خبر فوری
تصفیه کربن فعال

فیلتراسیون کربن فعال (activated carbon filtration )

[کل: 11 میانگین: 4.9]

فیلترهای کربن فعال معمولاً در فرآیند حذف ترکیبات آلی و / یا استخراج کلرین آزاد از آب به کار گرفته می‌شوند در نتیجه آب را برای تخلیه یا استفاده در فرآیندهای تولید مناسب می‌سازند. حذف ارگانیک در آب آشامیدنی، مانند هومیک و فولیک اسید، از واکنش شیمیایی به طور شیمیایی با اسیدها و تشکیل ترکیبات تری هالومتان ، یک کلاس شناخته‌شده سرطان‌زا، جلوگیری می‌کند.

فیلتراسیون (AC) فعال شده با هر روش تصفیه آب، قادر به حذف هر نوع آلوده‌کننده ممکن نیست. به عنوان مثال، سدیم، میکروب‌ها، فلوراید و نیترات‌ها را نمیتوان‌ با فیلتراسیون حذف کرد. نرم شدن آب نیز نمی‌تواند با فیلتر AC به دست آید. علاوه بر آن، فلزات سنگین، مانند سرب، تنها می‌توانند با نوع خاصی از تصفیه آب کربن فعال شوند.

فیلتر کردن با تکنولوژی بالا

انواع زیادی از فیلترهای کربن فعال پیشرفته در دسترس برای سیستم‌های فیلتراسیون صنعتی وجود دارند. کربن فعال می‌تواند ویژگی‌های عملکردی متفاوتی را بسته به لایه‌هایی که از آن مشتق شده‌است, نشان دهد. روش‌هایی که برای ایجاد مواد متناوب کربن فعال مورد استفاده قرار می‌گیرند, بسیار اختصاصی هستند و منجر به تفاوت‌های متمایز در رنج سیال قابل دسترس در صنعت می‌شوند.

می‌توان روش‌های فیلتراسیون پیشرفته برای آلودگی های شناسایی‌شده و میزان خلوص مورد نیاز را مشخص کرد. به همین دلیل است که انطباق بستر کربن فعال با نیاز خاص ضروری است. این کار به کارآمدترین فیلتر و طولانی‌ترین فاصله استفاده برای تجهیزات منجر می‌شود.

پوسته نارگیل و ذغال‌سنگ (anthracite یا bituminous) هر دو منابع آلی کربن فعال هستند. شکل‌های کربنی که یک منبع ارگانیک در یک محیط بدون اکسیژن سوزانده می‌شود. این فرآیند تنها حدود ۳۰ درصد از مواد ارگانیک را دست‌نخورده باقی می‌گذارد و مولکول‌های آلی سنگین را می‌راند.

قبل از اینکه برای تصفیه آب مورد استفاده قرار گیرد،  باید جرم ارگانیک “فعال” شود. منافذ باز همان چیزی هستند که به کربن اجازه جذب آلاینده‌ها را می‌دهد، که به عنوان “جذب” شناخته می‌شود.

دو روش فعال سازی کربن وجود دارد:
فعال‌سازی بخار  

فعال‌سازی بخار با استفاده از بخار در دماهای بین ۸۰۰ درجه سانتی گراد و ۱۰۰۰ °C انجام می‌شود. در این دما، یک واکنش آب – گاز فوری رخ می‌دهد و مواد کربناته شده را تغییر می‌دهد. سپس هوا برای سوزاند گازها بدون سوزاندن کربن معرفی می‌شود. این فرآیند شکل پودری کربن فعال شده را تولید می‌کند. کربن فعال شده بوسیله بخار به طور کلی یک ساختار منفذ خوب دارد که برای جذب سطحی هم در فاز مایع و هم برای ترکیبات فاز بخار ایده‌آل است.

فعال‌سازی شیمیایی

با فعال‌سازی شیمیایی، کربن ابتدا با یک عامل دی هیدراته کننده قوی پر می‌شود, که معمولاً شکل خمیری اسید فسفریک یا کلرید روی است. برای فعال کردن کربن, این خمیر تا دمای بین ۱۰ تا ۳۷ درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شود. فعال‌سازی شیمیایی، کربن فعال را با ساختار منفذ بسیار باز تولید می‌کند که برای جذب مولکول‌های بزرگ مناسب‌تر است.

چگونه کار می‌کند

تصفیه آب کربن فعال اساساً برای دو هدف تصفیه آب استفاده می‌شود و هر کدام به روش‌های کاملاً متفاوتی عمل میکند .

– حذف کلرین:

کربن فعال شده می‌تواند برای حذف کلرین با تخریب کم و یا آسیب به کربن مورد استفاده قرار گیرد. کلرزدایی سریع رخ می‌دهد و سرعت جریان معمولاً بالا است. با این حال، این فرآیند نیازمند مقدار زیادی از مساحت سطحی است و ارگانیک موجود در آب در نهایت پر می‌شود و منافذ کربن را مسدود می‌کند.

در نهایت، فیلتر کربن فعال باید جایگزین شود زیرا توانایی آن برای تبدیل آب به آهستگی کاهش می یابد. با این حال، کربن مصرف‌شده را میتوان‌ دوباره فعال کرد، ولی این فیلترهای مجدد فعال شده باید تنها در کاربردهای تصفیه آب – آب مورد استفاده قرار گیرند.

یکی از مزایای استفاده از کربن فعال، هزینه عملیاتی کم و عملیات “قظع ایمن” است ، در زمانی که نصب شد. یک عیب این است که با حذف کلرین از بالاترین لایه سیال، کربن فعال محیطی مرطوب برای رشد و تکثیر باکتری‌ها فراهم می‌کند. باکتری‌ها می‌توانند باعث مشکلاتی در کاربردهای پزشکی  یا  وقتی به عنوان یک پیش تصفیه برای اسمز معکوس شوند.

– حذف مواد آلی:

همانطور که آب از فیلتر کربن فعال عبور می‌کند، ذرات آلی و مواد شیمیایی در داخل فرآیند جذب به دام می‌افتند.فرآیند جذب بستگی به پنج عامل کلیدی دارد:

  • خواص فیزیکی کربن فعال (سطح و توزیع اندازه ذرات)
  • ترکیب شیمیایی منبع کربن (مقدار هیدروژن و اکسیژن)
  • ترکیب شیمیایی و غلظت آلودگی
  • pH آب و دما
  • مدت زمانی که آب در معرض فیلتر کربن فعال قرار می گیرد (زمان تماس بستر خالی یا empty bed contact time).

موارد بیشتر حدف مواد آلی به شرح ذیل باز مورد بحث قرار می‌گیرد:

– ویژگی‌های فیزیکی:

اندازه و توزیع منافد بیش‌ترین تاثیر را بر اثربخشی فیلتراسیون AC دارد. بهترین فیلتراسیون زمانی رخ می‌دهد که منافذ کربن به اندازه کافی بزرگ هستند که امکان جذب آلاینده‌ها را فراهم کنند. نوع آلاینده‌ها که فیلتر AC جذب می‌کند بستگی به اندازه منفذ فیلتر دارد که براساس نوع کربن و روش فعال‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فیلترهای AC معمولاً برای حذف مواد شیمیایی آلی با مولکول‌های بزرگ‌تر تلاش می‌کنند.

– ویژگی‌های شیمیایی:

سطح یک فیلتر کربن فعال نیز می‌تواند به طور شیمیایی با مولکول‌های آلی ارتباط برقرار کند. نیروهای الکتریکی بین سطح AC و ماهیت شیمیایی برخی از آلاینده‌ها ممکن است منجر به تبادل یونی یا جذب شوند. فرآیند فعال‌سازی، تا حد زیادی، ویژگی‌های شیمیایی فیلتر AC را تعیین می‌کند و فیلتر را برای آلاینده‌های متعدد جذاب می‌سازد.

فرآیندهای فعال‌سازی مختلف، کربن فعال شده با ویژگی‌های شیمیایی مختلف را به دست خواهند آورد. به عنوان مثال، AC که کم‌ترین مقدار اکسیژن را در سطوح حفرات دارد، کلروفرم را به بهترین نحو جذب خواهد کرد.

ویژگی‌ها:

کربن فعال برای استفاده در فیلتر کردن مولکول‌های آلی بزرگ بهتر است. مولکول‌های AC و آلی، مواد مشابهی دارند ،که به این معنی است که آن‌ها تمایل دارند با هم ارتباط برقرار کنند. این به این معنی است که مواد شیمیایی آلی، به جای اینکه در آب حل شوند، تمایل بیشتری به ارتباط با فیلتر AC دارند. هر چه مولکول‌های آلی محلول در آن کم‌تر باشد، بیشتر احتمال دارد که جذب شوند. مولکول‌های آلی کوچک‌تر با کوچک‌ترین منافذ متناسب می‌شوند.

غلظت:

فرآیند جذب می‌تواند تحت‌تاثیر غلظت آلاینده‌های آلی قرار گیرد. به عنوان مثال، با حذف کلروفرم، یک فیلتر AC ممکن است در فیلتر کردن غلظت بالای آلاینده ها موثر باشد و در فیلتر کردن غلظت کم آلودگی ها کمتر موثر باشد. با تولیدکننده مشورت کنید تا مشخص کنید یک فیلتر کربن فعال چگونه در سطوح غلظت متفاوتی برای یک ماده شیمیایی خاص عمل می‌کند.

دما و pH آب:

نرخ جذب معمولاً در دماهای پایین‌تر و سطوح PH بالاتر خواهد بود. واکنش‌های شیمیایی و شکل‌های شیمیایی به شدت با دمای آب و PH مرتبط هستند. در اغلب موارد، مواد شیمیایی آلی بیشتر جذب می شوند زیرا درجه حرارت و pH کاهش می یابد.

مدت زمان تماس:

طول زمانی که در آن آلودگی با فیلتر AC برخورد می‌کند نیز بر فرآیند جذب تاثیر می‌گذارد – هرچه طول تماس بیشتر باشد، تعداد آلاینده‌های بیشتر حدف خواهد شد. مقدار بیشتری از کربن فعال و نرخ جریان آهسته‌تر، اثربخشی فرآیند فیلتراسیون را بهبود می‌بخشد. عمق بستر و دبی جریان پارامترهای طراحی بحرانی هستند. فیلتراسیون کربن اغلب برای ارائه یک زمان اقامت مشخص آب در تماس با بستر کربن، که به عنوان زمان تماس با زمان خالی یا EBCT نامیده می شود، طراحی شده است.

تجهیز ات فیلتراسیون

فیلترهای کربن فعال به استثنای مرحله هوا زدایی در فرآیند Backwash شبیه به آنهایی هستند که در فیلتراسیون چند رسانه ای استفاده می شوند. از آنجا که ارگانیک ها به زمان قرار گرفتن در معرض فیلتر طولانی‌تری نیاز دارند تا حذف شود، مخزن فیلتر بلندتر ممکن است برای فراهم کردن بستر کربن عمیق‌تر  به منظور زمان واکنش بیشتر مورد استفاده قرار گیرد.

 بسترهای کربنی باید شسته شوند تا  به حذف گل و لای به‌دام‌افتاده، جلوگیری از تخریب پکینگ و هد، و حذف خاکه کربن بدلیل اصطکاک بین گرانول، کمک کنند.

همچنین ببینید

هوادهی آب

هوادهی آب برای انحلال هوا در تصفیه آب – water aeration

[کل: 3 میانگین: 5]هوادهی آب چیست؟ هوادهی به معنای ارائه هوا با شیوه‌ای برای به …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

This site is protected by wp-copyrightpro.com