المقدمة

الكربون المنشط هو المصطلح العام المستخدم لوصف مجموعة من الممتصات الكربونية الكائنة في هيئة بلورية محكمة مع بنيةمسامية داخلية مطورة بشكل ممتد. يتم استخدام العديد من المواد الأساسية لصنع الكربون المنشط. الأكثر شيوعا من هذه المواد هي الخشب والفحم والليغنيت وقشرة جوز الهند. لأغراض الشرب، تعتبر قشرة جوز الهند مادة أساسية مثالية لأنها صلبة مقارنة بالخشب. يكون الكربون المعتمد على قشرة جوز الهند في الغالب على هيئة صغيرة جداً، وهو مناسب تمامًا للامتصاص الكيميائي العضوي، بما في ذلك المواد الكيميائية العضوية المتطايرة بينما يتمتع بقدرات أعلى لخفض الكلور. ومن المعروف أن قشرة جوز الهند الكربون تجعل طعم الماء أكثر حلاوة.

عملية التنشيط: عملية التنشيط والتحكم الجيد في العمليات هما أمران لا غنى عنهم لتصنيع كربون نشط ذي جودة جيدة والذي يمنح مستوى عالياً من المسامية. تشتمل عملية التنشيط على أول عملية كربنة للقشرة، والتي يتم تحقيقها عن طريق التسخين البطيء بدون الأكسجين لتكوين كتلة كربونية مليئة بمسام صغيرة. ثم يتم تنشيط هذه المادة الأساسية المتفحمة عند درجة حرارة عالية (1100 درجة مئوية) في وجود البخار مع تنظيم الأكسجين ومستويات ثاني أكسيد الكربون. إن درجة حرارة التنشيط ومقدار التنشيط (الوقت) مهمان لإنشاء شبكة مسام داخلية ولإيصال بعض كيمياء السطح (مجموعة وظيفية) داخل كل جسيم من الكربون. في داخلها، تعطي عملية التنشيط الكلية للكربون خصائص الامتصاص الفريدة لإزالة الشوائب. ويمكّننا هذا التحكم الكلي من إنتاج نوعية جيدة من الكربون المنشط بصفة مستمرة.

ماهية عمل الفحم المنشط

الكربون النشط على درجة كبيرة من المسامية ويمتلك مساحة سطح كبيرة جداً. والسبب في أن الكربون النشط ممتص وفعال هو أنه يمتلك عددا كبيرا من المسام الغائرة. وهذا يوفر مساحة سطح كبيرة بالنسبة لحجم جسيم الكربون الفعلي وسطحه الخارجي المرئي. نسبة تقريبية هي 1 جرام = 100 متر مربع من مساحة السطح. الجاذبية الجزيئية في المسام الصغيرة تتسبب في عمل قوى امتصاص. يتم امتصاص جزيئات الشوائب في الماء على سطح الكربون المنشط إما عن طريق الجاذبية الفيزيائية أو الكيميائية. هناك سببان رئيسيان وراء امتصاص المواد الكيميائية للكربون المنشط:

• ” كاره” للماء
• الجذب للكربون المنشط

يعمل امتصاص الكربون النشط من خلال ثلاث خطوات أساسية:

• تمتص المواد إلى السطح الخارجي لسطح الكربون،
• تنتقل المواد إلى المسام الكربونية
• تمتص المواد إلى الجدران الداخلية للكربون. العديد من المركبات العضوية مثل المذيبات الكلورية وغير الكلورية، المبيدات الحشرية، الميثانات ثلاثية الهالوجين، المركبات العضوية المتطايرة يتم امتصاصها إلى المسام الداخلية. الفحم المنشط له فاعلية أيضاً في إزالة الكلور وله فعالية نسبية في إزالة بعض المعادن الثقيلة.

خصائص هامة للفحم النشط

رقم اليود ومساحة السطح وحجم المسام وتوزيعات حجم الجسيمات هي المعلمات الرئيسية للامتصاص الفعال للكربون المنشط. يحتوي الكاربون الممتاز على حد أدنى من اليود يبلغ 1100، ومحتوى الرماد أقل من 3٪ والكثافة الكلية 0.45g / ml

خصائص الفحم النشط طبقاً للجمعية الأمريكية لاختبار المواد

خصائص الامتصاص

عادة ما يمكن قياس فعالية الفحم النشط بكمية المواد الكيميائية الاختبارية التي يمكن امتصاصها في وزن الفحم النشط المستخدم.

الكربون المنشط عند استخدامه لترشيح الهواء والغازات، وعادة ما تكون مادة الاختبار المستخدمة هي رابع كلوريد الكربون، والمسمى عادةً بـ CTC وعندما يستخدم في ترشيح الماء والسوائل، تكون المواد الكيميائية المستخدمة هي اليود أو الميثيلين الأزرق مخلوط بالماء.