آموزش ساخت کربن فعال به زبان ساده
کربن فعال ماده‌ای متخلخل است که برای به دست آوردن آن باید کربن را در محیط خلأ و بدون اکسیژن بسوزانند. خواص کربن فعال به دلیل داشتن منافذ ریز فراوان به‌دست‌آمده است. به دلیل کاربرد آن در حذف مواد شیمیایی و آلی و آلودگی‌ها از محیط، ساخت کربن فعال اهمیت ویژه‌ای دارد. ساخت کربن فعال از روش‌های مختلفی صورت می‌پذیرد. ساخت کربن فعال از این جهت که این ماده مصارف پزشکی و صنعتی خاصی دارد بسیار پراهمیت است. بنابراین روش های مختلفی برای ساخت کربن فعال پیشنهاد می‌شود. در ادامه به برخی خواص کربن اکتیو و نحوه ساخت کربن فعال و کاربردهای آن می‌پردازیم. کربن اکتیو در بازار موجود بوده و قیمت کربن فعال تا حدود زیادی به کیفیت و شرکت تولیدکننده‌اش بستگی دارد. خرید و فروش و ساخت کربن فعال توسط بسیاری از شرکت‌ها و تولید کنندگان مواد شیمیایی صورت می‌پذیرد.
نشریه علمی جهان شیمی فیزیک قبلا هم به بررسی کربن فعال و کاربرد های آن پرداخته است. در ادامه این مقاله با بررسی نحوه ساخت کربن فعال همراه ما باشید.
درباره کربن فعال و ساخت آن
کربن فعال ساختاری دارد که موجب شده این ماده مساحت بسیاری زیادی نسبت به حجم داشته باشد. کربن اکتیو شبکه ای متخلخل و میکروسکوپی دارد. این شبکه دارای فرایند جذب سطحی است. فرآیند ساخت کربن اکتیو از موادی صورت می گیرد که دارای کربن هستند. درواقع مواد با پایه کربنی تحت اتمسفر و فشار کنترل شده در کوره و به‌وسیله فرایند اصلاح فیزیکی و واپاشی حرارتی به کربن فعال تبدیل می شوند.
جهت ساخت کربن فعال می توان از مواد گوناگونی استفاده نمود. موادی همانند زغال سنگ، زغال چوب، چوب، پوست نارگیل، پوست گردو و … می توانند در ساخت کربن فعال به کار روند.
ساخت کربن فعال به دلیل ویژگی های جذبی، کاتالیستی و الکتروشیمیایی مختلف بسیار مهم است. در ادامه این مقاله جهان شیمی فیزیک سعی دارد تا شما را با کاربرد و نحوه ساخت کربن فعال آشنا کند. همراه ما باشید.
انواع کربن اکتیو
اگر به بازار خرد و فروش کربن اکتیو مراجعه نموده باشید، متوجه خواهید شد که انواع مختلفی از کربن فعال با قیمت های مختلف در بازار وجود دارد. علت گوناگونی انواع کربن اکتیو وجود تفاوت در ماده خام اولیه و روش سخت کربن فعال است. کربن های که به روش های خانگی تهیه می شوند اغلب از ماده اولیه زغال هستند.
درواقع ماده خام اولیه قبل از فعال کردن کربن قادر است تا بر خواص فیزیکی و مقدار فعال بودن کربن تاثیر بگذارد. تولید کربن فعال گاهی برای مصارف خاص تولید می شود. بنابراین ماده اولیه برای تولید آن باید مناسب باشد.
ساخت فیلتر کربن هوا و آب نمونه هایی از کاربرد کربن فعال هستند که در آن ها باید از کربن اکتیو با کیفیت استفاده شود. بنابراین برای ساخت کربن فعال بدین منظور، زغال را در یک محیط خلا قرار داده و ۶۰۰ الی ۹۰۰ درجه سانتی گراد به آن حرارت می دهند. سپس کربن را در معرض مواد شیمیایی مانند آرگون و نیتروژن می گذارند. دوباره کربن را در ۹۰۰ الی ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد حرارت داده و آن را در معرض اکسیژن و بخار قرار می دهند. با این روش منافذ ریز زیادی در کربن ایجاد شده و کربن فعال ساخته می شود.
مواد اولیه ساخت کربن فعال
- استفاده از زغال سنگ
- کاربرد کک نفتی
- استفاده از قیر
- قطران زغال سنگ
- به کاربردن ضایعات گیاهی
- استفاده از ضایعات کشاورزی مانند: پوست میوه، هسته میوه هایی مثل هسته زیتون و… .
- ساخت کربن اکتیو با استفاده از پوست نارگیل
اغلب کربن اکتیوی که برای صنایع سایشی استفاده می شود، از پوست نارگیل ساخته شده است. برای صنایع غیر سایشی می توان ساخت کربن اکتیو را از پوست بادام کوهی، هسته زردآلو، هسته هلو و پوست گردو انجام داد. کربن اکتیو ایجاد شده با این مواد دارای میکروتخلخل های زیادی است و از آن جهت جداسازی مواد آلی رقیق در آب استفاده می شود.
توجه شود که بالا بودن عدد ید این نوع کربن اکتیو نشان دهنده مساحت سطحی زیاد و قدرت جذب بالای آن است که این عالیست. ساخت کربن فعال با این نوع مواد گرد و غبار کمتری داشته و دارای مقاومت بالا و درجه سختی بالایی است.
ساخت کربن فعال با استفاده از زغال قیری
این نوع از کربن اکتیو دارای گستره وسیعی از تخلخل با اندازه های مختلف است. درواقع ساخت کربن فعال از این نوع به گونه‌ای است که آن را دارای تخلخل های بزرگ و کوچک نموده است. این نوع زغال اکتیو می تواند کاربرد گسترده ای در کلر زدایی و جداسازی مجموعه بزرگی از مواد آلاینده آلی و حتی ذرات بزرگ تر رنگ از آب داشته باشد.
دلایل ساخت کربن فعال
از کربن اکتیو به دلیل داشتن منافذ ریز زیاد و همین طور قدرت جذب مواد شیمیایی می توان به عنوان فیلتر در صنایع مختلف استفاده نمود. در دستگاه های تصفیه آب از زغال اکتیو برای از بین بردن کلر، طعم و مزه آب استفاده می شود. ساخت کربن فعال به دلیل استفاده در صنایع زیر صورت می پذیرد.
- کاربرد در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
- پزشکی
- صنایع نظامی
- کاربرد در ساخت فیلتر کربنی برای دستگاه های تصفیه آب
- فیلتر دستگاه تصفیه هوا
- استفاده در صنایع خودرو سازی
نحوه ساخت کربن فعال در خانه
حتی اگر تولید کربن فعال دشوار نباشد، باز هم به ابزار و مواد مناسب برای تولید آن نیاز خواهد بود. در ادامه به مراحل اساسی تولید کربن فعال اشاره شده است.
اول از همه به چوب یا برخی از الیاف گیاهی متراکم برای سوزاندن نیاز است. بدین منظور می توان از چوب سخت، نارگیل و هر چیزی استفاده کرد که متخلخل بوده و به خوبی هم می سوزد. قبل از سوزاندن اطمینان حاصل نمایید که مواد تا حد ممکن خشک هستند.
مواد را در قابلمه ای ریخته و رویش را بپوشانید. می توانید چند سوراخ تهویه در آن داشته باشید. اما جریان اکسیژن باید محدود باشد.
آتش را روشن کرده و قابلمه را روی آتش بگذارید. دما باید به قدری گرم باشد تا مواد درون قابلمه را بسوزاند. درواقع همه چیز به جز کربن باید سوزانده شود. این روند ممکن است ساعت ها طول بکشد. طی این مدت، دود و گاز از قابلمه خارج خواهد شد.
زغال که سرد شد آن را بشویید تا خاکستر و بقایای مواد دیگر از بین برود. سپس زغال را به صورت پودر در آورید. زغال چوب باید با مواد شیمیایی اشباع شود تا باعث افزایش اندازه منافذ گردد. تکه ها خیلی بزرگ مانع رسیدن به این هدف می شوند. قبل از اینکه این ترکیب را با چیز دیگری مخلوط کنید مطمئن شوید که زغال کاملاً خشک است.
مواد مورد نیاز در ساخت کربن فعال
در مرحله بعد ساخت کربن اکتیو خانگی به سفید کننده، کلرید کلسیم یا آب لیمو نیاز است. با این مواد می توان از زغال، کربن اکتیو ساخت. از بین این سه ماده، کلرید کلسیم را می توان از منابع طبیعی نیز تهیه نمود. به شرطی که برخی اقدامات امنیتی و مهم رعایت شوند..
برای ساخت کلرید کلسیم باید در فضای باز و یا تهویه مناسب کارشود. استفاده از عینک، دستکش ایمنی مقاوم در برابر اسیدها و سایر مواد شیمیایی و سایر وسایل محافظ نیز ازشروط تولید آن است. به جای کلرید کلسیم می توان از آبلیمو نیز استفاده نمود.
هیدروکلریک را درون لیوان شیشه ای ریخته و تا ۱/۴ ظرف پر کنید. پودر کربنات کلسیم را با احتیاط داخل اسید کلریدریک ریخته تا جایی که محلول حباب متوقف شود.
پس از پایان واکنش، محلول را از صافی رد کرده و سپس محلول را گرم کنید تا آب اضافی‌اش گرفته شود. پودری که باقی می‌ماند درواقع همان کلرید کلسیم است. زغال پودر شده مراحل قبلی را با ۷۵٪ آب ترکیب نمایید. به اندازه کافی از مخلوط بالا را در داخل زغال پودرشده بریزید تا زمانی که زغال به طور کامل پوشانده شود. زغال به همان صورت به مدت ۲۴ ساعت بماند. سپس مایع را از کربن خالی نموده و بشویید تا مواد شیمیایی باقی مانده حذف گردد.
تا جایی که می توانید آب را از آن خارج کنید. زغال چوب باید به گونه ای مرطوب باشد که به طور کامل اشباع شود.
در پایان زغال را مجدد در قابلمه فلزی قرار داده و بگذارید تا برای حدود ۳ ساعت بپزد. آتش باید به قدری داغ باشد که بتواند آب را بجوشاند. این دما برای تبدیل زغال چوب به کربن فعال مناسب خواهد بود.
فواید ساخت کربن فعال خوراکی یا میله ای
این نوع از کربن اکتیو را می توان در پزشکی و درمان به کار برد. البته منظور از خوراکی بودن آن این نیست که می توان آن را در وعده های غذایی جای داد. بلکه می توان از آن برای درمان استفاده نمود. این ماده می تواند مسمومیت ناشی از فلزات سنگین و جیوه و آمونیاک را با جذب آن ها در بدن برطرف نماید.
ساخت کربن فعال برای عرق گیری
ساخت کربن فعال خوراکی برای عرق گیری نیز صورت می پذیرد. از این ماده در ساخت فیلتر دستگاه های تقطیر و دستگاه های گلاب گیری استفاده می شود. خواص کربن اکتیو برای تصفیه آلودگی هوای شهر ها نیز ثابت شده است.
مهم ترین دلیل ساخت کربن فعال
- از کاربردی ترین مصارف کربن اکتیو در زندگی روزمره کاربرد در تصفیه آب است. در دستگاه های تصفیه آب خانگی، تصفیه آب های شهری، فیلتر های آکواریوم، تصفیه پساب کارخانه های مدرن و… از سیستم های دارای زغال اکتیو استفاده می شود.
- برخی از فرایند های تولید دارو هم توسط خاصیت تصفیه کنندگی زغال فعال عمل می کنند.
- ساخت کربن اکتیو جهت بازیافت عناصر و فلزات گران بها مانند طلا نیز کاربرد دارد.
- در فیلتر کارخانه های تولید کننده آب میوه نیز از این مواد استفاده می شود.
- در سیستم های تصفیه هوا و همین طور انواع خوشبو کننده ها نیز خواص زغال فعال به کار می رود.
- ساخت کربن اکتیو برای حذف رنگ های نامطلوب قند و شکر نیز صورت می پذیرد.
عوارض کربن اکتیو
کربن فعال ماده ای بی خطر بوده و بندرت عوارض جانبی خواهد داشت. اما از برخی عوارض جانبی ناخوشایند این ماده می توان به تهوع و استفراغ، یبوست و مدفوع سیاه اشاره نمود. کربن اکتیو قادر است علائم برخی بیماری ها مانند بیماری ژنتیکی نادر که روی پوست، روده و سیستم عصبی تأثیر می گذارد را بدتر کند.
کربن فعال معمولا برای بزرگسالان هنگام استفاده از طریق دهان در کوتاه مدت ایمن است. عوارض جانبی مصرف کربن اکتیو یبوست و مدفوع سیاه است.
عوارض جانبی جدی اما نادر مربوط به کند شدن یا انسداد روده، نارسایی ریه‌ها و کمبود آب بدن است. زغال اکتیو در بیشتر بزرگسالان وقتی روی زخم قرار می‌گیرد نیز احتمالا ایمن است.
هزینه و قیمت ساخت کربن فعال
قیمت ساخت کربن فعال می تواند به انواع آن وابسته باشد. کربن فعال انواع مختلفی مانند پودری و گرانولی و میله ای دارد. هر کدام از این انواع مراحل ساخت مشخصی داشته و کاربرد ویژه ای در صنایع مختلف دارند. بنابراین قیمت ساخت کربن فعال با توجه به انواع آن متفاوت خواهد بود.
خرید و فروش کربن فعال
خرید و فروش و ساخت کربن فعال توسط بسیاری از شرکت های ایرانی و خارجی صورت می پذیرد. این ماده به دلیل اینکه دوست دار محیط زیست است طرفداران زیادی نیز یافته است. کاربرد کربن فعال در صنایع مختلف موجب رونق خرید و فروش آن گشته است. خرید و فروش این ماده به صورت آنلاین و حضوری صورت می پذیرد. امروزه فروشگاه های اینترنتی آماده اند تا محصول مورد نظر را درب منزل به مصرف دهنده تحویل دهند.
سخن آخر
ساخت کربن فعال نیز مانند سایر ترکیبات و مواد شیمیایی دیگر با صرف هزینه انجام می پذیرد. بنابراین در مصرف و کاربرد درست آن باید دقت شود. از بلعیدن این ماده خودداری نمایید زیرا می تواند ترکیبات مفید بدن را نیز جذب نماید. در هنگام کار با مواد شیمیایی همواره از دستکش و ماسک استفاده نمایید. در نشریه علمی جهان شیمی فیزیک همراه ما باشید تا با بسیاری از ترکیبات صنعتی و شیمیایی پرمصرف آشنا شوید.
خیلی عالی.ساده روشن مفید.