کربن حل شده برای چندین سال در حوضه های آب شور و آب شیرین برای اهداف مختلفی استفاده می شود.

کربن فعال چیست؟

کربن فعال را کربن اکتیو یا زغال فعال نیز می نامند. کربن فعال شکلی از کربن است که برای متخلخل‌تر کردن آن فرآوری می‌شود و در نتیجه سطح بیشتری برای تحریک یا واکنش‌های شیمیایی در دسترس است.

کربن تولید شده از کربن که زغال سنگ است ساخته می شود. دو نوع متداول آن قیری و لیگنیت است. شکل دیگری که از زغال سنگ ساخته می شود، روی با پایه نارگیل است.

کربن تشکیل شده به 3 شکل آلی، غلات و نشاسته پردازش می شود. دانه ها بیشتر در فیلترهای آکواریوم استفاده می شوند.

چه چیزی کربن را فعال می کند؟

استفاده از کربنی که در آب دریا وجود دارد، نوعی فیلتراسیون شیمیایی در نظر گرفته می شود. با جذب کربن، رهاسازی مواد زائد، حذف gelbstoff (ترکیباتی که آب را در آکواریوم‌های زرد می‌آورند)، مولکول‌های آلی بزرگ، داروها، کلر، سموم و همچنین مواد شیمیایی و ترکیبات کار می‌کند. خیلی بیشتر از آب، اسکن پروتئین یا ترکیبی از آن رفلکس ها را نمی توان حذف کرد.

کربن فعال همچنین می تواند عناصر کمیاب و مواد معدنی را که برای ماهی ها، آنچوی ها و مرجان ها مهم هستند حذف کند.

نیویورک (رویترز هلث) - یک مطالعه جدید نشان می دهد که استفاده از کربن فعال در آکواریوم های دریایی می تواند باعث سردرد و آب مروارید شود (که بیشتر در ماهی های خانواده ستون فقرات دیده می شود). با استفاده از عناصر کمیاب در آکواریوم می توان از این امر جلوگیری کرد.

با توجه به مساحت سطح بزرگ آن در هر حجم کربن فعال نیز سیستم بیولوژیکی خوبی را تشکیل می دهد.

فیبر کربن هنوز به تنهایی در فیلترهای لوله کربنی استفاده می شود که نتایج خوبی دارد. هنگامی که کربن فعال در فیلتر قرار می گیرد، سطل به عنوان فیلتر بیولوژیکی نیز استفاده می شود.

روش فیلتر با استفاده از کربن فعال

برای اینکه کربن موثر باشد، آب از روی مواد کربنی عبور می کند. کربن فعال در برخی از سیستم های فیلتر آکواریوم استفاده می شود. همانطور که قبلا ذکر شد، کربن تشکیل شده را می توان در یک یا چند اتاق از فیلتر موزه یا لوله کربن قرار داد. لنت های جایگزین فیلتر در اکثر فیلترهای آتش نشانی شامل کربن در پنل می باشد. کربن را می توان در مخزن فیلتر رطوبت / خشک پخش کرد (کربن پلت شده در اینجا بهتر عمل می کند). کیسه های توری را نیز می توان با کربن پر کرد و در یک پمپ در منطقه جریان آب آکواریوم قرار داد.

هر چند وقت یکبار باید از کربن استفاده کرد؟

دو نگرانی عمده در مورد استفاده از کربن در یک سیستم فاضلاب این است که کربن باید به داخل آکواریوم جریان یابد و عناصر کمیاب مورد نیاز صخره ها، به ویژه مرجان ها را حذف می کند.

توقف فسفات

در مورد فسفات فسفات، شما می خواهید این عنصر را از ظرف خود حذف کنید، نه اینکه آن را اضافه کنید. غلظت بالای فسفر در آکواریوم های نمکی می تواند منجر به رشد مو شود که به سختی از بین می رود، و از آنجایی که برخی از رگ های کربنی می توانند فسفر را در آکواریوم شسته کنند، باید کربنی را که استفاده می کنید یا استفاده می کنید، برای زهکشی آزمایش کنید. اگر ردپای مرتبطی پیدا کردید، می توانید با استفاده از محصولات Phattipat یا روش ودکا، به برند دیگری تغییر دهید یا خمیر را از سیستم خود حذف کنید.

جذب عناصر

در طول سالیان متمادی در میان پرورش دهندگان ماهی در مورد اینکه آیا باید کربن را به صورت متوالی در صورت نیاز یا حتی اصلاً استفاده کنید، اختلاف نظر وجود داشته است. گرایش به سمت استفاده از کربن تنها زمانی وجود دارد که دلیل واقعی برای تضمین استفاده از آن وجود داشته باشد زیرا یک سیستم بهداشتی خاص با اسکنرهای پروتئین کافی لازم نیست. نتایج آزمایش جذب ید ریچارد هارکر او را به این نتیجه رساند که «مصرف کربن تأثیر کمی بر غلظت ید دارد و استفاده غیرفعال کربن تأثیر کمتری نسبت به مصرف فعال بر سطوح ید ندارد». نتیجه گیری ما در اینجا این است که اگر تصمیم دارید از کربن فعال به طور منظم استفاده کنید و نگران از دست دادن احتمالی عناصر کمیاب هستید، مقداری افزودنی را به همراه کربن فعال اضافه کنید.جریان فعال و همچنین عبور آب از کربن برای مدت کوتاهی زمان قبل و بعد از افزودن دارو به آن اضافه می شود تا بتواند توسط صخره ها و زندگی غیر کربنی جذب شود.

چه مقدار کربن مصرف می شود؟

بیشتر همیشه بهترین نیست و استفاده از حداقل مقادیر کربن توصیه می شود. اجماع کلی در اینجا این است که مقدار کربن حدود 3 لیتر در هر کالری وزن واقعی آب شیرین باید برای حفظ یک مخزن نمک یا مرجان کافی باشد.

هر چند وقت یکبار کربن تغییر می کند؟

مانند ترکیبات جاذب بیشتر، کربن می تواند به همان اندازه که در خود نگه دارد جذب کند. وقتی تا حد امکان گرفته شود، خسته می شود، یعنی نمی تواند چیزی بیشتر جذب کند. به همین دلیل، برای استفاده مجدد نیاز به تعویض و جایگزینی یا بازیافت دارد. همه آکواریوم ها یکسان کار نمی کنند، بنابراین برنامه ریزی برای تغییر این کربن چیزی است که باید خودتان فکر کنید. از نظر بصری، می دانید که این زمانی است که آب آکواریوم شروع به زرد شدن می کند، اما راه هایی برای آزمایش آن نیز وجود دارد. نکته اصلی این است که بهتر است از مقادیر کم که بیشتر تغییر می کنند استفاده کنید. در نظر گرفتن؛ اگر آب شما بسیار زرد است، تمام کربن را خیلی سریع تغییر ندهید، زیرا می تواند مرجان ها را به گرد و غبار بیش از حد پراکنده کند که می تواند باعث آسیب و مرگ مرجان شود.

صفر تا صد کاربردهای کربن فعال

کربن اکتیو

کربن اکتیو که زغال فعال نیز نامیده می شود، شکلی از کربن با مقادیر کم و کم اثر است که باعث افزایش سطح منافذ برای جذب یا واکنش های شیمیایی می شود.

به دلیل درجه بالایی از ظرافت، سطح یک گرم کربن فعال بیش از 3000 متر مربع (32000 فوت مربع) است، همانطور که توسط جذب گاز تعیین می شود. سطوح فعال سازی کافی برای کاربردهای مفید تنها با سطوح بالای سطح قابل دستیابی است. علاوه بر این، درمان شیمیایی اغلب خواص جذب را افزایش می دهد.

کربن فعال معمولا از زغال چوب به دست می آید. هنگامی که از زغال سنگ به دست می آید، کربن فعال نامیده می شود. کک از کک فعال گرفته می شود.

کاربرد کربن اکتیو

·        در ذخیره سازی متان و هیدروژن

·        تصفیه هوا

·        بازیافت حلال

·        کافئین زدایی

·        تصفیه طلا

·        استخراج فلزات

·        تصفیه آب

·        داروسازی

·        تصفیه فاضلاب

·        فیلترهای هوا در ماسک ها

·        فیلترها در هوای فشرده

·        استفاده جهت سفید کردن دندان ها

·        تولید کلرید هیدروژن و بسیاری از کاربردهای دیگر...

کاربرد صنعتی کربن اکتیو

یک کاربرد صنعتی عمده شامل استفاده از کربن فعال در تکمیل فلز برای خالص سازی محلول های آبکاری است. به عنوان مثال، این روش اصلی تصفیه برای حذف ناخالصی های آلی از محلول های آبکاری نیکل درخشان است. انواع مختلفی از مواد شیمیایی آلی برای بهبود خواص رسوبی آنها و افزایش خواصی مانند براقیت، صافی، انعطاف پذیری و غیره اضافه می شود.

به دلیل عبور جریان مستقیم و واکنش های الکترولیتی اکسیداسیون آندی و احیای کاتدی، افزودنی های آلی محصولات شکست ناخواسته تولید می کنند. در مخلوط تجمع بیش از حد آنها می تواند بر کیفیت آبکاری و خواص فیزیکی فلز تأثیر منفی بگذارد.  تصفیه به وسیله کربن اکتیو چنین ناخالصی ها را حذف می کند و عملکرد آبکاری را به سطح مورد نظر باز می گرداند.

شیمی تجزیه کربن فعال

کربن فعال در ترکیب 50 درصد وزنی با سلیت، فاز ساکن در جداسازی کروماتوگرافی کم فشار کربوهیدرات ها (مونو، دی، تری ساکاریدها) با استفاده از محلول اتانول (5-50 درصد) به عنوان فاز متحرک استفاده می شود.

کربن اکتیو جهت استخراج داروهای ضد انعقاد خوراکی مستقیم (DOACs) مانند دابیگاتران، آپیکسابان، ریواروکسابان و ادوکسابان از نمونه های پلاسمای خون مفید است. برای این منظور، آن را به "مینیتابل" فرموله می کنند، که هر کدام حاوی 5 میلی گرم کربن فعال برای تصفیه 1 میلی لیتر از نمونه های DOAC است.

از آنجایی که این کربن فعال هیچ تاثیری بر فاکتورهای انعقاد خون، هپارین یا سایر داروهای ضد انعقاد ندارد، به نمونه پلاسما اجازه می دهد تا از نظر ناهنجاری هایی که در غیر این صورت تحت تأثیر DOAC ها قرار می گیرند، تجزیه و تحلیل شود.

کربن اکتیو در محیط زیست

جذب کربن کاربردهای زیادی در حذف آلاینده‌ها از جریان‌های هوا یا آب، هم در صحرایی و هم در فرآیندهای صنعتی دارد، مانند:

تمیز کردن

تصفیه آب های زیرزمینی

کار تصفیه آب آشامیدنی

تصفیه هوا

ترکیبات آلی فرار با رنگ آمیزی، تمیز کردن خشک، عملیات پخش بنزین و سایر فرآیندها جذب می شوند.

بازیابی ترکیبات آلی فرار از بسته بندی انعطاف پذیر، تبدیل، پوشش دهی و سایر فرآیندها (سیستم بازیابی حلال، SRU).

در طول اجرای اولیه قانون آب آشامیدنی ایمن در سال 1974 در ایالات متحده، مقامات EPA قانونی را ایجاد کردند که در آن سیستم‌های تصفیه آب آشامیدنی را ملزم به استفاده از کربن فعال دانه‌ای می‌کرد. به دلیل هزینه بالای آن، قانون به اصطلاح GAC با مخالفت شدید صنعت تامین آب در سراسر کشور، از جمله بزرگترین شرکت های آب در کالیفرنیا مواجه شد. بنابراین آژانس این قانون را لغو کرد.

فیلتراسیون کربن اکتیو به دلیل ماهیت چند عملکردی آن یک روش موثر تصفیه آب است. انواع خاصی از روش ها و تجهیزات فیلتراسیون کربن فعال وجود دارد که بسته به آلاینده های درگیر، نشان داده شده است.

از کربن فعال برای اندازه گیری غلظت رادون در هوا نیز استفاده می شود.

کاربرد کربن اکتیو در صنعت کشاورزی

کربن فعال (زغال چوب) یک ماده مجاز است که توسط کشاورزان ارگانیک در تولید دام و دامداری استفاده می شود. در تولیدات دامی به عنوان حشره کش، افزودنی خوراک دام، کمک فرآوری، مواد غیر کشاورزی و ضدعفونی کننده استفاده می شود. در شراب سازی ارگانیک، کربن فعال مجاز است به عنوان یک عامل پردازش برای جذب رنگدانه های قهوه ای از تفاله انگور سفید استفاده شود. گاهی اوقات به عنوان بیوچار استفاده می شود.

کاربرد پزشکی کربن فعال

زغال فعال برای درمان مسمومیت و مصرف بیش از حد پس از مصرف خوراکی استفاده می شود. در بسیاری از کشورها، قرص یا کپسول کربن فعال به عنوان دارویی بدون نسخه برای درمان اسهال، سوء هاضمه و نفخ استفاده می شود.

کربن اکتیو هیچ اثری بر گاز روده و اسهال ندارد و اگر مسمومیت ناشی از مصرف مواد خورنده، اسید بوریک، فرآورده های نفتی و به ویژه اسیدهای قوی باشد یا در برابر مواد قلیایی، سیانید، سم آهن بی اثر باشد، عموماً از نظر بالینی بی اثر است.

 لیتیوم، آرسنیک، متانول، اتانول یا اتیلن گلیکول، کربن فعال مانع از جذب این مواد شیمیایی در بدن انسان نمی شود. کربن اکتیو در فهرست داروهای ضروری سازمان جهانی بهداشت قرار دارد که ایمن ترین و مؤثرترین داروهای مورد نیاز سیستم بهداشتی هستند.

استفاده نادرست از کربن فعال (مثلاً در ریه ها) منجر به آسپیراسیون ریوی می شود که در صورت عدم شروع فوری درمان پزشکی، گاهی می تواند کشنده باشد.

تصفیه مقطر با کربن فعال

فیلتر کربن فعال (فیلتر AC) را می توان برای فیلتر کردن ناخالصی های آلی موجود در ودکا و ویسکی استفاده کرد که می تواند بر رنگ، طعم و بو تأثیر بگذارد. عبور دادن یک ودکای ناخالص ارگانیک از فیلتر کربن فعال با سرعت جریان مناسب باعث ایجاد محتوای الکل یکنواخت و افزایش قابل توجهی خلوص آلی در ودکا می شود که بر اساس بو و مزه قضاوت می شود.

ذخیره سازی سوخت توسط کربن فعال

توانایی کربن های فعال مختلف برای ذخیره گاز طبیعی و گاز هیدروژن در حال آزمایش است. مواد متخلخل به عنوان اسفنج برای گازهای مختلف عمل می کنند. گاز از طریق نیروهای واندروالس به ماده کربن جذب می شود. برخی از کربن ها قادر به دستیابی به انرژی پیوند 5-10 کیلوژول در هر مول هستند. سپس گاز را می توان در معرض دماهای بالا قرار داد و برای کار بیشتر احتراق کرد، یا در مورد گاز هیدروژن استخراج شده برای استفاده در پیل سوختی هیدروژنی.

 ذخیره سازی گاز در کربن فعال یک روش ذخیره سازی گاز جذاب است زیرا گاز را می توان در یک محیط کم فشار، کم جرم و حجم کم ذخیره کرد که بسیار بادوام تر از مخازن تحت فشار بزرگ در خودروها است.

 وزارت انرژی ایالات متحده اهدافی را در زمینه تحقیق و توسعه مواد کربنی متخلخل نانویی مشخص کرده است.

کربن فعال در تصفیه گاز

فیلترهای کربن فعال معمولاً در تصفیه هوا و گاز فشرده برای حذف بخارات روغن، بو و سایر هیدروکربن ها از هوا استفاده می شوند. رایج‌ترین طرح‌ها از اصل فیلتراسیون 1 مرحله‌ای یا 2 مرحله‌ای استفاده می‌کنند که در آن کربن فعال در محیط فیلتر تعبیه شده است.

فیلترهای کربن فعال برای حفظ گازهای رادیواکتیو در هوای خلاء از کندانسورهای توربین راکتور آب جوش هسته ای استفاده می شود. بسترهای زغال سنگ بزرگ این گازها را جذب می کنند و در حالی که به سرعت به گونه های جامد غیر رادیواکتیو تجزیه می شوند، آنها را حفظ می کنند. جامدات در ذرات زغال سنگ محبوس می شوند، در حالی که هوای فیلتر شده از آن عبور می کند.

کربن اکتیو در تصفیه شیمیایی

کربن فعال معمولاً در مقیاس آزمایشگاهی برای خالص سازی محلول های مولکول های آلی حاوی ناخالصی های آلی رنگی ناخواسته استفاده می شود.

فیلتراسیون روی کربن فعال به طور گسترده در فرآیندهای شیمیایی و دارویی خوب برای همین منظور استفاده می شود. کربن یا به محلول اضافه می شود و سپس فیلتر می شود یا در یک فیلتر ته نشین می شود.

کربن اکتیو در شستشوی جیوه

کربن فعال، اغلب با گوگرد یا ید، به طور گسترده برای به دام انداختن انتشار جیوه از نیروگاه های زغال سنگ، زباله سوزهای پزشکی و چاه های گاز طبیعی استفاده می شود.

از آنجایی که اغلب بازیافت نمی شود، کربن فعال مملو از جیوه یک معضل دفع را ایجاد می کند. اگر کربن اکتیو حاوی کمتر از 260 پی پی ام جیوه باشد، قوانین فدرال ایالات متحده اجازه می دهد تا آن را برای دفن زباله بی حرکت (مثلاً در بتن محصور شده است) استفاده شود. با این حال، پسماندهای با بیش از 260 پی پی ام در زیرمجموعه با جیوه بالا در نظر گرفته می شوند و از دفن زباله (قوانین محدودیت زمین) منع می شوند. این مواد اکنون در انبارها و معادن عمیق متروکه با نرخ تخمینی 100 تن در سال انباشته می شود.

رزین تبادل یونی چیست؟

 تعریف رزین تبادل یونی

رزین تبادل یونی یک فرآیند شیمیایی است که در آن یون ها بین دو محلول الکترولیت یا بین یک محلول الکترولیت و یک ساختار ماتریکس جامد که به عنوان پلیمر تبادل یونی شناخته می شود، مبادله می شود. هنگامی که محلول الکترولیت با پلیمر یا رزین واکنش می دهد، یون های محلول به دام می افتند و به بستر جامد متصل می شوند که به نوبه خود چندین یون از همان بار را آزاد می کند. تبادل کاتیونی زمانی اتفاق می‌افتد که ذرات با بار مثبت مبادله می‌شوند، در حالی که تبادل آنیون زمانی رخ می‌دهد که ذرات با بار منفی مبادله شوند.

تصفیه آب صنعتی می تواند در محیط های طبیعی از طریق مواد معدنی آلومینوسیلیکات معروف به زئولیت ها که در خاک رس یافت می شود، رخ دهد. سطح تبادل کاتیونی که در خاک رخ می دهد می تواند به عنوان شاخصی از توانایی خاک در حفظ عناصر غذایی استفاده شود. همچنین عامل مهمی در تعیین خلوص آب های زیرزمینی است.

در زمینه های صنعتی، تبادل یونی از طریق استفاده از پلیمرهای آلی مصنوعی انجام می شود. یک پلیمر تبادل یونی را می توان برای فیلتر کردن یون های خاص از یک محلول ساخت. چهار نوع اصلی از رزین سختی گیر وجود دارد که میل ترکیبی و خواص شیمیایی متفاوتی دارند: رزین های آنیونی پایه قوی، رزین های آنیونی پایه ضعیف، رزین های کاتیونی اسیدی قوی و رزین های کاتیونی اسیدی ضعیف.

تصفیه آب