انواع کربن فعال

• کربن فعال گرانول (Granular Activated Carbon)
• کربن فعال پودری (Powdered Activated Carbon)
• کربن فعال میله ای (Extruded Activated Carbon)

مقدمه

کربن فعال (Activated Carbon) یا زغال فعال، ماده‌ای با ساختار بسیار متخلخل است که توانایی جذب فوق‌العاده‌ای دارد. این ماده از منابع کربنی طبیعی مانند پوسته نارگیل، زغال سنگ، چوب و حتی پسماندهای گیاهی تولید می‌شود. خاصیت جذب بالا باعث شده کربن فعال در صنایع مختلفی مانند تصفیه آب و هوا، داروسازی، صنایع غذایی، شیمیایی و حتی پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.

اما نکته مهم این است که کربن فعال تنها یک نوع ندارد؛ بسته به نوع ماده اولیه و روش تولید، انواع مختلفی از آن وجود دارد که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در این مقاله با انواع کربن فعال، تفاوت‌ها و کاربردهایشان آشنا می‌شویم.

---

۱. کربن فعال پودری (Powdered Activated Carbon – PAC)

ویژگی‌ها

کربن فعال پودری دارای اندازه ذرات بسیار ریز (کمتر از 0.18 میلی‌متر) است. این نوع کربن معمولاً سطح ویژه بالایی دارد و به دلیل ریزدانه بودن، سرعت جذب بالایی از خود نشان می‌دهد.

روش تولید

کربن فعال پودری معمولاً از چوب یا پوسته نارگیل به روش فعال‌سازی شیمیایی یا حرارتی تولید می‌شود. در این فرآیند مواد اولیه در حضور بخار یا دی‌اکسیدکربن در دمای بالا (حدود 800 تا 1000 درجه سانتی‌گراد) فعال می‌شوند تا حفرات درونی گسترده‌ای ایجاد شود.

کاربردها

• تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب

• حذف رنگ، بو و طعم نامطلوب از مایعات

• استفاده در صنایع غذایی برای رنگ‌زدایی (مانند قند و شکر)

• جذب آلاینده‌های آلی در صنایع شیمیایی

مزایا

• جذب سریع آلاینده‌ها

• هزینه نسبتاً پایین تولید

• قابلیت استفاده در فرآیندهای پیوسته تصفیه

---

۲. کربن فعال گرانولی (Granular Activated Carbon – GAC)

ویژگی‌ها

کربن فعال گرانولی به صورت دانه‌هایی با اندازه‌های بین 0.2 تا 5 میلی‌متر تولید می‌شود. برخلاف نوع پودری، این نوع کربن قابلیت استفاده چندباره و احیا شدن دارد.

روش تولید

معمولاً از مواد اولیه سخت مانند زغال سنگ یا پوسته نارگیل ساخته می‌شود. پس از فعال‌سازی، دانه‌های گرانولی با حفرات درونی زیاد به دست می‌آیند که برای تصفیه جریان‌های مایع و گاز بسیار مؤثرند.

کاربردها

• فیلترهای تصفیه آب خانگی و صنعتی

• تصفیه هوا در سیستم‌های تهویه

• حذف ترکیبات آلی فرار (VOC)

• بازیابی حلال‌ها و کنترل بو

مزایا

• دوام بالا و امکان احیا

• افت فشار کم در سیستم‌های فیلتراسیون

• مناسب برای کاربردهای پیوسته و صنعتی

---

۳. کربن فعال ستونی یا اکسترود شده (Extruded Activated Carbon – EAC)

ویژگی‌ها

این نوع کربن به شکل استوانه‌های کوچک (Pellet) تولید می‌شود و معمولاً از ترکیب پودر کربن با چسب و سپس اکسترود کردن آن ساخته می‌شود. اندازه استوانه‌ها معمولاً بین 1 تا 5 میلی‌متر است.

کاربردها

• سیستم‌های تصفیه هوا و گاز

• حذف ترکیبات سولفوری، آمونیاک و گازهای سمی

• صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها

مزایا

• استحکام مکانیکی بالا

• مقاومت در برابر سایش

• افت فشار بسیار کم در عبور جریان هوا یا گاز

---

۴. کربن فعال آغشته‌شده (Impregnated Activated Carbon)

ویژگی‌ها

در این نوع، سطح کربن فعال با مواد شیمیایی مانند نقره، ید، پتاسیم پرمنگنات یا گوگرد آغشته می‌شود تا ویژگی جذب انتخابی برای آلاینده‌های خاص پیدا کند.

کاربردها

• حذف گازهای سمی مانند کلر، فرمالدهید و سولفید هیدروژن

• ماسک‌های تنفسی و فیلترهای نظامی

• تصفیه هوا در اتاق‌های عمل یا آزمایشگاه‌ها

مزایا

• توانایی جذب اختصاصی

• کارایی بالا در شرایط خاص

• مناسب برای محیط‌های با خطر آلودگی شیمیایی

---

۵. کربن فعال الیافی (Activated Carbon Fiber – ACF)

ویژگی‌ها

کربن فعال الیافی از مواد اولیه‌ای مانند الیاف کربنی، پلی‌اکریلونیتریل (PAN) یا سلولز تولید می‌شود. این نوع کربن دارای قطر بسیار کم و سطح ویژه فوق‌العاده بالا (تا 2000 m²/g) است.

کاربردها

• ماسک‌های فیلتردار و فیلترهای هوای پزشکی

• تصفیه دقیق هوا در صنایع الکترونیک

• جذب بخارات آلی و فلزات سنگین

• استفاده در فناوری نانو و الکترودها

مزایا

• جذب سریع‌تر نسبت به انواع دیگر

• وزن کم و انعطاف‌پذیری بالا

• عملکرد مؤثر حتی در غلظت‌های پایین آلاینده

Activated Carbon Derived From OPEFB by One Step Steam Activation and Its Application for Dye Adsorption Kinetics and Isothermal Studies

---

۶. کربن فعال بیولوژیکی (Biological Activated Carbon – BAC)

ویژگی‌ها

این نوع کربن ترکیبی از کربن فعال و لایه‌ای از میکروارگانیسم‌های مفید است که به سطح آن چسبیده‌اند. در نتیجه، جذب فیزیکی و تجزیه زیستی همزمان انجام می‌شود.

کاربردها

• تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب شهری

• حذف مواد آلی قابل تجزیه

• کاهش بوی نامطبوع آب

مزایا

• ترکیب جذب و تجزیه زیستی

• کاهش مصرف مواد شیمیایی

• طول عمر بیشتر نسبت به فیلترهای معمولی

---

تفاوت انواع کربن فعال از نظر عملکرد

---

انتخاب نوع مناسب کربن فعال

انتخاب نوع کربن فعال بستگی به نوع آلاینده، شرایط محیطی و هدف فرآیند دارد.

• برای تصفیه آب آشامیدنی معمولاً از نوع گرانولی یا پودری استفاده می‌شود.

• در تصفیه هوا و گازهای صنعتی، اکسترود شده یا آغشته‌شده کاربرد بیشتری دارد.

• برای کاربردهای دقیق‌تر مانند پزشکی یا الکترونیک، نوع الیافی بهترین گزینه است.

---

جمع‌بندی

کربن فعال یکی از مؤثرترین مواد جذب‌کننده در جهان است که به‌دلیل ساختار متخلخل و سطح وسیع، توانایی بالایی در حذف آلاینده‌ها دارد. هر نوع کربن فعال با توجه به روش تولید، اندازه ذرات و نوع ماده اولیه، عملکرد متفاوتی از خود نشان می‌دهد. شناخت دقیق انواع کربن فعال به صنایع مختلف کمک می‌کند تا گزینه مناسب را برای افزایش راندمان و کاهش هزینه‌ها انتخاب کنند.

در نهایت، می‌توان گفت که کربن فعال پلی میان علم، صنعت و محیط زیست است؛ ماده‌ای که نقش مهمی در حفظ سلامت انسان و پایداری محیط زندگی ما ایفا می‌کند.