زغال فعال کربن اکتیو

زغال فعال کربن اکتیو
کربن فعال به گروهی از مواد اطلاق می‌شود که دارای مساحت سطح داخلی و تخلخل زیادی می باشند. توانایی جذب و نگهداری مایعات و گازهای شیمیائی را دارند.
کربن‌های اکتیو با توجه به قابلیت تصفیه گازها و مایعات در صنایع مختلف به عنوان جاذب کاربرد گسترده ای دارند.
زغال فعال  به ‌دلیل مساحت گسترده، ساختار حفره ای ، ظرفیت جذب بالا و همچنین قابلیت احیا یک ماده منحصر بفردی است.
منافذ کربن  اکتیو :
کارایی اصلی کربن اکتیو را منافذ به عهد دارند. منافذ در کربن‌ فعال شده دارای اندازه و شکل‌های متفاوتی می‌باشند.
دسته بندی  کربن اکتیو براساس منافذ:
ماکرومنافذ: دارای میانگین قطری بیشتر از ۵۰ نانومتر می‌باشند.
۲. مزومنافذ: دارای قطری برابر با ۲ الی ۵۰ نانومتر می‌باشند.
۳. میکرومنافذ: دارای قطری کمتر از ۲ نانومتر می‌باشند که خود نیز به سوپر و آلترا میکرو تقسیم می‌شوند.
بعضی از کربن فعال‌ها با توجه به نوع موادخام مصرفی، شکل منفذ موجود در کربن فعال تولید شده متفاوت می‌باشد.
مفهوم جذب به ‌وسیله کربن فعال شده :
جذب عبارت است از قرارگیری مولکول‌های گاز یا مایع از یک فاز در حال حرکت، بر روی سطح یک جسم جامد که این قرار گیری به کمک نیروی جاذبه مولکولی واندروالس صورت می پذیرد.
اتم‌های سطحی جسم جامد کربن فعال در مقایسه با اتم‌های داخلی دارای انرژی موازنه نشده‌ای می ‌باشند و مولکول‌های مواد خارجی سعی بر موازنه کردن این انرژی دارند لذا بر سطح کربن اکتیو جذب می‌شوند این مولکول‌ها لایه ای مواد خارجی بر روی سطح  کربن اکتیو جسم جامد تشکیل می‌دهند.
 ویژگی های جذبی و فیزیکی کربن اکتیو:
کربن اکتیو بر اساس نوع مواد اولیه و فنون به کار رفته در تولید آنها می تواند مختلف باشد
ویژگی های جذبی:
1- سطح:  با استفاده از  گاز N2 حدود منافذ سطحی زغال فعال شده را اندازه می گیرند.هر چه سطح زغال فعال شده بیشتر باشد، قسمتهای جاذب نیز بیشترمی باشد.
2- اندازه منافذ:  تعیین اندازه منافذ  کربن اکتیو  میتواند راهی مناسب برای تشخیص خصوصیات آن باشد.

 فعال سازی زغال کربن اکتیو

این روش بیشتر برای موادهای اولیه ای چون چوب نیم سوخته, زغال سنگ و پوست نارگیل که زغالی شده اند به کار می رود. فعال سازی در بازه دمایی 800 – 1100 درجه سانتیگراد و در حضور بخار انجام می شود.
در آغاز مواد زغالی با بخار به گاز تبدیل می شوند که به واکنش water-gaz معروف است:
 (C + H2o → CO + H2 – 175.440 KJ/(KgMol
این واکنش گرماگیر است و گرمای مورد نیاز توسط سوختن ناقص CO و H2 بصورت زیر تامین می شود:
 (2CO + O2 → 2CO2 + 393.790 KJ/(KgMol
(2H2 + O2 → 2H2O + 396.650 KJ/(KgMol
 در ضمن هوا به مقدار مورد نیاز وارد واکنش می شود تا زغال نسوزد.
زغال های فعال شده ی تولید شده توسط این روش معمولا دارای منافذ ریزند و برای جذب مواد از مایعات و گازها مناسبند.

 ویژگی های جذبی و فیزیکی زغال فعال

گونه های مختلفی از زغال های فعال شده با ویژگی های مشخص وجود دارند که خصوصیات هر یک از آنها بستگی به مواد اولیه و فنون به کا ر رفته در تولید آنها بستگی دارد. در انتخاب یک گونه زغال فعال شده, برای بهبود بخشیدن به فرایندها, نیاز به شناخت دقیق ویژگی های فیزیکی و جذبی مواد داریم.

ویژگی های جذبی زغال فعال

(1 سطح: با استفاده از N2 حدود منافذ سطحی زغال فعال شده را اندازه می گیرند.هر چه سطح زغال فعال شده بیشنر باشد, قسمتهای جاذب نیز بیشترند.
2) اندازه منافذ: تعیین اندازه های یک زغال فعال شده میتواند راهی مناسب برای تشخیص خصوصیات آن باشد.که در IUPAC منافذ بر اساس اندازه به صورت زیر دسته بندی شده اند:
Micropores r<1nm
Mesopores r 1-25nm
Micropores r>25
که mesopore ها برای جا به جایی و Micropore ها برای جذب مواد هستند.
3) تخلخل: یکی از راههای اندازه گیری میزان تخلخل در توده ای از زغال فعال شده , استفاده از میزان جذب CCl4 خالص در حالت گازی می باشد.

زغال فعال کربن اکتیو