الكربون المنشط في صناعة معالجة المياه.

يُتيح التركيب المسامي الفريد والمساحة السطحية الواسعة للكربون المنشط، بالإضافة إلى قوى التجاذب، للكربون المنشط التقاط أنواع مختلفة من المواد والاحتفاظ بها على سطحه. يتوفر الكربون المنشط بأشكال وأنواع عديدة، ويُنتج بمعالجة مادة كربونية، غالباً ما تكون الفحم أو الخشب أو قشور جوز الهند، في بيئة ذات درجة حرارة عالية (مثل فرن دوار[5]) لتنشيط الكربون وتكوين بنية سطحية مسامية للغاية.

يُعدّ الكربون المنشط من أكثر المنتجات استخدامًا في صناعة معالجة المياه. يتميز بمساميته العالية ومساحة سطحه الكبيرة، مما يجعله مادة ماصة فعّالة. ينتمي الكربون المنشط إلى مجموعة مواد الكربون المسامية ذات القدرة العالية على الامتصاص وإعادة التنشيط. تُستخدم العديد من المواد كمواد أساسية لإنتاج الكربون المنشط، ومن أكثرها شيوعًا في تنقية المياه: قشور جوز الهند، والخشب، والفحم الحجري، والخث.

تتوفر أنواع مختلفة من الكربون المنشط، يتميز كل منها بخصائص مادية فريدة تجعله مثاليًا لتطبيقات محددة. ولذلك، يقدم المصنعون مجموعة واسعة من منتجات الكربون المنشط. وبحسب التطبيق، يمكن استخدام الكربون المنشط في صورة مسحوق أو حبيبات أو مُشكّل بالبثق أو حتى سائل. ويمكن استخدامه بمفرده أو مع تقنيات مختلفة، مثل التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية. وتستخدم أنظمة معالجة المياه عادةً الكربون المنشط الحبيبي أو المسحوق، ويُعد الكربون المنشط الحبيبي المُستخرج من الفحم الحجري الشكل الأكثر شيوعًا. وقد برزت قشور جوز الهند كأحد أفضل أنواع الكربون المنشط لتلبية احتياجات أنظمة ترشيح المياه. يتميز الكربون المنشط المُستخرج من قشور جوز الهند بمساماته الدقيقة، التي تتناسب مع حجم جزيئات الملوثات في مياه الشرب، مما يجعله فعالًا للغاية في احتجازها. ويُعد جوز الهند موردًا متجددًا ومتوفرًا بكثرة على مدار العام، حيث ينمو بأعداد كبيرة ويمكن حفظه لفترات طويلة.

قد يحتوي الماء على ملوثات تؤثر على الصحة ونوعية الحياة. يجب أن يكون الماء المخصص للاستهلاك البشري خاليًا من الكائنات الحية الدقيقة ومن تركيزات المواد الكيميائية التي قد تشكل خطرًا على الصحة. يجب أن يكون الماء الذي نشربه يوميًا خاليًا من أي تلوث. هناك نوعان من مياه الشرب: الماء النقي والماء الآمن. من المهم التمييز بين هذين النوعين.

يمكن تعريف الماء النقي بأنه الماء الخالي من أي مواد غريبة، سواء كانت ضارة أم لا. مع ذلك، من الناحية العملية، يصعب إنتاج الماء النقي، حتى مع استخدام أحدث المعدات المتطورة. أما الماء الآمن، فهو الماء الذي لا يُحتمل أن يُسبب آثارًا غير مرغوب فيها أو ضارة. قد يحتوي الماء الآمن على بعض الملوثات، لكن هذه الملوثات لن تُسبب أي مخاطر أو آثار صحية ضارة على الإنسان. يجب أن تكون نسبة الملوثات ضمن النطاق المقبول.

على سبيل المثال، تُستخدم عملية الكلورة لتطهير المياه. إلا أن هذه العملية تُدخل مركبات ثلاثي هالو الميثانات (THMs) إلى المنتج النهائي، والتي تُشكل مخاطر صحية محتملة. فقد أظهرت دراسة نُشرت في مجلة المعهد الوطني للسرطان (سانت بول ديسباتش آند بايونير برس، 1987) أن شرب المياه المُكلورة لفترات طويلة يزيد من خطر الإصابة بسرطان المثانة بنسبة تصل إلى 80%.

مع ازدياد عدد سكان العالم وتزايد الطلب على المياه النظيفة أكثر من أي وقت مضى، سيصبح من الضروري في المستقبل القريب تحسين كفاءة محطات معالجة المياه. في المقابل، لا تزال إمدادات المياه المنزلية مهددة بالملوثات كالمواد الكيميائية والكائنات الدقيقة.
يُستخدم الكربون المنشط كوسيط لترشيح المياه وتنقية مياه الشرب منذ سنوات عديدة. ويُستخدم على نطاق واسع لإزالة الملوثات من الماء نظرًا لقدرته العالية على امتصاص هذه المركبات، والناتجة عن مساحة سطحه الكبيرة ومساميته العالية. يتميز الكربون المنشط بخصائص سطحية متنوعة وتوزيع مختلف لأحجام المسام، وهي خصائص تلعب دورًا هامًا في امتصاص الملوثات من الماء.