست، از کربن موجود در مواد مختلفی مانند بامبو، پوست نارگیل، چوب، زغال، لیگنیت، پسمانده‌های نفتی و شیمیایی و … تولید می‌شود. فعال‌سازی کربن موجود در این مواد به دو صورت فیزیکی و شیمیایی صورت می‌گیرد که هر کدام دارای پروسه‌های متفاوتی هستند.
در فعال‌سازی فیزیکی کربن موجود در مواد مذکور، معمولاً از گازهای داغ استفاده کرده و سپس با ورود هوا به منظور سوزاندن گازها، نوعی از کربن فعال ایجاد می‌شود. فرآیند فیزیکی فعال‌سازی کربن به دو صورت کربونیزاسیون (Carbonization) یا اکسیداسیون (Oxidation) انجام می‌گردد.
در فعال‌سازی شیمیایی کربن؛ کربن موجود در ماده مورد نظر را با مواد شیمیایی مختلف باردار می‌کنند. این مواد شیمیایی معمولاً اسید، ماده پایه قوی یا نمک هستند. پس از اضافه کردن ماده شیمیایی، کربن مورد نظر در مجاورت دمای بسیار بالا (بین 250 تا 600 درجه سانتی‌گراد) قرار گرفته و فعال می‌شود.
تفاوت کربن فعال با کربن یا زغال معمولی
اولین و شاید قابل توجه‌ترین تفاوت میان کربن و کربن فعال، تخلخل یا تعدد منافذ آن‌هاست. کربن یا زغال معمولی، سطح نسبتاً پایینی دارد، یعنی حدوداً بین 300 تا 500 متر مربع به ازای هر گرم. در طرف مقابل، کربن یا زغال فعال، می‌تواند تا 1500 متر مربع به ازای هر گرم سطح داشته باشد. سطح گسترده‌تر، به زغال فعال اجازه جذب بیشتر سموم، گازها و دیگر ناخالصی‌های محیطی را می‌دهد.
کربن اکتیو در دسته مواد شیمیایی تصفیه آب قرار دارد. یکی دیگر از تفاوت‌های مهم میان این دو مدل کربن، خالص بودن آن‌هاست. زغال معمولاً از مواد ارگانیک مختلفی که می‌توانند حاوی ناخالصی‌هایی مانند خاکستر، قیر و … باشند، تشکیل می‌شود. بر خلاف زغال معمولی، زغال فعال معمولاً از منابعی که دارای کربن خالص‌تری هستند، مانند پوست نارگیل یا بامبو تشکیل شده و می‌توانند محصولی شسته‌رفته‌تر و بادوام‌تر را به شما تحویل دهند.
در زمینه کارایی؛ زغال معمولاً به عنوان منبعی برای پخت‌وپز، گرم کردن و دیگر کارهای صنعتی محسوب می‌شود. علاوه بر استفاده‌های صنعتی؛ از زغال در لوازم‌التحریر و در علم پزشکی برای سم‌زدایی یا جلوگیری از اوردوز استفاده می‌شود. زغال فعال اما، استفاده‌های بیشتری دارد. از این ماده در فیلتراسیون آب، خالص‌سازی هوا، اصلاح خاک، درمان افرادی که دچار گازگرفتگی شده‌اند، کمک به هضم غذا و … استفاده می‌شود.
انواع کربن فعال
کربن‌های فعال مواد پیچیده‌ای هستند که دسته‌بندی آنها بر اساس رفتار، ویژگی‌های سطح و دیگر فاکتورها کار ساده‌ای نیست. با این حال، در طی سال‌های گذشته دسته‌بندی‌های کلی برای اهداف مختلف بر اساس ابعاد، نوع آماده‌سازی و استفاده صنعتی کربن‌های فعال صورت گرفته که در ادامه در مورد آنها بیشتر خواهیم دانست.
کربن اکتیو پودری (Powdered Activated Carbon):
در حالت عادی، کربن‌های فعال به صورت پودری یا گرانول‌های ریز که کمتر از 1.0 میلی‌متر بوده و قطری بین 0.15 و 0.25 میلی‌متر دارند، ساخته می‌شوند. این موضوع نشان‌گر نرخ سطح به حجم و تراکم بالای آن‌هاست.
کربن فعال پودری ریزترین نوع کربن فعال است که در نتیجه له و خورد کردن اجزای کربن به دست آمده و 95 الی 100 درصد از آن می‌توانند از صافی یا غربال‌گر مشبک عبور کنند. از کربن اکتیو پودری برای پاکسازی رشد جلبک‌ها، پاکسازی نشت مواد صنعتی و کارخانه‌ای و جلوگیری از ورود آنها به آب شهری استفاده می‌شود. علاوه بر این، در ساخت فیلترهای جاذبه هم می‌توان اثراتی از کربن اکتیو پودری را مشاهده کرد.
کربن اکتیو گرانولی (Granular Activated Carbon):
در مقایسه با کربن اکتیو پودری، کربن فعال گرانولی ابعاد بزرگ‌تری داشته و سطح خارجی کوچک‌تری را دربر می‌گیرد. این کربن‌ها برای جذب گازها و بخارها بسیار مناسب بوده و از آنها برای فیلتر کردن هوا و بهبود کیفی آب و همین‌طور بوزدایی و جدا کردن گازهای مختلف سیستم تهویه استفاده می‌شود.
کربن اکتیو میله‌ای (Extruded Activated Carbon):
کربن فعال میله ای یا کبریتی در واقع کربن اکتیو پودری را از طریق وسیله‌ای مانند یک بند با یکدیگر ترکیب کرده و به شکل یک سیلندر استوانه‌ای کربنی درمی‌آورد که می‌تواند قطری معادل 0.8 تا 130 میلی‌متر داشته باشد. از این نوع کربن فعال معمولاً به دلیل افت فشار کم، قدرت مکانیکی بالا و عدم جذب گرد و غبار، در تاسیسات گازی استفاده می‌شود.
ویژگی‌ها و خواص کربن فعال
کربن فعال به زبان ساده یک واسطه جذب‌کننده است که از آن برای جذب مولکول‌های ارگانیک و گیر انداختن آنها در منافذ متعدد کربن استفاده می‌شود. همان‌طور که بالاتر اشاره شد، از این ماده در صنایع مختلفی استفاده می‌کنند، چرا که خواص و ویژگی‌های آن به قدری زیاد هستند که می‌توانند در بسیاری از زمینه‌ها به کمک ما بیایند. بعضی از این خواص عبارت‌اند از:
- ضدباکتری و ضدالتهاب: کربن فعال یکی از بهترین مواد برای کاهش درد، ورم و التهاب ناشی از زخم‌هاست. علاوه بر این، این ماده می‌تواند نقش مهمی را در جذب آلاینده‌های درون شکم و روده‌ها ایفا کند.
- سم‌زدای طبیعی: کربن فعال خوراکی در بدن ما می‌تواند نقش جذب‌کننده را ایفا کرده و به هضم مواد آسیب‌زا در روده‌ها کمک بسیار زیادی بکند. کربن فعال یکی از قوی‌ترین سم‌زداهای دنیاست که می‌تواند بدن ما را به طور کامل از آنها پاکسازی نماید.
- پاکسازی پوست: همان‌طور که بالاتر اشاره شد، کربن فعال یکی از قوی‌ترین سم‌زداهای دنیاست. پوست ما انسان‌ها دارای منافذ متعددی است که با گذشت زمان از چربی‌های هوا، تعریق، آلاینده‌ها و مواد شیمیایی دیگر پر شده و آلوده می‌شود. این موضوع در درازمدت حتی می‌تواند منجر به بروز سرطان پوست شود. ماسک‌های زغالی موجود در بازار که دارای کربن فعال هستند، می‌توانند از این موضوع جلوگیری کرده و به سلامت و شفافیت پوست ما کمک کنند.
- سلامت دهان و دندان: احتمالاً تابحال نام خمیردندان‌های زغالی به گوش‌تان خورده است. محیط دهان ما در طول روز مملو از باکتری‌های مختلف می‌شود که بعضی از آنها می‌توانند منجر به پوسیدگی دندان‌ها و بروز بوی بد دهان شوند. به همین منظور، بسیاری از کمپانی‌های مطرح دنیا از کربن فعال در خمیردندان‌های خود استفاده می‌کنند تا با استفاده از آنها بتوانید باکتری‌های دهان را تا حد ممکن از بین برده و از پوسیدگی و خرابی دندان‌ها جلوگیری نمایید.
فعال‌سازی کربن فعال
همان‌طور که بالاتر به طور خلاصه اشاره شد، کربن فعال را می‌توان به دو صورت فیزیکی و شیمیایی تولید کرد.
فعال‌سازی فیزیکی کربن
در فعال‌سازی فیزیکی کربن؛ ماده‌ای که دارای کربن است را در معرض گازهای داغ قرار می‌دهند تا کربن موجود در آن به مرحله فعال شدن برسد. سپس آن را در معرض جریان هوا قرار می‌دهند تا با سوختن گازها، کربن فعال ایجاد شود. این پروسه می‌تواند به صورت تک مرحله‌ای یا ترکیبی از چند مرحله زیر انجام بپذیرد:
- کربونیزاسیون (Carbonization): ماده دارای کربن در دمای 600 الی 900 درجه سانتی‌گراد در اتمسفری که دارای گازهای آرگون یا نیتروژن است، قرار گرفته و تغییر حالت شیمیایی می‌دهد.
- فعال‌سازی یا اکسیداسیون: ماده خام یا کربن‌سازی شده در محیط اکسیدکننده (دارای اکسیژن یا بخار) و در محدوده دمایی بین 600 الی 1200 درجه سانتی‌گراد قرار می‌گیرد. پروسه فعال‌سازی با گرم کردن نمونه به مدت یک ساعت در دمای 450 درجه و حضور هوا انجام می‌شود.
فعال‌سازی شیمیایی کربن
در این پروسه ماده کربنی توسط مواد شیمیایی مختلف باردار می‌شود. این ماده شیمیایی معمولاً اسید، ماده پایه قوی یا نمک است. پس از انجام این کار، کربن در معرض دماهای بالا یعنی بین 250 تا 600 درجه سانتی‌گراد قرار می‌گیرد. باور متخصصان بر این است که این دما منجر به فعال‌سازی کربن در این مرحله شده چرا که ماده را وادار به از هم پاشیدن کرده و منافذ بیشتری را به وجود می‌آورد. جالب است بدانید که معمولاً فعال‌سازی شیمیایی به فعال‌سازی فیزیکی به دلیل قرار گرفتن در معرض دماهای پایین‌تر، کیفیت و دوام بیشتر و زمان کوتاه‌تر برای فعال‌سازی ماده، ترجیح می‌دهند.
نحوه استفاده از کربن فعال
کربن فعال قابلیت جذب‌کننده دارد. به همین دلیل، بسیاری از افراد زغال فعال را در یخچال می‌گذارند تا از شر بوهای بد درون آن خلاص شوند. همین اتفاق زمانی که زغال فعال را در بطری یا سطل آب قرار دهید هم رخ می‌دهد، یعنی رنگ، مزه و بوی بد آب از بین خواهد رفت. کربن فعال در بسیاری از مواد خوراکی هم یافت می‌شود که با خوردن آن، می‌توانید مشکلات گوارشی خود را حل کرده و روده‌ها را سم‌زدایی نمایید.
نحوه عملکرد کربن فعال
همان‌طور که اشاره شد؛ کربن فعال دارای منافذ متعددی بر روی خود است که می‌توانند مواد مختلف را به خود جذب کنند. نیرویی که اتم‌های کربن را در کنار یکدیگر نگه می‌دارد، به نام “نیروی لندن (London Force)” شناخته می‌شود. نیروی لندن یکی از نیروهای هفتگانه ون در وال است که در واقع یک پیوند فیزیکی شیمیایی بوده که می‌تواند مواد مشخصی را به خود جذب کند، اما آن‌قدر قوی نیست که پیوند شیمیایی برگشت‌ناپذیری را ایجاد کند که خود تولیدکننده یک ساختار مولکولی جدید باشد. به همین دلیل، این خاصیت جذب‌کنندگی کربن فعال برگشت‌پذیر بوده و این ماده را می‌توانید به منظور استفاده دوباره، بازیافت نمایید.
نحوه تهیه کربن فعال
احتمالاً با توجه به نکاتی که در مورد این ماده شگفت‌انگیز تا به اینجا گفتیم، شما هم مشتاق به تهیه کربن فعال شده‌اید. با توجه به این از این ماده در صنایع مختلفی استفاده می‌شود، تهیه آن کار سختی نیست. بسیاری از برندهای خارجی و داخلی در بازار هستند که محصولات دارای کربن فعال را به شما ارائه می‌کنند و از نظر قیمت، مشخصاً نمونه‌های خارجی قیمتی بالاتر از داخلی دارند.
برای تهیه کربن فعال در ایران کافیست محصول مورد نظر خود را جستجو کنید تا لیست بلندبالایی از ارائه‌دهندگان این محصولات جلوی چشمان شما قرار بگیرد. نکته اصلی که باید به آن توجه کنید، قابل اعتماد بودن ارائه‌کننده و اطمینان حاصل کردن از اصل بودن کربن فعال درون محصول است که باید با دقت بررسی نمایید.
کاربرد کربن اکتیو
پیش از این گفتیم که از کربن یا زغال فعال در صنایع مختلفی استفاده می‌شود. علاوه بر صنایع کارخانه‌ای مختلف، از این ماده می‌توان برای مصارف شخصی و خانگی هم استفاده کرد. بعضی از مهم‌ترین کاربردهای این ماده در زندگی روزمره ما عبارت‌اند از:
- فیلتر کردن آب: در بسیاری از سیستم‌های فیلترینگ آب از کربن فعال استفاده می‌شود. قابلیت جذب‌کنندگی این ماده در از بین بردن ناخالصی‌ها، مواد شیمیایی و بوهای بد از درون آب کمک می‌کند. بسیاری از فیلترهای تصفیه خانگی آب از کربن فعال استفاده می‌کنند.
- خالص‌سازی هوا: با توجه به خاصیت جذب‌کنندگی کربن فعال، از این ماده در فیلترهای هوا به منظور از بین بردن آلودگی‌ها، مواد آلرژی‌زا و بوهای نامطبوع استفاده می‌شود. این ماده می‌تواند تمام مواد خطرناک موجود در هوا و دود را در منافذ خود گیر بیاندازد.
- سفید کردن دندان‌ها: کربن فعال در سال‌های اخیر در زمینه سفید کردن دندان‌ها محبوبیت بسیار زیادی کسب کرده است. قابلیت جذب‌کنندگی آن می‌تواند جرم‌های روی دندان‌ها را از بین برده و لبخند زیباتری را به شما هدیه کند. کربن فعال برای سفید کردن دندان‌ها به شکل پودر و خمیردندان در بازار وجود دارد.
- مراقبت از پوست: بسیاری از محصولات مراقبتی پوست مانند ماسک‌ها، لایه‌بردارها و … از کربن فعال استفاده می‌کنند. این ماده می‌تواند ناخالصی‌ها و روغن‌های مضر روی پوست را برداشته و اجازه تنفس به منافذ پوست شما را بدهد که نتیجه آن، کاهش قابل توجه تعداد آکنه‌های پوست است.
- از بین بردن بوهای نامطبوع: یکی از بهترین مواد موجود برای از بین بردن رایحه‌های نامطبوع، کربن فعال است. از این ماده می‌توان برای از بین بردن بوی یخچال، کفش، کمد و حتی حیوانات خانگی استفاده کرد.
انواع برند کربن فعال
با توجه به محبوبیت روزافزون کربن فعال در بازار و موارد استفاده مختلفی که دارد، امروزه برندها و کارخانه‌های مختلفی محصولات دارای این ماده را به بازار عرضه می‌کنند که بعضی از آنها خارجی و بعضی دیگر داخلی هستند، مانند:
- کربن فعال Jacobi سوئد
- کربن فعال جاکوبا چین
- کربن فعال Norit هلند
- کربن فعال Huamei چین
- زغال فعال Heycarb
- زغال اکتیو رفسنجان
- زغال فعال Adler اتریش
- کربن اکتیو اصفهان
- و …
مزایای کربن فعال
قطعاً تابحال متوجه شده‌اید که کربن فعال چه استفاده‌هایی در صنایع مختلف دارد و چطور می‌تواند در هر بخش اثربخشی داشته باشد. اگر بخواهیم به طور خلاصه به مزایای این ماده مرتبط با زندگی خود اشاره کنیم، می‌توانیم موارد زیر را خاطرنشان نماییم:
- کاهش سطوح کلسترول
- کاهش میزان گاز درون بدن
- درمان مسمومیت‌های الکلی
- روشن کردن پوست
- سم‌زدایی بدن
- کمک به سلامت بیشتر کبد
- سفید کردن دندان‌ها
- کمک به سیستم گوارشی
- کمک به درمان اسهال
- کمک به از بین رفتن آکنه‌های پوستی
- کمک به از بین بردن عفونت‌های پوستی
معایب کربن فعال
کربن فعال ماده پرخاصیت و شگفت‌انگیزی است، اما این بدین معنی نیست که ضررهایی هم به دنبال نداشته باشد. به جرعت می‌توان گفت که ضررها و معایب این ماده بسیار کمتر از مزایای آن هستند، با این حال، بهتر است نگاهی به معایب این ماده هم داشته باشیم:
- تاثیرگذاری محدود: فیلترهایی که دارای کربن فعال هستند، نمی‌توانند در برابر همه مواد مختلف موثر باشند، مخصوصاً مواد شیمیایی غیرکربنی مانند فلزات سنگین، نیترات‌ها و فلوراید.
- طول عمر کوتاه: میزان تاثیرگذاری کربن‌های فعال به مرور زمان و با پر شدن منافذ آنها کاهش پیدا می‌کند. به همین دلیل باید دائماً فیلترهای حاوی این ماده را تعویض کرد که در بعضی مواقع می‌تواند هزینه‌بر باشد.
- آسیب‌های احتمالی به سلامت بدن: کربن فعال ممکن است در جذب مواد معدنی مورد نیاز بدن دخالت کرده و منجر به بروز مشکلات گوارشی مانند یبوست و دی‌هیدرات شدن شود. علاوه بر این، کربن فعال ممکن است با گره خوردن به داروهای مصرف شده در بدن، میزان اثرگذاری آنها را کاهش دهد.
نکات ایمنی استفاده از کربن فعال
کربن فعال ماده‌ای است که در بسیاری از محصولات دوروبر ما وجود دارد. علاوه بر این، امکان این وجود دارد که این ماده را تابحال به صورت خوراکی مصرف کرده باشیم. با این حال، برای استفاده از این ماده در شرایط مختلف، بد نیست اطلاعات کافی درباره نکات ایمنی استفاده از آن را هم بدانیم.
- از لباس محافظ مناسب استفاده کنید: در صورتی که به طور مستقیم با کربن فعال در ارتباط هستید، باید از لباس محافظ مناسب استفاده نمایید. این لباس شامل دستکش، دستگاه اکسیژن‌ساز و عینک محافظ می‌شود. بدین صورت می‌توانید از تنفس گرد و غبارهای روی ماده و همچنین التهاب پوستی جلوگیری نمایید.
- مشورت با پزشک متخصص: زنان باردار و مادران شیرده قبل از استفاده از کربن فعال، باید با پزشک متخصص مشورت نمایند چرا که ممکن است این ماده اثرات جانبی خطرناکی را برای مادر و فرزند داشته باشد.
- در معرض شعله آتش قرار نگیرید: کرن فعال به شدت قابل اشتعال است و به همین دلیل، به هیچ وجه نباید در مجاورت شعله آتش یا مواد اشتعال‌پذیر قرار بگیرد. برای استفاده از این ماده، آن را در محیط‌های خنک و خشک با سیستم تهویه مناسب نگه‌داری نمایید.
- از تماس پوستی خودداری کنید: زغال فعال می‌تواند در بعضی از افراد منجر به التهاب پوست و واکنش‌های آلرژیک شود. به همین منظور، برای جلوگیری از بروز چنین اتفاقی، همیشه برای تماس با این ماده دستکش داشته باشید.
سخن پایانی
کربن فعال یکی از همه‌جانبه‌ترین ماده‌های حال حاضر دنیاست. از محافظت از بدن ما در برابر سموم مختلف گرفته تا بهبود کیفیت آبی که می‌نوشیم و هوایی که تنفس می‌کنیم، این ماده شگفت‌انگیز جایگاه بسیار بالایی در صنایع مختلف کسب کرده است. علاوه بر این؛ مشارکت خارق‌العاده آن در سفید کردن دندان‌ها، مراقبت از پوست و از بین بردن بوهای نامطبوع می‌تواند نشان‌دهنده توانایی بالای آن در بهبود زندگی روزمره ما باشد.
برای تهیه این ماده شگفت‌انگیز و محصولاتی که دارای آن هستند، همیشه مشاوره با متخصصان بهترین راه برای شروع کار است. به همین منظور، ما آماده هستیم که در این امر به شما کمک کرده و بهترین انتخاب را برای‌تان انجام دهیم، همین حالا با ما تماس بگیرید.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کربن فعال می‌توانید اینجا کلیک کنید.
