کربن فعال چگونه تولید می شود؟
مواد شیمیایی تصفیه آب
21/09/1402
کاربرد هگزا متا فسفات سدیم
27/09/1402
کربن فعال یکی از مهمترین مواد شیمیایی است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. تولید کربن فعال از فرایند گرمایش مواد آلی مانند پوسته‌های میوه، چوب و ذغال استخراجی صورت می‌گیرد. در این فرایند، مواد آلی در یک محیط بی‌هوا با دمای بالا تجزیه می‌شوند و کربن با ساختار پوروس تولید می‌شود. سپس کربن تولید شده، با فرایند های شیمیایی و فرایند های فیزیکی دیگر، به کربن فعال تبدیل می‌شود. این کربن فعال به دلیل ساختار پوروس خود، بسیاری از کاربردهای مختلفی از جمله جذب گازهای آلاینده، تصفیه آب، تولید باتری ها و حتی در صنایع غذایی دارد.
تولید کربن فعال از چیست؟
کربن فعال یکی از مواد شیمیایی است که به دلیل خواص جذبی و جاذبیت بالا، در بسیاری از صنایع و فرآیندها به کار می‌رود. تولید کربن فعال از مراحل پیچیده‌ای عبور می‌کند. ابتدا مواد اولیه مانند پوسته‌های گیاهان، چوب یا پوست حیوانات با استفاده از روش‌های شیمیایی و حرارتی به کربن فعال تبدیل می‌شوند. سپس این مواد تحت عملیات فعال‌سازی قرار می‌گیرند تا سطح جاذبیت آن‌ها افزایش یابد. در نهایت، کربن فعال به اندازه کافی خشک شده و بسته‌بندی می‌شود تا بتواند به مصارف مختلف ارائه شود. از کاربردهای کربن فعال می‌توان به تصفیه آب و هوا، صنایع داروسازی، کنترل بوی نامطبوع، تصفیه گازها و مایعات، انتقال گازها و مایعات، و همچنین تولید انرژی از گازهای زائد اشاره کرد.
تولید کربن فعال: روش ها و فرایندهای تولید آن
روش های تولید کربن فعال شامل گرمایش مواد آلی در یک محیط بدون هوا و یا گرمایش آن ها در حضور گازهای شیمیایی است. در این فرایندها، مواد اولیه از اکسیداسیون جلوگیری می کنند و به کربن فعال تبدیل می شوند. همچنین، از روش های شیمیایی مانند تفاله بخشی، تحلیل اسیدی و یا افزودن مواد فعال سطحی نیز برای تولید کربن فعال استفاده می شود. این مواد نه تنها در تصفیه آب و هوا مورد استفاده قرار می گیرند، بلکه در صنایع داروسازی، مواد غذایی و حتی صنایع فلزی نیز کاربرد دارند.
استفاده از چوب و ضایعات چوبی برای تولید کربن فعال
برای تولید کربن فعال، ابتدا چوب یا ضایعات چوبی به صورت خرد شده و خشک شده می‌شود. سپس این مواد به دماهای بالا (بین 600-900 درجه سانتی گراد) در حضور گاز یا بخار اکسیژن کمتر، گرما داده می‌شود. این فرآیند، کربن‌های موجود در چوب را اکسیژن می‌زداید و یک ساختار مسامی را ایجاد می‌کند که باعث افزایش سطح واکنش کربن فعال می‌شود. سپس کربن فعال از این مواد خشک شده به دست می‌آید. این کربن فعال به دلیل ساختار مسامی‌اش، دارای سطحی بسیار بزرگ است که باعث می‌شود جاذبیت و واکنش با مواد آلی و آلاینده‌ها را افزایش دهد. استفاده از چوب و ضایعات چوبی برای تولید کربن فعال همچنین به عنوان یک روش پایدار و محیط‌زیستی شناخته شده است.
استفاده از پوست گوجه فرنگی و پوست برنج برای تولید کربن فعال
به منظور تولید کربن فعال از پوست گوجه فرنگی، ابتدا پوست‌ها را جمع‌آوری کرده و پس از شستشو و خشک کردن، آن‌ها را در یک محیط با دمای بالا قرار می‌دهند. سپس پوست‌ها را در یک محیطی که حاوی گاز‌هایی مانند دی‌اکسید کربن، هیدروژن یا متان است، حرارت می‌دهند تا اکسیژن از آن‌ها خارج شود و کربن فعال تولید شود. اما برای تولید کربن فعال از پوست برنج، ابتدا پوست‌ها را خرد کرده و سپس آن‌ها را در یک محیط با دمای بالا قرار می‌دهند تا کربن فعال تولید شود. این روش‌ها باعث می‌شود که مواد طبیعی که در حالت اولیه دور ریخته می‌شوند، به محصولات مفید و قابل استفاده تبدیل شوند.
استفاده از پوست مغز گردو و پوست هسته میوه‌ها برای تولید کربن فعال
فرایند تولید کربن فعال از این مواد طبیعی با یک فرایند شیمیایی و حرارتی به نام تجزیه از ترمیمی (Pyrolysis) انجام می‌شود. در این فرایند، مواد طبیعی یا زاید صنعتی در دما و فشار بالا تحت عدم اکسیژن تجزیه می‌شوند و به کربن فعال تبدیل می‌شوند. سپس، کربن فعال به صورت پودر یا گرانول به بازار عرضه می‌شود که برای مصارف مختلف از جمله تصفیه آب و هوا، تصفیه آب، صنایع داروسازی و صنایع غذایی استفاده می‌شود. استفاده از مواد طبیعی برای تولید کربن فعال همچنین به دلیل اینکه منابع تجدیدپذیر هستند، به حفظ محیط زیست و کاهش آلودگی هوا کمک می‌کند.
استفاده از مواد زاید و ضایعات کشاورزی برای تولید کربن فعال
این مواد ابتدا به خوبی شسته و سپس خشک شده و در دمای بالا و در حضور گازهای خاصی مانند دی‌اکسیدکربن، آب و بخار آب تحت فشار قرار می‌گیرند. سپس مواد خشک شده به دمای بالا (تا 800-700 درجه سانتی‌گراد) و در حضور گازهای اکسیداسیون قرار می‌گیرند تا کربن فعال تولید شود. این فرایند باعث تبدیل ساختار مواد زاید به یک جاذب قوی و با بازدهی بالا می‌شود.
نتیجه گیری
تولید کربن فعال نیازمند تکنولوژی های پیشرفته و دانش فنی است. با توجه به خواص جذبی و کاربردهای گسترده آن، تولید کربن فعال از اهمیت بالایی برخوردار است. اما نیازمندی های انرژی بالا و پیچیدگی فرآیند تولید، از چالش های اصلی این صنعت است.
