خصوصیات کربن اکتیو

با توجه به تنوع مواد اولیه و روش های تولید گوناگون ، کربن اکتیو های مختلفی تهیه می شود که برای انتخاب صحیح ،  توجه به خصوصیات آن مهم می باشد .

یک گرم کربن اکتیو می ­تواند مساحت سطحی بیش از ۵۰۰m² داشته باشد که این عدد می­تواند به ۱۵۰۰m² هم برسد . آئروژل­ های کربن، که البته گران ­تر هستند، مساحت سطحشان از این هم بالاتر است و در موارد خاص مورد استفاده قرار می­ گیرند . با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، ساختارهای با سطح بالای کربن­ های فعال قابل مشاهده هستند .

جیمز دووار زمان زیادی را صرف مطالعه کربن فعال و اثرات آن در جذب گازهای موجود در هوا کرد. از نظر فیزیکی، کربن فعال از طریق نیروهای واندروالس یا نیروهای پراکندگی لاندن به سایر مواد متصل می ­شود. این ترکیب با الکل­ ها، دی ­­اُل ­ها، اسیدها و بازهای قوی، فلزات و اکثر ترکیبات معدنی مثل لیتیم، سدیم، آهن، سرب، آرسنیک، فلوئور و بوریک اسید پیوندهای خوبی ایجاد نمی کند؛ اما یُد (I₂) را خیلی خوب جذب می ­کند. ظرفیت یٌدی (mg/g) برای تعیین مساحت سطح کربن فعال مورد استفاده قرار می­ گیرد.

کربن مونواکسید به خوبی توسط کربن فعال جذب نمی­ شود. این مسأله باید مورد توجه افرادی که این ماده را در فیلترهای بوگیر، هودها و سیستم های کنترل گاز استفاده می­ کنند، قرار بگیرد؛ زیرا مونواکسید کرن توسط حواس انسان قابل تشخیص نیست و سمی و کشنده است.

 

سطح مخصوص

با استفاده ازمعادله Brunauer – Emmet – Teller و نیز بهره گیری ازگاز نیتروژن ، مساحت حفره ها در شبکه کربن فعال بدست می آید. هر چه مساحت این حفره ها بیشتر باشد ، تعداد مکانهای جذب بیشتر خواهد بود. کربن فعال های گوناگون دارای مقادیر سطح ویژه مختلف از800 – 2500 m²/gr می باشند.

تخلخل  

هرچقدر منافذ کربن اکتیو بیشتر باشد ، کربن اکتیو فعالتر است. اندازه و شکل سوراخهای کربن اکتیو نیزدر پدیده جذب موثراست. قطر سوراخهای کربن اکتیو شامل منافذ ریز ( قطر منافذ کمتر از 20 A˚ ) منافذ متوسط ( قطر منافذ 20-50 A˚ ) و منافذ درشت( قطر منافذ بزرگتر از 50 A˚ )  می باشد . کربن اکتیو با منافذ ریز برای فاز گازی و با منافذ متوسط و درشت برای فاز مایع بکار می رود.منافذ درشت بعنوان ورودی ،منافظ متوسط بعنوان مجاری انتقال و منافذ ریز بعنوان محل جذب عمل می کنند .

دانه بندی

کربن فعال درسایزهای مختلفی تولید می شود. ذرات کوچکتر عملکرد بهتری دارند ولی باعث افت فشار می شوند. به همین علت ، انتخاب با مقایسه بین کوچکترین ذرات ممکن و کمترین  افت فشار مجاز انجام می شود.

بطور کلی کربن اکتیو بصورت پودر ،گرانول و اشکال خاص می باشد.

سختی

سخت بودن کربن اکتیو مطلوب مشتری است.کربن های نرم به سادگی درحمل و نقل فرسوده می شوند. جریان طبیعی مایع و سیکلهای پس زدن آن ، سبب خرد شدن کربن اکتیو و در نتیجه باعث افت فشار در فیلتر و نیز صدمه به پمپ و تجهیزات می شود.

PH

یکی از خصوصیات کربن فعال میزان PH  آن می باشد. PH در پدیده جذب و نگهداری مواد جذب شده موثر می باشد. شرکت شیمی پژوهان  کربن اکتیو با PH    سفارشی نیز تولید می نماید.

وزن مخصوص

این مشخصه بستگی به ماده اولیه دارد. در مواردی که به روش غوطه وری از کربن اکتیو استفاده می شود وزن مخصوص حائز اهمیت است. بهتر است در بعضی موارد قبل از استفاده ، برای بالا بردن وزن مخصوص ، کربن اکتیو خیس گردد.

Iodine Number

عدد یدی بیانگر میزان تخلخل کربن فعال می باشد که بوسیله جذب ید از محلول حاوی آن اندازه گیری می شود، و بصورت میلی گرم عنصر ید جذب شده به ازاء هر گرم از کربن فعال بیان می شود. با توجه به اندازه مولکول های ید می توان دریافت که ، هر چه عدد یدی بالاتر باشد فعالیت کربن فعال بویژه در جذب مواد با وزن مولکول کمتر و با قطر کمتر از 20 آنگستروم بیشتر می باشد.

البته برای انتخاب کربن اکتیو ، فاکتورهای دیگری مانند توانائی جذب انتخابی ،عدد یدی، رطوبت و … مهم است.

ویژگی­ های جذبی و فیزیکی

گونه­ های مختلفی از زغال ­های فعال شده با ویژگی ­های مشخص وجود دارند که خصوصیات هر یک از آنها به مواد اولیه و فنون به کار رفته در تولید آنها بستگی دارد. در انتخاب یک گونه زغال فعال شده، برای بهبود بخشیدن به فرآیندها، شناخت دقیق ویژگی­ های فیزیکی و جذبی مواد مورد نیاز است.

ویژگی ­های جذبی:

• سطح: با استفاده از N₂ حدود منافذ سطحی زغال فعال شده را اندازه می ­گیرند. هرچه سطح زغال فعال شده بیشتر باشد، قسمت ­های جاذب نیز بیشترند.
• اندازه منافذ: تعیین اندازه های یک زغال فعال شده می ­تواند راهی مناسب برای تشخیص خصوصیات آن باشد. بر طبق اصول IUPAC  منافذ بر اساس اندازه به صورت زیر دسته ­بندی شده­ اند:

Micropores: r<1 nm

Mesopores: r=1-25 nm

Micropores: r>25 nm

• که mesopore ها برای جابه ­جایی و Micropore ها برای جذب مواد هستند. بطور کلی هر چقدرکه اندازه ذرات زغال فعال شده کوچکتر باشد، سرعت جذب بیشتر است.
• تخلخل: یکی از راه های اندازه ­گیری میزان تخلخل در توده ­ای از زغال فعال شده، استفاده از میزان جذب CCl₄  خالص در حالت گازی می ­باشد.

ویژگی ­های فیزیکی:

• سختی و مقاومت در برابر حرارت و فشار: زغال ­های فعال شده دارای سختی­ های متفاوتی هستند که مربوط به مواد اولیه و شیوه تهیه آنها می ­باشد و بنا به درجه سختی، هر یک از آنها کاربردهای متفاوتی دارند.

 

سئو توسط شرکت کلینیک 24