سال‌هاست که از تکنیک‌های فیلتراسیون برای حذف کثیفی، زنگ‌زدگی و دیگر آلاینده‌ها از سیستم‌های آب فاضلاب استفاده می‌کنند. با پیشرفت تکنولوژی، کاربرد فیلتر کربن فعال تکامل‌یافته و در زمینه‌های صنعتی حضور پررنگی دارد. پس خوب است با عملکردهای مختلف فیلتر کربن فعال در زمینه‌های مختلف آشنا شوید و بدانید چگونه در تصفیه آب و هوا ایفای نقش می‌کند.
کربن اکتیو یا زغال فعال یکی از موادی بر پایه کربن است که هنگام قرار گرفتن در دمای خاص با برخی مواد شیمیایی ترکیب و فعال می‌شود.
از آنجایی‌که روی سطح آن سوراخ‌های ریز و درشت حضور دارد، سرعت جذب آن با مواد آلاینده بالاست و آب و هوا را از شر بسیاری از مواد شیمیایی مضر یا بی‌اثر خلاص می‌کند. البته کاربرد فیلتر کربن فعال تنها به نقطه محدود نمی‌شود، زیرا اثربخشی آن فراتر از این حرف‌هاست!
انواع فیلتر کربنی
فیلتر با کربن فعال دانه‌ای یکی از گزینه‌های اثبات‌شده برای حذف برخی مواد شیمیایی به‌ویژه مواد شیمیایی الی از آب است. این فیلتر همچنین می‌تواند در حذف مواد شیمیایی که به آب بوی یا مزه نامطلوب می‌دهد مؤثر باشد.
معمولاً این زغال از پوست نارگیل، چوب درختان یا برخی مواد پلاستیکی هنگام مواد روبه‌رو شدن با مواد شیمیایی مخصوص یا بخار آب در شرایط دمایی ایده‌آل تولید می‌شود که هنگام فعال‌سازی کربن روی سطح آن سوراخ‌های ریز و درشت شکل می‌گیرد.
این ترکیب امکان حذف مواد معلق را در آب و ترکیبات آلی فراهم می‌کند و با کمک روش‌های مختلفی می‌توان کربن فعال را برای حذف این آلاینده‌ها از آب استفاده‌کرد. از جمله رایج‌ترین روش کاربردی زغال فعال می‌توان به‌روش های فیزیکی اشاره کرد که به‌عنوان فیلتر عمل می‌کند و ذرات بزرگ و معلق به‌راحتی نمی‌توانند از سوراخ‌های ریز و درشت آن عبور کنند و داخل کربن به‌دام می‌افتند. در حالی‌که آب از آن عبور می‌کند.
امروزه از انواع فیلتر کربنی استفاده می‌کنند که رایج‌ترین آن‌ها به شرح زیر است:
فیلتر کربنی دانه‌ای
فیلترهای دانه یا همان گرانول با نام دانه‌های کربن شناخته می‌شوند که به‌دلیل درشت بودن دانه‌های قرار گرفته روی کربن و افزایش سطح تماس، امکان تصفیه آب کمتر را دارند. زیرا هر چقدر اندازه دانه‌ها بزرگ‌تر باشد عملکرد تصفیه ضعیف‌تر خواهد بود.
فیلتر کربنی بلوک
فیلتر کربن بلوک همان فیلتر کربن جامد است به‌صورت فیلتر رسوب‌گیر الیافی طراحی می‌شود و به‌صورت فشرده در قالب یک فیلتر استوانه‌ای در اختیار مخاطبین قرار می‌گیرد.
فیلتر کربنی پودر
فیلترهای پودری یکی از رایج‌ترین مدل کربن ای فعال است که به‌صورت یکدست و یکپارچه تولید و به آب اضافه می‌شوند. ماندگاری این مدل فیلتر به میزان مصرف و آلاینده‌های داخل آب بستگی دارد. اما به‌طور معمول برای تصفیه‌های خانگی برای ۲۰ لیتر آب قابل‌استفاده هستند.
کاربردهای فیلتر کربن
فیلترهای کربن به‌دلیل جذب بالا و مساحت سطح زیاد در کاربردهای مختلف صنعتی از جمله شیمی تجزیه، تکمیل فلزات، تصفیه آب‌های زیرزمینی و بسیاری از موارد دیگر استفاده می‌شوند. همچنین این ماده با از بین بردن آلاینده‌های در تصفیه مولکول‌های آلی و مواد شیمیایی مؤثر است و اکثر فرآیندهای دارویی و شیمیایی برای سنتز شیمیایی به کاتالیزور نیاز دارند. فیلترهای کربن فعال به مساحت سطح بیشتر بی اثری بالا و تطبیق‌پذیری به‌عنوان یک حامل مناسب برای فلزات گران‌بها و دیگر کاربردهای کاتالیزور عمل می‌کند.
کاربرد فیلتر کربن در تصفیه هوا
این فیلتر به‌دلیل بهره‌مندی از مساحت سطحی بسیار بالا، به‌خوبی می‌تواند آلاینده‌های گازی و گازهای آلی داخل هوا را به‌دام اندازد. تحقیقات زیادی در زمینه کاربرد این فیلتر در تصفیه هوا انجام‌شده است که نشان‌می‌دهد چه کاربردهایی در زمینه دارد و چگونه می‌تواند گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد.
نحوه جذب فیلتر به‌گونه‌ای است که ساختار جاذب آن مواد آلاینده را درون خود به‌دام می‌اندازد و فضای بیرونی آن از مواد شیمیایی مضر مورد در هوا پر می‌شود.
فیلترهای هوای کربن چگونه آلاینده‌های گازی را به‌دام می‌اندازند؟
این فیلتر طی فرایندی به‌نام جذب، آلاینده‌های موجود در هوا را از بین می‌برد که این نوع جذب نسبت به دیگر جذب ها متفاوت است. برای مثال، در جذب ماده‌ای مانند آب، ساختار جاذب آن را درون خود انباشته می‌کند، در حالی‌که جذب به‌صورت مولکولی ماده از بین برنده داخل جاذب قرار نمی‌گیرد. پس هنگام جذب آب با اسفنج، هیچ‌گاه آب به اسفنج متصل نمی‌شود و تنها فضایی از آن را تشکیل می‌دهد.
فیلتر کربن نیز از جذب سطحی استفاده می‌کند و تمام آلاینده‌ها به سطح بیرونی کربن وصل می‌شوند. اما طی مراحل جذب معمولی آلاینده‌ها داخل ساختار قرار می‌گیرند.
مکانیزم عمل فیلتر کربن در تصفیه هوا
ساختار کربن به‌گونه‌ای است که اتم‌های آن به‌صورت شبکه‌ای به یکدیگر متصل شده‌اند. نحوه فعال‌سازی این ماده بسیار اهمیت دارد، چرا که به ایجاد فضای بیشتر برای به‌دام انداختن گازها کمک می‌کند. هنگام برخورد مولکول‌های گازی به سطح کربن شرایطی برای ایجاد جذب فراهم می‌شود و احتمال چسبیدن آن‌ها به سطح کربن وجود دارد.
نحوه جذب به‌گونه‌ای است که فیلترهای هوای کربن مواد موجود در هوا را به خود می‌چسبانند و باعث فیلتر شدن هوا می‌شوند. اما تنها مسئله بسیار مهم این است که سطح کربن فعال بعد از گذشت مدتی از آلاینده‌های گازی موجود در هوا پر می‌شود و دیگر امکان فیلتر کردن هوا را ندارد.
هنگام اشباع شدن بستر فیلتر ذغال فعال آلاینده‌ها در هوا پخش می‌شود و و امکان جابجایی مواد شیمیایی جذب‌شده با مواد شیمیایی داره میل کمتر وجود دارد احتمال ترکیب مواد شیمیایی با یکدیگر به شرایط مختلفی مانند تمام و رطوبت نسبی مربوط می‌شود پس در صورت تغییر شهر ری مواد شیمیایی مختلف می‌تواند از فیلتر خارج شود و هنگام اشباع سازی فیلتر هوای کربنی شاهد بوی عجیب و نامطلوبی خواهید بود.
فیلتر کربن فعال برای جذب چه چیزهایی خوب است؟
این مدل فیلتر معمولاً برای جذب مواد گفته‌شده در زیر استفاده می‌شود:
ترکیبات آلی فرار
این ترکیب برای حذف مواد آلی فرار در هوا بسیار استفاده می‌شود، زیرا دیگر فیلترهای هوا توانایی برای جذب ترکیبات الی گازی ندارند. در حالی‌که به‌راحتی گازهای حاصل از دود سیگار و یا گازهای ایجاد شده به‌دلیل خشک کردن رنگ یا محصولات تمیز کننده مانند بنزن، زایلن و دیگر ترکیبات کلر توسط فیلترهای کربن جاذب از بین می‌رود.
از بین برنده بوها
کربن فعال بر خلاف دیگر دستگاه‌های تصفیه مکانیکی توانایی از بین بردن بوهای ناخوشایند را دارد. البته این فیلتر نمی‌تواند تمام بوهای ناخوشایند را از بین ببرد.
کاربرد فیلتر کربن در تصفیه آب
تصفیه آب آشامیدنی با هدف از بین بردن ته‌نشین ها و مواد مضر درون آن اجرا می‌شود و تنها راهکاری است که آب سالم را برای عموم مردم تأمین می‌کند. طی مراحل تصفیه زغال‌چوب فعال است که با کمک فرآیند فیزیکی موجب جذب ناخالصی‌های موجود در آب می‌شود. علاوه بر این، نتایج بهتری نسبت به فیلترهای شنی در حذف ترکیبات نگران‌کننده آب شهری ارائه می‌دهد.
معمولاً آب‌های آشامیدنی از ترکیباتی مانند کلر، فلزات سنگین، محصولات جانبی و دیگر میکرو ارگانیسم‌های فرار تشکیل‌شده است که با کمک فیلتر کربن به‌راحتی تمام این موارد به‌دام می‌افتند.
فیلتر کربن چه ترکیبات شیمیایی را حذف می‌کند؟
این ماده مؤثر به‌راحتی می‌تواند تمام آلودگی‌ها و دیگر مواد شیمیایی را که درون آب شناور هستند حذف کند. بر اساس مشاهدات، حدود ۶۰ الی ۸۰ درصد مواد شیمیایی با کمک این ترکیب از بین می‌روند و گستردگی حذف مواد شیمیایی با کمک کربن اکتیو بسیار بالاست. زیرا به گفته محیط‌زیست ایالت متحده، این متریال به‌عنوان تنها فیلتر مفید و منحصربه‌فرد تصفیه آب شناخته‌شده است!
در موارد زیر با ترکیبات شیمیایی قابل‌حذف توسط فیلتر کربن بیشتر آشنا می‌شوید:
- حذف‌کننده کلر به‌منظور ایمن‌سازی آب آشامیدنی و بهتر کردن طعم و بوی آن
- از بین برنده محصولات جانبی کولر به‌منظور کاهش ایجاد سرطان‌های شناخته‌شده
- حذف کلرید با هدف طعم بهتر آب آشامیدنی و عدم طعم نمکی آن
- دفع سموم آفات که معمولاً از راه‌آب هوای زیرزمینی دریاچه‌ها و آب‌های لوله‌کشی وارد آب آشامیدنی می‌شوند.
- میکروپلاستیک ها
- فسفات‌ها
- نیترات
- علف‌کش‌ها
- لیتیوم
فیلترهای کربنی چه موادی را نمی‌توانند جذب کنند؟
مانند هر فیلتراسیونی کربن فعال نیز در جذب برخی ترکیبات شیمیایی ناتوان است. در موارد زیر با این مواد آشنا می‌شوید:
- منیزیم
- پتاسیم
- سدیم و کلسیم
- برخی ترکیبات میکروبیولوژی مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها
- ترکیبات معدنی مانند آرسنیک و آزبست
- اسیدهای معدنی
- محلول نمک‌ها یا فلزات همچون آهن
نتیجه‌گیری
کاربرد فیلتر کربن فعال در حوزه تصفیه هوا و آب بی‌نظیر است و امروزه از آن به‌عنوان یکی از بهترین و کم دردسرترین روش‌های تصفیه‌کننده در حوزه‌های مختلف استفاده می‌کنند. تنها کافی است با نحوه عملکرد آن آشنا شوید و بدانید تا چه زمانی این قابلیت را ارائه می‌دهد.