علت جذب رنگ توسط زغال فعال چیست؟

علت جذب رنگ توسط زغال فعال چیست؟ آیا زغال فعال رنگ را از بین می برد؟ همانطور که می دانید زغال فعال یک ماده جاذب است که می تواند ناخالصی ها را جذب کند. زغال فعال می تواند جاذب مواد رنگی هم باشد این فرایند در صنایع مختلف از جمله صنایع داروسازی و صنعت قند و شکر، صنایع تولید کاغذ، نساجی بسیار کاربرد دارد. در ادامه دلایل جذب رنگ توسط کربن اکتیو را مورد بررسی قرار داده ایم.

فهرست مطالب

• دلایل جذب رنگ توسط زغال فعال
• عوامل موثر بر روی جذب رنگ توسط کربن فعال
• کاربردهای مختلف کربن اکتیو در جذب رنگ
• پیشنهاد ما 

 

دلایل جذب رنگ توسط زغال فعال

اکثر کارخانجات به منظور بهینه سازی (تصفیه فاضلاب) یا استفاده مجدد از پساب نیازمند استفاده از کربن فعال هستند. کربن فعال از هر ماده اولیه شامل کربن از جمله پوسته نارگیل، زغال کک، پوسته انواع خشکبار ، پوسته و هسته میوه ها و … بدست می اید. عمل جذب شامل تجمع گاز یا مایع بر روی سطح کربن فعال است که در کربن اکتیو وارد شده و در زیر لایه ها قرار می گیرد.

یکی از عوامل و علت جذب رنگ توسط زغال فعال پدیده فیزیکی است که در این فرایند کربن اکتیو به دلیل ویژگی های منحصر به فرد بر اساس فعل و انفعالات سطحی بین ملکول های رنگ و سطوح پلاکت گرافیتی کربن عمل جذب رنگ اتفاق می افتد. در اصل برهمکنش‌ های سطحی بین  آلاینده ها و سطح کربن از طریق نیروهای واندروال باعث می شود برهم‌ کنش‌های دو قطبی القایی انجام شوند. در این فرایند پلاکت‌های گرافیتی کربن فعال، مولکول‌ های آلی خنثی را به دو قطبی‌ های درون مولکولی القا می‌کنند. دو قطبی های القایی باعث می شوند که مولکول ها به یکدیگر جذب شده و به هم بچسبند، بنابراین از محلول در منافذ کربن یا فضاهای جذب به اندازه نانو رسوب می کنند.

شکل زیر سه ساختار مولکولی کربن فعال حاصل از چوب، پوسته نارگیل و زغال سنگ قیر را نشان می دهد. این نوع کربن می تواند در اشکال مختلف مانند پودر، گرانول، میله ای، مهره ای و … مورد استفاده قرار بگیرد. یکی از تفاوت های اساسی بین ساختار ملکولی هر کدام تفاوت در اندازه پلاکت های گرافیتی که با خطوط سیاه سنگین نشان داده شده اند و تفاوت در نزدیکی آنها به هم می باشد.

 

 

 

کربن فعال به دلیل تخلخل زیاد، قیمت ارزان و در دسترس بودن یکی از روش های مناسب برای تصفیه پساب و فاضلاب یا رنگ زدایی می باشد. زغال فعال به دلیل داشتن سطح وسیع برای حذف آلاینده ها و جذب رنگ توانسته قدرت جذب فیزیکی در هر گرم را نسبت به سایر مواد دیگر بیشتر داشته باشد.

تولیدکنندگان کربن فعال از مواد اولیه با ارائه پارامترهای فرآیندی مختلف به منظور توزیع اندازه منافذ و در دسترس قرار دادن این منافذ تلاش می کنند هماهنگی و سازگاری مناسبی برای حل مشکلات فاز آبی و گازی با کربن فعال فراهم کنند.هر چقدر میزان منافذ و توزیع آن به صورت یکسان بیشتر باشد سرعت و ظرفیت جذب بالاتر می رود.

عوامل موثر بر روی جذب رنگ توسط کربن فعال

• نوع و میزان رنگ : که می تواند بر اساس غلظت رنگ و مقدار آن متفاوت باشد هر چقدر غلیظت تر باشد نیازمند کربن اکتیو بیشتر هستید.
• ساختار و میزان تخلخل کربن فعال : هر چقدر میزان رنگ بیشتر باشد باید ساختار کربن فعال متخلخل تر و دارای سطح وسیع تری باشد.
• میزان ph محلول
• میزان دما
• مدت زمان تماس محلول با کربن فعال

اگر به دنبال خرید کربن فعال با کیفیت و مرغوب برای حذف رنگ های خوراکی یا صنعتی هستید می توانید از طریق وب سایت جاکوبی ایران اقدام کنید و یا با ما در ارتباط باشید.

کاربردهای مختلف کربن اکتیو در جذب رنگ

• تصفیه آب و فاضلاب:

برای تصفیه اب و فاضلاب لازم است رنگ‌های آلی و معدنی از آب‌ های صنعتی و شهری حذف شوند و برای این امر باید از کربن فعال استفاده کنیم. یکی از کاربردهای کربن اکتیو در صنایع تصفیه اب و فاضلاب حذف بو و طعم نامطبوع ناشی از مواد رنگی است. در حال حاضر روش‌های مختلف تجاری و تجربی برای رنگ‌زدایی فاضلاب در سال 1996 در نشریه John Wiley & Sons, Inc. با عنوان Environmental Chemistry of Dyes and Pigments، ویرایش و پیشنهاد شده توسط A. Reife و H. Freeman و مورد بحث قرار گرفته است. این روش‌ها شامل جذب کربن، کاهش رنگ، ازن‌زنی، تکنیک‌های الکتروشیمیایی، پیش تصفیه‌های شیمیایی، تیمارهای هوازی و بی‌هوازی، و سیستم لجن فعال با کربن فعال پودری یا PACT می باشد.  این روش های حذف در سطوح کارایی و اثربخشی بسته به نوع رنگی که باید حذف شود متفاوت است. بسیاری از آنها به دوره های زمانی نسبتا طولانی برای موثر بودن نیاز دارند.

با وجود همه این روش ها هنوز تکنیک‌ و روش حذف رنگ خاص شناخته نشده است که بتواند به صورت موثر رنگ های اسیدی، رنگ‌های واکنش‌ گر فیبر، رنگ‌های مستقیم، رنگ‌های پراکنده، رنگ‌های پایه، رنگدانه‌های vat و گوگرد و رنگ‌های مبتنی بر آب را حذف کند. با وجود اینکه از زغال فعال به صورت موثر و گسترده برای حذف رنگ استفاده می شود اما کربن اکتیو برای برای حذف رنگ‌های پراکنده و رنگدانه‌ های vat تاثیرگذار نیستند. همچنین، رنگ‌های آنیونی، مانند رنگ‌های واکنش‌ گر فیبر، ابتدا باید توسط هیدروسولفیت کاهش داده شوند و سپس  از روش‌های جذب کربن فعال برای حذف رنگ استفاده شوند. همچنین، در بسیاری از شرایط لازم است از لخته سازی پلیمری، همراه با جذب، برای حذف موثر رنگ استفاده شود. توجه داشته باشید برخی از منعقد کننده ها مانند زاج، آهک، نمک های آهن، با یا بدون پلیمرهای کاتیونی، یا زاج همراه با کربن فعال پودری (PAC) برای حذف رنگ مورد استفاده قرار می گیرند.

• تصفیه پساب صنایع نساجی:

یکی از کاربردهای مهم کربن فعال در تصفیه پساب‌ های رنگی کارخانه‌های نساجی و بازیابی رنگ‌ های گران‌ قیمت هستند. برای حذف رنگ ها از پساب های نساجی مواد مختلف طبیعی و مصنوعی موثر هستند. سنتز یون های فلزی و نانو ذرات نمونه هایی از جاذب های مصنوعی هستند که منشأ شیمیایی آنها از موجودات زنده یا طبیعت نیست. از طرفی مواد جاذب طبیعی که منشا آنها از طبیعت به دست می‌آیند، مانند ضایعات کشاورزی، میکروارگانیسم‌ها و خاک‌ رس به دلیل هزینه‌های ارزان‌ شان مود توجه قرار گرفته اند. جاذب ها را می توان به جاذب های تجاری و مواد ارزان قیمت دسته بندی کرد. علاوه بر این، با استفاده از پارچه های متشکل از کربن فعال می توانید مواد سمی حاصل از پساب صنایع نساجی مانند هیدروکربن ها، سولفید هیدروژن، کلرید، اترها، اسیدها، فرمالدئید، دی اکسید گوگرد، نیتروژن و سایر ترکیبات گوگرد را جذب کنید.

• تصفیه پساب در صنایع کاغذسازی:

از کاربردهای مهم زغال فعال حذف رنگ‌های lignin و سایر مواد رنگی از خمیر کاغذ است. یکی از مشکلات رایج در صنایع نساجی  آلودگی ناشی از پساب کارخانه خمیر و کاغذ و آلودگی زیست محیطی است. این صنعت در میان 17 صنعت بسیار آلاینده  وجود دارد و نیازمند تامین مقدار زیادی آب می باشد. علاوه بر این، پساب این صنعت حجم زیادی از زباله های آلوده تولید می کند که می تواند مسیرهای آب را آلوده نماید. نیاز آبی در صنعت ساخت کاغذ 300 تا 425 متر مکعب برآورد شده است و حدود 80 تا 85 درصد آب مصرفی صنعت به صورت فاضلاب حاوی آلاینده های آلی و معدنی و مواد رنگی تخلیه می شود. همین مساله و آمار میزان اهمیت بازیابی و استفاده مجدد از آب در ان صنعت را مشخص می کند. بدقت کنید که میزان آلایندگی در کارخانه های نساجی یکسان نیست و بر اساس میزان و حجم پساب تخلیه شده متفاوت است. همچنین، میزان ظرفیت تولید، نوع مواد خام یا مواد اولیه مورد استفاده، انواع کاغذهای تولیدی، فرآیند خمیرسازی، بازیافت مواد شیمیایی و … همگی از عوامل موثری هستند که می توانند در میزان آلایندگی پساب کارخانه های ساخت کاغذ نقش داشته باشند. بر اساس گزارشات معتبر یک کارخانه تولید خمیر و کاغذ با استفاده از فرآیند کرافت. به ازای هر تن کاغذ تولیدی به میزان  220 تا 320 متر مکعب پساب تولید می کند.

پساب کارخانه های خمیر کاغذ و کاغذ سازی یک مایع سیاه به رنگ تیره است که به نام “مشروب سیاه ” نیز شناخته می شود. این مایع دارای BOD، COD، مواد جامد معلق و رنگ های بسیار زیاد است. رنگ صنعت خمیر و کاغذ به دلیل وجود لیگنین (igninl) و مشتقات آن از قهوه ای روشن تا قهوه ای تیره متغیر است. پساب به طور معمول توسط فرآیندهای بیولوژیکی مانند مخزن های هوادهی و فرآیندهای لجن فعال تصفیه می شود. اما فرآیندهای بیولوژیکی برای حذف مواد جامد قابل ته نشینی و تثبیت بخش آلی تجزیه پذیر بسیار موثر هستند و قادر به حذف رنگ نیستند.

برای حذف رنگ فرآیندهایی مانند فلوتاسیون یونی، اکسیداسیون شیمیایی، تبادل یونی، نفوذ خاک، فرآیند الکتروشیمیایی، تشعشع و اولترافیلتراسیون تاثیر بیشتری دارند. همچنین، انعقاد با نمک‌های آلوم، آهک و آهن روش هایی موثر برای حذف رنگ است، اما  همگی بسیار پرهزینه هستند و به دلیل تولید حجم زیاد لجن، مشکلاتی را ایجاد می‌کنند. تعداد زیادی از مواد جاذب، به عنوان مثال، کربن فعال، سیلیس، چوب، گرد و غبار اره، ذغال سنگ نارس، زمین فولر، خاکستر بادی و غیره نیز برای حذف آلاینده ها آزمایش شده اند که در این بین ​کربن فعال با بازدهی بسیار بالایی بهترین شناخته شده است. کربن فعال به عنوان یک جاذب ارزان قیمت و قابل دسترس  می‌تواند برای حذف رنگ از پساب خمیر کاغذ و کارخانه کاغذ با هزینه بسیار کمتر استفاده شود.

• صنایع داروسازی

در صنایع داروسازی یکی از فرآیندهای ضروری برای خالص سازی محصولات شیمیایی و دارویی استفاده از رنگ زدایی است. برای این منظور از کربن فعال به عنوان عامل جذب و برای تصفیه محلول‌ های دارویی استفاده می شود. در طی این فرایند ناخالصی ها مانند رنگدانه ها و رنگ های ناخواسته به دام افتاده و از مواد شیمیایی و دارویی حذف می شوند. زغال فعال به دلیل سطح گسترده و میزان تخلخل یک ماده عالی برای حذف ناخالصی ها و رنگ های ناخواسته در محصولات دارویی محسوب می شود. زغال فعال تجاری می تواند ظاهر بصری محصولات را بهبود ببخشد و باعث تولید محصولات دارویی تمیزتر و باکیفیت‌تری شود. یکی از اشکال رایج کربن اکتیو برای رنگ بری در صنایع دارویی کربن اکتیو پودری و گرانولی است.

• صنایع غذایی:

بسیاری از صنایع خوراکی و نوشیدنی از کربن های فعال مخصوص (کربن فعال خوراکی) در این زمینه استفاده می کنند. کاربرد کربن اکتیو در تولید نوشیدنی و خوراکی  عبارتند از: به عنوان یک افزودنی طبیعی برای رنگ های مورد استفاده در صنایع شیرینی و لوازم آرایشی،  در تولیدات ژلاتین غلیظ‌کننده و نگهدارنده‌های اسید لاکتیک و مونو سدیم گلوتامات مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان یک ماده تصفیه کننده اسید سیتریک و حذف ترکیبات رنگی ناخواسته برای تولید اسید سیتریک، به منظور حذف محصولات جانبی ناخواسته از شیرین کننده های مختلف، برای صنایع آبمیوه به منظور حذف پاتولین و ایجاد ترکیب آلی در  تهیه آبمیوه سیب و سایر میوه ها در اصل برای اصلاح رنگ و بو استفاده می شود. تصفیه و اصلاح رنگ و بو  برای تولید آبجو، آب بطری و نوشابه‌ها مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور تصفیه روغن های خوراکی، به منظور تصفیه گلیسیرین و تثبیت و کنترل محصول نهایی و حذف رنگ‌ها و محصولات جانبی ناخواسته، به عنوان یک ماده موثر برای تغییر رنگ، حذف بوهای ناخواسته و حذف آلاینده ها در صنایع تولیدی شراب و سرکه موثر است.

• صنایع شیمیایی

کربن‌های فعال در صنایع پتروشیمی برای تصفیه آمین‌ها و گلیکول‌ها و حذف آلاینده‌ها از سیستم‌های تمیز کردن گاز استفاده می‌شوند. همچنین، کربن فعال به عنوان بازیابی حلال ها در صنایع شیمیایی و پتروشیمی کاربرد دارد.

 

پیشنهاد ما:

اگر شما برای حذف و اصلاح رنگ، بو، مواد الاینده موجود در صنایع مختلف نیازمند کربن اکتیو خاصی هستید که بتواند نیازهایتان را به هبترین شکل ممکن پاسخ دهد. بازرگانی و تامین کننده کربن اکتیو جاکوبی ایران به عنوان نماینده و وارد کننده اصلی با داشتن تنوع محصولات بالا از برند جاکوبی می تواند به شما در این زمینه کمک کند. برای خرید کربن اکتیو جاکوبی و یا مشاوره رایگان می توانید با تیم کارشناسان حرفه ای ما در تماس باشید.

 

منابع:

watertechonline.com/wastewater/article/15549902/the-basics-of-activated-carbon-adsorption

jacobi.net

patents.google.com/patent/US6059978A/en