کربن فعال یک ماده بسیار متخلخل است

کربن فعال یک ماده بسیار متخلخل است که مواد شیمیایی آلی را در داخل آن جذب و نگه می دارد. این رسانه ابتدا با سوزاندن یک ماده کربنی بدون اکسیژن ایجاد می شود که کربن را "خاصیت" می دهد. در مرحله بعد ، "کاراکتر" برای ایجاد یک سری بهم پیوسته "سوراخ" یا منافذ داخل کربن تحت درمان قرار می گیرد. مساحت عالی این شبکه منافذ داخلی باعث ایجاد سطح بسیار گسترده ای می شود که می تواند مواد شیمیایی آلی را جذب و نگه دارد. اگر بخشی از مواد اولیه کربن باشد ، خاکستر معمولاً بین 2 تا 20 درصد وزن در کربن های فعال شده با گرانول تجاری متفاوت است. بخشی از خاکستر کل ممکن است محلول در آب باشد ، به طور معمول مقدار بیشتری اسید محلول در آن است ، و باقیمانده عمیق تر در ساختار اسکلتی کربن به طور موثر نامحلول است. کربنهای پوستی از چوب و پوسته گردو تمایل به سرشار از فلزات قلیایی دارند ، در حالی که از ذغال سنگ اکسیژن های آلومینیوم ، سیلیکون و آهن به میزان زیادی اکسید می شوند. برای موارد محدود که اثری از خاکستر محلول یا واکنش پذیر قابل اعتراض است ، کربن های فعال شده با گرانول که از قبل با آب یا اسیدها شسته شده اند ، در دسترس هستند ، یا نمرات بر اساس مواد اولیه خاص ممکن است سطح کل خاکستر یا اجزای خاص خاکستر را به حداقل برساند. خاکستر طبیعی به طور معمول برای فرآیند جذب مضر نیست و تست های فعالیت استاندارد ، کارایی کربن فعال شده دانه ای از جمله وزن خاکستر را گزارش می دهد. با این حال ، در برخی از کربن های فعال شده با دانه احیا شده ، خاکستر که از باقیمانده استفاده های قبلی است ممکن است مقداری از یا تمام ساختار میکروپور را که برای از بین بردن ارگانیک ها به سطوح فوق العاده پایین بسیار مهم است ، مسدود کند. به طور مشابه ، اگر خاکستر به دلیل آغشته سازی قبلی برای استفاده دیگر یا به دلیل تجاوز کننده دیگر باشد ، عملکرد کربن ممکن است به خطر بیفتد. pH عصاره های آب از کربن های فعال برای گزارش pH استفاده می شود. کربنهای پایه زغال سنگ درمان نشده معمولاً نزدیک به بی طرفی هستند ، در حالی که کربن های چوبی و چوب قلیایی تر هستند. بیشتر GAC های درمان نشده بین pH 6-10 تغییر می کنند ، اما اسیدها یا قلیاهای اضافه شده ممکن است این محدوده را بیشتر کنند. در تصفیه آب و محلول های آبی ، pH کربن های فعال شده دانه ای باید با pH ترجیحی محلول در تضاد باشد. اکثر ارگانیک ها از محلول کمی اسید ، pH 5-7 جذب می شوند. با این حال ، pH اولیه GAC در طولانی مدت بر pH محلول تصفیه شده تأثیر نمی گذارد (اگرچه جاذب های حذف شده ممکن است pH محلول را تغییر دهند). کربن آغشته مساحت سطح بالا به ازای وزن یا حجم واحد می تواند کربن فعال شده دانه ای را به عنوان یک بستر مؤثر برای توزیع سایر مواد به صورت قابل مدیریت تبدیل کند. ادرارآورها ممکن است کاتالیزور باشند ، یا ممکن است مواد شیمیایی واکنشی باشند که برای بهبود سرعت جذب ، گزینش یا ظرفیت برخی جاذبه های خاص بهبود می یابد. نمونه هایی از این دو مورد شامل کربن هایی با سرعت بالاتر در حذف سولفید هیدروژن و سایر گازهای اسیدی ، برخی با توانایی حذف آمونیاک و آمین های سبک تر و برخی با ظرفیت پیشرفته برای کاهش بخار جیوه است. کربن های آغشته معمولاً 75٪ یا بیشتر از توانایی جذب فیزیکی کربن پایه را حفظ می کنند ، بنابراین اغلب برای جذب فیزیکی ترکیبی و جذب شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. فعال سازی مجدد همانطور که قبلاً توضیح داده شد ، فعال سازی کربن غالباً در کوره های دمای بالا و در شرایط اکسید کننده ملایم انجام می شود. همانطور که از این نام پیداست ، فعال سازی مجدد به استفاده از یک فرآیند مشابه برای جابجایی و اکسیداسیون جاذبهای موجود در کربنهای صرف شده اشاره دارد. اصطلاح فعال سازی مجدد ممکن است با مجدد Qeneration در تضاد باشد ، که به بخارپز یا سایر روش ها برای بازگرداندن بخشی از ظرفیت جاذبه GAC اشاره دارد ، گرچه معمولاً این اصطلاحات با یکدیگر در حال تغییر هستند. فعال سازی مجدد تقریباً همیشه به دلیل مجسمه اکسیداتیو اضافی سطح کربن و ، غالباً رسوبات از کاراکترهای باقیمانده یا مواد معدنی ، تغییرات قابل توجهی را در ساختار منافذ ایجاد می کند. در چند مورد ، کربن های فعال شده با دانه فعال شده بهتر از یا همان ماده باکره هستند ، اما در بسیاری دیگر ممکن است از دست دادن تعریف شده بهره وری مقایسه ای یا از دست دادن به تدریج افزایش بهره وری وجود داشته باشد. هنگامی که با از دست دادن راندمان مواجه می شوید ، معمولاً در ساختار میکروپور برجسته است ، بنابراین هنگامی که آخرین آثار آلودگی باید برداشته شود ، از نظر عملیاتی مهمترین است. فعال سازی مجدد مجدد ، که در آن یک کربن فعال دانه ای از هم جدا می شود و به همان مصارف بازگردانده می شود ، تمایل به پیش بینی بیشتری نسبت به استفاده از یک GAC فعال شده از یک استفاده قبلی دیگر ، یا ترکیبی از کربن های فعال شده دانه ای از انواع کاربردهای قبلی دارد. با این حال ، فعال سازی مجدد اختصاص یافته برای مقادیر GAC مصرفی زیر چند تن غیر عملی است. می توان فهمید که مقرون به صرفه بودن کربنهای فعال شده مجدد در مقابل کربن با توجه به نیازهای عملکرد ، طول عمر حجم مقایسه ای و هزینه حجم مواد متفاوت است (هزینه برای هر واحد وزن ممکن است گمراه کننده باشد ، زیرا کربن های فعال شده مجدداً از چگالی ظاهری بالاتری برخوردار هستند). با توجه به تغییرات احتمالی در کربن های فعال شده ، تضمین کیفیت کیفیت و یکنواختی کربن های فعال شده دانه ای اساساً به خصوصیات مربوط به: 1) ظرفیت جذب و (2) توضیحات فیزیکی محصول مربوط می شود. صنعت کربن فعال ، غالباً با همکاری ASTM و سایر سازمانهای استاندارد ، یک سری آزمایش را انجام داده است که این خصوصیات را اندازه گیری می کند. همانطور که انتظار می رود ، چنین آزمایشاتی می تواند به عنوان کنترل تولید و به عنوان مشخصات منتشر شده ، اطمینان خریداران آینده نگر باشد. همه تولیدکنندگان و توزیع کنندگان کربن فعال گرانول مشخصات جذب را منتشر نمی کنند. در بین مواردی که مشخصات را رعایت می کنند ، ممکن است از همان گروه دقیق آزمایش استفاده نشود. با این حال ، برخی از ارتباطات مقادیر معمولاً امکان پذیر است ، به عنوان مثال ، بین تست تتراکلرید کربن فاز بخار مورد استفاده در ایالات متحده و آزمایش های بنزن و استون در اروپا و خاور دور متداول است. در بین آزمایش های فیزیکی ، روش های تعیین رطوبت ، چگالی ظاهری و اندازه یا توزیع ذرات در بین تولید کنندگان نسبتاً استاندارد است. مقادیر سختی یا سایش ممکن است مانند بالا به برخی از تفسیرها یا همبستگی ها نیاز داشته باشد. عباراتی مانند "کیفیت عالی؛ ویژگی های جذب عالی؛ سخت؛ متراکم؛ و غیره." برای مشخصات جایگزین ناکافی هستند. آنها هیچ راهنمایی برای مقایسه ، عدم اطمینان از کیفیت و عدم اطمینان از یکنواختی ارائه نمی دهند. پیش بینی عملکرد بسیاری از کاربران کربن فعال دانه ای آینده نگر برنامه هایی را در نظر خواهند گرفت که تا حدی بی نظیر هستند. شاید مخلوط ناخالصی ها غیر معمول باشد ، یا شرایط سیستم یا عملکرد مورد نیاز ممکن است جدید باشد. عدم قطعیت این موقعیت ها از لحاظ تاریخی با آزمایش برطرف شده است. اخیراً ، تکنیک های همبستگی بخار و مایع با کمک کامپیوتر برای استفاده در مواقع ضروری ، عدم وجود مایعات آزمایش یا هزینه ها آزمایشات را غیر عملی می کنند. یا برای کمک به ایجاد پروتکل های آزمایشی که مفیدترین اطلاعات را ارائه می دهند. توضیحی درباره خدمات رایانه ای TIGG Adsorption Predictive Technic (APTTM) در صورت درخواست موجود است. آزمایش های کربن فعال شده دانه ای تجربی شامل ایزوترم های جذب و آزمایش ستون است. ایزوترم ها آزمایشات دسته ای هستند که نیاز به ارزیابی دقیق دارند قبل از اینکه ممکن است عملکرد نهایی GAC در جذب کنندگان مداوم پیش بینی شود. آزمایش ستون ممکن است از نیمکت آزمایشگاهی گرفته تا آزمایشی یا مقیاس نیمه تجاری متفاوت باشد. بعضی اوقات نتایج چنین آزمایشاتی تحت عنوان "مطالعات توانایی درمانی" خوانده می شود و نتایج مفیدی نیز منتشر شده است. متأسفانه ، برخی از داده های منتشر شده روش و یا جاذب های مورد استفاده را توصیف نمی کنند. دیگران روش های آزمایش یا تفسیر داده ها را مظنون به کار می گیرند. بنابراین ، ادبیات می تواند یک مبنای خطرناک برای تعیین کارایی GAC باشد ، اگرچه آزمایش های انجام شده و تفسیر مناسب کاملاً قابل اعتماد هستند. تولید کنندگان عمده GAC و همچنین شرکت هایی مانند شرکت TIGG که در تجهیزات GAC تخصص دارند ، یک نکته مهم در ارزیابی بسیار مهم این است که GAC های مختلف برای کاربردهای مختلف دارای راندمانهای مختلفی هستند. بنابراین ، آزمایش ، جستجوی ادبیات یا پیش بینی رایانه مبتنی بر GAC خاص ، لزوماً عملکردی را که از GAC دیگری پیش بینی می شود ، توصیف نمی کند. قیمت خوانندگان قدردانی می کنند که ، در حالی که مورد غفلت واقع نمی شوند ، قیمت کربن های فعال شده با دانه به ندرت عامل اصلی در انتخاب جاذب است. GAC های کارآیی ، کیفیت ، منابع و قیمت های متنوع در بازار موجود هستند. قیمت هر پوند یا هر فوت مکعب باید از نظر اثرگذاری تفسیر شود. به نوبه خود ، اثربخشی هزینه ممکن است هم با GAC و هم با جذب کننده کاربردی مرتبط باشد ، زیرا حتی GAC بهینه نیز بر یک طراحی جاذب ناقص غلبه نخواهد کرد. ما امیدواریم که برخی از نظرات در این راهنما در انتخاب مقرون به صرفه ترین جاذب کمک کند.