الكربون النشط الكريّة القائمة على الفحم

ما هو الكربون المنشط الحبيبي القائم على الفحم؟

الكربون المنشط الحبيبي القائم على الفحم هو شكل من أشكال الكربون المنشط المصنوع خصيصًا من الفحم (عادةً الفحم القاري أو شبه القاري) ومعالجته إلى جزيئات خشنة وحبيبية بدلاً من مسحوق ناعم. هذه الجسيمات أكبر عمومًا من 0.4 مم، مما يجعلها مثالية للاستخدام في مرشحات ومفاعلات الفراش الثابت.

يعطيه الشكل "الحبيبي" مساحة سطح عالية داخليًا، مع خلق مساحات فارغة بين الجسيمات تسمح للسائل بالمرور مع الحد الأدنى من انخفاض الضغط. هذا هو الفرق الرئيسي عن المسحوق، المصمم للخلط والترسيب.

كيف يتم صنعه؟

العملية مشابهة للكربونات المنشطة الأخرى ولكنها مُحسّنة للفحم:

1. اختيار المواد الخام: يتم سحق الفحم عالي الجودة وخلطه مع رابط.

2. التكوير والتحبيب: يتم تشكيل خليط الفحم والرابط في أشكال محددة (حبيبات، قوالب) لإنشاء الحجم الحبيبي المطلوب والقوة الميكانيكية.

3. الكربنة: يتم تسخين الفحم المشكل في فرن يفتقر إلى الأكسجين في درجات حرارة عالية (600-700 درجة مئوية) لطرد المكونات المتطايرة وإنشاء هيكل كربون ثابت.

4. التنشيط: ثم يتم تعريض المادة المتكربنة لعامل مؤكسد (عادةً البخار) عند 800-1100 درجة مئوية. هذه العملية "تحفر" الشبكة الواسعة من المسام الدقيقة والمسام المتوسطة، مما يخلق مساحة السطح الهائلة.

5. الغربلة: يتم غربلة المنتج النهائي وفرزه إلى توزيعات حجم جسيمات محددة (مثل 8x20، 12x40 شبكة) لتطبيقات مختلفة.

الخصائص الرئيسية

• بنية المسام: عادةً ما يحتوي الكربون المنشط الحبيبي القائم على الفحم على مزيج من المسام الدقيقة والمسام المتوسطة. هذا يجعله جيدًا بشكل استثنائي في امتصاص مجموعة واسعة من الملوثات، من الجزيئات الصغيرة إلى المركبات العضوية الأكبر.

• صلابة عالية ومقاومة للتآكل: تشتهر كربونات الفحم بقوتها الميكانيكية ومتانتها، وهو أمر بالغ الأهمية في الأنظمة التي يتعرض فيها الكربون باستمرار للضغط والغسيل العكسي والحركة. ينتج عن هذا غبار أقل وخسائر أقل.

• كثافة عالية: يوفر قدرة امتصاص أكبر لكل وحدة حجم في طبقة المرشح.

• تقارب طبيعي للمواد العضوية: إنه فعال بشكل خاص في إزالة الكلور والكلورامينات ومجموعة واسعة من المواد الكيميائية العضوية.

التطبيقات الأساسية للكربون المنشط الحبيبي القائم على الفحم

هذا النوع من الكربون هو حصان العمل في الترشيح الصناعي والبلدي. ميزته الرئيسية على المسحوق (PAC) هي أنه يمكن استخدامه في طبقة مرشح محتوية للمعالجة المستمرة واسعة النطاق.

1. معالجة المياه ومياه الصرف الصحي

• تنقية مياه الشرب البلدية: يستخدم في مرشحات الفراش الثابت لإزالة:

  • المنتجات الثانوية للتطهير (DBPs) مثل ثلاثي هالو ميثان (THMs) وأحماض الهالو أسيتيك (HAAs).

  • المادة العضوية الطبيعية (NOM) التي تسبب اللون والطعم والرائحة.

  • مبيدات الآفات والأعشاب الضارة من الجريان السطحي الزراعي.

  • الكلور والكلورامينات.

• معالجة مياه الصرف الصناعي: يعالج المياه من المصانع الكيميائية ومصنعي الأدوية ومرافق معالجة الأغذية عن طريق امتصاص المركبات العضوية السامة والمذيبات والأصباغ قبل التصريف أو إعادة الاستخدام.

2. تنقية الهواء والغاز

• التحكم في المركبات العضوية المتطايرة (VOC): يستخدم في مرشحات الطور البخاري في مصانع التصنيع وأكشاك رش الطلاء ومرافق الطباعة لالتقاط أبخرة المذيبات.

• التحكم في الرائحة: يتم تركيبه في أنظمة تهوية محطات معالجة مياه الصرف الصحي ومرافق التسميد والمواقع الصناعية لإزالة كبريتيد الهيدروجين والغازات الأخرى ذات الرائحة الكريهة.

• استعادة غاز مدافن النفايات: ينقي غاز الميثان المستخرج من مدافن النفايات بحيث يمكن استخدامه كمصدر للطاقة.

3. صناعة الأغذية والمشروبات

• إزالة اللون: يستخدم لإزالة شوائب الألوان من منتجات مثل شراب السكر ومحليات الذرة وحمض الستريك.

• التنقية: يستخدم في المراحل النهائية لتلميع منتجات مثل المشروبات الروحية والزيوت الصالحة للأكل لضمان النقاء وإزالة النكهات غير المرغوب فيها.

4. تطبيقات متخصصة أخرى

• إصلاح المياه الجوفية: يستخدم في أنظمة الضخ والمعالجة لإزالة المذيبات الصناعية (مثل TCE و PCE) والمنتجات البترولية من المياه الجوفية الملوثة.

• دعم المحفز: تجعل مساحة سطحه الكبيرة مادة دعم ممتازة للمحفزات في العمليات الكيميائية المختلفة.

•