الكربون المنشط

الكربون المنشط، والذي يسمى أحيانًا الفحم المنشط، هو مادة ماصة فريدة من نوعها تحظى بتقدير كبير لبنيتها المسامية للغاية التي تسمح لها بالتقاط المواد والاحتفاظ بها بشكل فعال.

يُستخدم الكربون المنشط على نطاق واسع في عدد من الصناعات لإزالة المكونات غير المرغوب فيها من السوائل أو الغازات، ويمكن تطبيقه في عدد لا حصر له من التطبيقات التي تتطلب إزالة الملوثات أو المواد غير المرغوب فيها، بدءًا من تنقية المياه والهواء، وصولًا إلى معالجة التربة، وحتى استخلاص الذهب.

نقدم هنا نظرة عامة على هذه المادة المتنوعة بشكل لا يصدق.

ما هو الكربون المنشط؟
الكربون المنشط هو مادة كربونية تمت معالجتها لزيادة خصائصها الامتصاصية إلى أقصى حد، مما ينتج عنه مادة ماصة فائقة.

يتميز الكربون المنشط ببنية مسامية رائعة تجعله يتمتع بمساحة سطحية عالية جدًا لالتقاط المواد واحتجازها، ويمكن إنتاجه من عدد من المواد العضوية الغنية بالكربون، بما في ذلك:

قشور جوز الهند
خشب
الفحم
الخث
والمزيد...
تختلف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمنتج النهائي اختلافًا كبيرًا تبعًا للمادة الخام وطرق المعالجة المستخدمة في إنتاج الكربون المنشط.² وهذا يخلق مجالًا واسعًا من الاحتمالات للتنوع في أنواع الكربون المنتجة تجاريًا، مع توفر مئات الأنواع. ولهذا السبب، تُصنع أنواع الكربون المنشط المنتجة تجاريًا بتخصص عالٍ لتحقيق أفضل النتائج لتطبيق معين.

على الرغم من هذا التباين، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الكربون المنشط المنتج:

مسحوق الكربون المنشط (PAC)

يتراوح حجم جزيئات الكربون المنشط المسحوق عمومًا بين 5 و150 أنغستروم، مع توفر بعض الأحجام الأخرى. يُستخدم الكربون المنشط المسحوق عادةً في تطبيقات الامتزاز في الطور السائل، ويتميز بانخفاض تكاليف المعالجة ومرونة التشغيل.

الكربون المنشط الحبيبي (GAC)

يتراوح حجم حبيبات الكربون المنشط عادةً بين 0.2 مم و 5 مم، ويمكن استخدامها في تطبيقات الطور الغازي والسائل. وتحظى حبيبات الكربون المنشط بشعبية واسعة نظرًا لسهولة التعامل معها وعمرها الطويل مقارنةً بالكربون المنشط المسحوق.

بالإضافة إلى ذلك، فهي توفر قوة (صلابة) محسنة ويمكن تجديدها وإعادة استخدامها.

الكربون المنشط المبثوق (EAC)

تُعدّ حبيبات الكربون المنشط المبثوقة منتجًا أسطوانيًا يتراوح حجمه بين 1 مم و 5 مم. وتُستخدم عادةً في تفاعلات الطور الغازي، وتُعتبر هذه الحبيبات من أنواع الكربون المنشط عالية الأداء نتيجة لعملية البثق.

أنواع إضافية

تشمل الأنواع الإضافية من الكربون المنشط ما يلي:

خرز الكربون المنشط
الكربون المشرب
الكربون المغطى بالبوليمر
أقمشة الكربون المنشط
ألياف الكربون المنشط
خصائص الكربون المنشط
عند اختيار الكربون المنشط لتطبيق معين، ينبغي مراعاة مجموعة متنوعة من الخصائص:

بنية المسام

تختلف بنية المسام في الكربون المنشط، وهي إلى حد كبير نتيجة للمادة المصدرية وطريقة الإنتاج.¹ إن بنية المسام، بالإضافة إلى قوى التجاذب، هي التي تسمح بحدوث الامتزاز.

الصلابة/التآكل

تُعدّ الصلابة/مقاومة التآكل عاملاً أساسياً في عملية الاختيار. تتطلب العديد من التطبيقات أن يتمتع الكربون المنشط بقوة جسيمات عالية ومقاومة للتآكل (تفتت المادة إلى جزيئات دقيقة). يتميز الكربون المنشط المُستخلص من قشور جوز الهند بأعلى صلابة بين أنواع الكربون المنشط.

الخصائص الامتصاصية

تشمل خصائص الامتصاص للكربون المنشط عدة سمات، بما في ذلك سعة الامتصاص، ومعدل الامتصاص، والفعالية الإجمالية للكربون المنشط.4

بحسب التطبيق (سائل أو غاز)، يمكن الإشارة إلى هذه الخصائص من خلال عدد من العوامل، بما في ذلك رقم اليود، ومساحة السطح، ونشاط رابع كلوريد الكربون (CTC).4

الكثافة الظاهرية

بينما لا تؤثر الكثافة الظاهرية على الامتزاز لكل وحدة وزن، فإنها ستؤثر على الامتزاز لكل وحدة حجم.4

رُطُوبَة

من الناحية المثالية، يجب أن تتراوح نسبة الرطوبة الفيزيائية الموجودة داخل الكربون المنشط بين 3 و6%.

محتوى الرماد

يُعدّ محتوى الرماد في الكربون المنشط مقياسًا للجزء الخامل وغير المتبلور وغير العضوي وغير القابل للاستخدام من المادة. ومن الأفضل أن يكون محتوى الرماد منخفضًا قدر الإمكان، حيث تزداد جودة الكربون المنشط بانخفاض محتوى الرماد. 4