زغال فعال شده

اصطلاح زغال فعال شده نشان دهنده یک سری از مواد جذب کننده سطحی, با جنسی زغالی و شکل کریستالی می باشد که در ساختار داخلی آن روزنه های زیادی وجود دارد.

زغال فعال شده دارای کاربردهای زیادی است, از جمله مصارف آن:
- تصفیه آب ها ( آب شرب, آب آکواریوم ها, آب های صنعتی), از نظر رنگ و بو و طعم
- رنگ زدایی از قند و شکر
- بازیافت طلا
- بهسازی رنگ و طعم در نوشیدنی ها و آب میوه ها
- استفاده در دستگاه هایی مثل: تصفیه کننده های هوا, خوش بو کننده ها, تصفیه کننده های صنعتی و ... تولید زغال فعال شده.
 
اصول و فنون گوناگونی در ساخت و تولید زغال های فعال شده وجود دارد که به 3 اصل بستگی دارد:

شیوه های فعال سازی که بیشتر در تولیدات تجاری به کار می رود عبارتند از:
فعال سازی شیمیایی، فعال سازی توسط بخار
 
فعال سازی شیمیایی:
این شیوه بیشتر برای مواردی است که مواد اولیه آن چوب و یا زغال سنگ نارس (Peat) می باشد. مواد اولیه را با یک عامل آبگیر مانند اسید فسفریک P₂O₅ یا کلرید زنیک ZnCl₂ آغشته می کنند تا ماده ای خمیری حاصل شود. این ماده را در بازه دمایی 500 - 800 درجه سانتیگراد حرارت میدهند تا کربن فعال شود.
زغال فعال شده حاصل را بعد از شستشو خشک و به پودر تبدیل می کنند.

زغال فعال شده به دست آمده توسط این روش, دارای منافذ باز زیادی است و برای جذب مولکول های بزرگ بسیار مناسبند.

ویژگی های جذبی:

 IUPACمنافذ بر اساس اندازه به صورت زیر دسته بندی شده اند:
Micropores r<1nm

 Mesopores r 1-25nm

 Micropores r>25
که mesopore ها برای جا به جایی و Micropore ها برای جذب مواد هستند.

ویژگی های جذبی و فیزیکی
- ویژگی های فیزیکی:
- سختی و مقاومت در برابر حررت و فشار : زغال های فعال شده دارای سختی های متفاوتی هستند که مربوز به مواد اولیه و شیوه تهیه آنها می باشد. بنا به درجه سختی, هر یک از آنها کاربردهای متفاوتی دارند.

زغال فعال شده چگونه کار می کند؟
زغال فعال شده مواد اورگانیک را از محیط اطرافش جذب می کند, که عمل انتقال آلاینده از فاز مایع ( آب) به فاز جامد ( کربن) صورت می گیرد.نیروی جاذبه ای باعث تشکیل یک پیوند بین آلاینده و کربن و چسبیدن آنها به هم می شود.
علاوه بر این باکتری هایی به سطح خارجی زغال فعال شده می چسبند و بخشی از آلاینده ها را جذب و مصرف می کنند.
جذب منجر به پخش یک گاز یا ترکیب در شبکه متخلخل زغال فعال شده می گردد, جایی که یک واکنش شیمیایی یا یک ثبات فیزیکی روی می دهد.

به عنوان مثال ازن O₃ در قسمتی که جذب می شود, قسمتی از زغال فعال شده را اکسید می کند, و O₃  به O₂ تبدیل می شود و ازن در ساختار کربن اندوخته و گردآوری نمی شود.

جذب در زغال فعال شده دارای 3 مرحله است:

بازیافت زغال فعال شده
به مرور زمان و استفاده از زغال فعال شده, سطح آن از مواد آلاینده اشباع می شود. زغال فعال شده یک محصول گران است و در عین حال می تواند در چرخه بازیافت قرار گیرد و مجددا مورد استفاده قرار گیرد. بازیافت زغال فعال شده, هزینه کمی نسبت به تولید اولیه دارد و دارای قیمت ارزان تری نیز می باشد.

مواد و وسایل مورد نیاز آزمایش:

مرکز یادگیری سایت تبیان - گردآورنده و تنظیم: مرجان سلیمانیان