الكربون المنشط، والذي يسمى أحيانًا الفحم المنشط، هو مادة ماصة فريدة من نوعها تتميز بتركيبها المسامي للغاية الذي يسمح لها بالتقاط المواد وحملها بشكل فعال.
يتم استخدام الكربون المنشط على نطاق واسع في عدد من الصناعات لإزالة المكونات غير المرغوب فيها من السوائل أو الغازات، ويمكن تطبيقه على عدد لا حصر له من التطبيقات التي تتطلب إزالة الملوثات أو المواد غير المرغوب فيها، من تنقية المياه والهواء، إلى معالجة التربة، وحتى استعادة الذهب.
نقدم هنا نظرة عامة على هذه المادة المتنوعة بشكل لا يصدق.
ما هو الكربون المنشط؟
الكربون المنشط عبارة عن مادة تعتمد على الكربون وتمت معالجتها لتعظيم خصائصها الامتصاصية، مما ينتج عنه مادة ماصة فائقة.
يتمتع الكربون المنشط ببنية مسام مثيرة للإعجاب تجعله يتمتع بمساحة سطح عالية جدًا لالتقاط المواد واحتجازها، ويمكن إنتاجه من عدد من المواد العضوية الغنية بالكربون، بما في ذلك:
قشور جوز الهند
خشب
الفحم
الخث
و المزيد…
تختلف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمنتج النهائي اختلافًا كبيرًا باختلاف المادة المصدر وطرق المعالجة المستخدمة لإنتاج الكربون المنشط.² وهذا يُتيح مجموعة واسعة من الاحتمالات لتنوع أنواع الكربون المُنتج تجاريًا، مع توفر مئات الأنواع. ولذلك، يتميز الكربون المنشط المُنتج تجاريًا بتخصصه العالي لتحقيق أفضل النتائج في أي تطبيق.
وعلى الرغم من هذا التنوع، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الكربون المنشط المنتج:
الكربون النشط المسحوق (PAC)
يتراوح حجم جسيمات الكربون النشط المسحوق عادةً بين 5 و150 أنجستروم، مع توفر بعض الأحجام الخارجية. تُستخدم مركبات الكربون النشط عادةً في تطبيقات الامتزاز في الطور السائل، وتتميز بانخفاض تكاليف المعالجة ومرونة التشغيل.
الكربون النشط الحبيبي (GAC)
تتراوح أحجام جزيئات الكربون المنشط الحبيبي عادةً بين 0.2 مم و5 مم، ويمكن استخدامها في كل من تطبيقات الطور الغازي والسائل. وتحظى كربونات الكربون المنشط الحبيبية بشعبية كبيرة نظرًا لسهولة التعامل معها وعمرها الافتراضي الأطول مقارنةً بكربونات الكربون المنشط الحبيبية.
بالإضافة إلى ذلك، فإنها توفر قوة (صلابة) محسنة ويمكن تجديدها وإعادة استخدامها.
الكربون النشط المبثوق (EAC)
الكربون النشط المبثوق عبارة عن حبيبات أسطوانية الشكل، يتراوح حجمها بين 1 مم و5 مم. يُستخدم عادةً في تفاعلات الطور الغازي، وهو كربون نشط عالي التحمل ناتج عن عملية البثق.
أنواع إضافية
تشمل الأنواع الإضافية من الكربون المنشط ما يلي:
حبيبات الكربون المنشط
الكربون المشبع
كربون مطلي بالبوليمر
قماش الكربون المنشط
ألياف الكربون المنشط
خصائص الكربون المنشط
عند اختيار الكربون المنشط لتطبيق معين، يجب مراعاة مجموعة متنوعة من الخصائص:
بنية المسام
يختلف هيكل مسام الكربون المنشط ويعتمد إلى حد كبير على المادة المصدرية وطريقة الإنتاج.¹ هيكل المسام، بالاشتراك مع قوى الجذب، هو ما يسمح بحدوث الامتصاص.
الصلابة/التآكل
تُعد الصلابة/التآكل عاملاً أساسياً في الاختيار. تتطلب العديد من التطبيقات أن يتمتع الكربون المنشط بقوة جسيمات عالية ومقاومة للتآكل (تفتت المادة إلى جزيئات دقيقة). يتميز الكربون المنشط المُنتج من قشور جوز الهند بأعلى صلابة بين أنواع الكربون المنشط.
خصائص الامتزاز
تشتمل الخصائص الامتصاصية للكربون المنشط على عدة خصائص، بما في ذلك القدرة على الامتصاص، ومعدل الامتصاص، والفعالية الشاملة للكربون المنشط.4
اعتمادًا على التطبيق (سائل أو غاز)، يمكن الإشارة إلى هذه الخصائص من خلال عدد من العوامل، بما في ذلك رقم اليود، ومساحة السطح، ونشاط رباعي كلوريد الكربون (CTC).4
الكثافة الظاهرية
في حين أن الكثافة الظاهرية لن تؤثر على الامتصاص لكل وحدة وزن، إلا أنها ستؤثر على الامتصاص لكل وحدة حجم.4
رُطُوبَة
من الناحية المثالية، يجب أن تقع كمية الرطوبة الفيزيائية الموجودة داخل الكربون المنشط في حدود 3-6%.4
محتوى الرماد
محتوى الرماد في الكربون المنشط هو مقياس للجزء الخامل وغير المتبلور وغير العضوي وغير القابل للاستخدام من المادة. يُفضل أن يكون محتوى الرماد منخفضًا قدر الإمكان، حيث تزداد جودة الكربون المنشط بانخفاض محتوى الرماد.
وقت النشر: ١٥ يوليو ٢٠٢٢