3 علت و نحوه سوزاندن کربن فعال

آیا شما هم به دنبال علت و نحوه سوزاندن کربن فعال هستید؟ ما در این مقاله ” علت سوزاندن کربن فعال” و “نحوه سوزاندن کربن فعال” را بررسی می کنیم. کربن فعال معمولاً ماده ای است که به عنوان یک جاذب و فیلتراسیون برای حذف ناخالصی‌ها و آلاینده‌ها از فاز گازی (هوا) یا فاز مایعات (آب) استفاده می‌شود. فرایند سوزاندن کربن فعال باید در شرایط خاص در یک محیط کنترل شده و با گرمادهی بالا انجام شود. به صورت کلی سوزاندن کربن اکتیو می تواند به دلایل مختلف اتفاق بیفتد برخی به منظور تولید اولیه، برخی به منظور بازیابی یا به منظور تشخیص میزان محتوای خاکستر و ناخالصی های کربن باشد که در زمان خرید کربن فعال در نظر گرفتن این معیار مهم است. اگر برای انتخاب کربن فعال ایده آل یا استعلام قیمت نیازمند مشاوره و اطلاعات دقیق هستید می توانید با کارشناسان ما در تماس باشید.

علت سوزاندن کربن فعال

• سوزاندن کربن فعال به منظور احیا و بازیابی مجدد کربن اکتیو
• سوزاندن زغال چوب به منظور تولید اولیه کربن فعال
• سوزاندن کربن فعال به منظور آنالیز و تشخیص محتوای خاکستر آن

توجه داشته باشید هر کدام این موارد برای سوختن نیازمند شرایط و درجه حرارت مناسب است که در ادامه هر کدام را اشاره می کنیم.

نحوه سوزاندن کربن فعال برای احیا و بازیابی

در اصل انواع کربن فعال با سایر انواع کربن ها متفاوت است و در واقع یک جاذب کووالانسی است بدان معنا که می تواند مولکول‌هایی با تمایل کووالانسی را جذب کند که این نوع جذب را جذب فیزیکی می نامند. در این نمونه از کربن، اتم های کربن به شکل منظمی به یکدیگر متصل شده اند و ساختار شیمیایی اتم ها و مولکول ها تغییر نمی کند به همین دلیل برگشت پذیر هستند. برای برگشت پذیری یا بازیابی کافی است کربن فعال را حرارت دهیم. اگر ماده جذب شده توسط کربن اکتیو فرار نباشد تا رسیدن به دمای معین (معمولا بین 600 تا 900 درجه سانتیگراد، در غیاب اکسیژن) پیرولیز می شود. به بیان ساده تر در روش بازیابی مواد جاذب اتم های هیدروژن و اکسیژن خود را از دست می دهد و به کربن آمورف تبدیل می شوند. اما اگر دما بیشتر شود، کربن آمورف بدست امده با گازهای کوره واکنش داده و به دی اکسید کربن تبدیل می شوند که پس از تبدیل به گاز، سطح صفحات گرافیتی را آزاد می کند. طی این فرآیند ناخالصی های جذب شده روی سطح کربن را بدون تخریب می سوزاند و در نهایت کربن فعال مجدداً قابل استفاده می شود.

مراحل احیا و بازیابی کربن فعال

• استفاده از یک کوره مناسب حرارتی با دمای بالا و مجهز به دمنده برای گردش هوا
• کربن فعال اشباع شده را به صورت یکنواخت در کوره قرار می دهیم به گونه ای که جریان هوای مناسب از کربن اکتیو اشباع شده قابل عبور باشد.
• درجه حرارت را به تدریج بالا ببرید و از گرم شدن بیش از اندازه کربن به صورت یکدفعه ای جلوگیری کنید تا کربن فعال به صورت سریع سوزانده نشود.
• افزایش دما باعث دفع ترکیبات فرار مانند شامل آلاینده‌های آلی یا رطوبت از کربن فعال می شوند.
• در مرحله بعدی با حذف ترکیبات فرار به منظور فعال سازی کربن باید درجه حرارت بالاتر برود. این حرارت بسته به نوع کربن و و خواص ان می تواند بین دمای 600 تا 900 درجه سانتیگراد باشد.
• در مراحل بعدی اگر کربن فعال به سطح مورد نیاز دسترسی پیدا کرد باید به تدریج درجه حرارت پایین بیاید و آن را به محفظه خنک کننده منتقل کنید.
• در مرحله نهایی و آخر لازم است آزمایشات کنترل کیفیت را انجام دهید تا مطمئن شوید کربن فعال بدست آمده نیازهای مورد نظر را برآورده می کند. این آزمایشات می تواند شامل تجزیه و تحلیل سطح، توزیع اندازه منافذ و ارزیابی ظرفیت جذب باشد.

بازیابی کربن اکتیو می تواند نیاز به تولید کربن فعال جدید را کاهش دهد و تولید زباله را به حداقل برساند. توجه داشته باشید روش های دیگری نیز برای احیا و بازسازی کربن فعال وجود دارد اما یکی از رایج ترین و پرکاربردترین روش های بازیابی،  روش فعال سازی مجدد حرارتی است. در این روش از کوره های دوار و کوره های گرمایش مستقیم چند مرحله ای استفاده می شود. در این کوره ها ظرفیت اکسید کننده اتمسفر داخل کوره با استفاده از بخار آب محدود شده در نتیجه ترکیبات فرار از کربن فعال گرانولی GAC آزاد می شوند و ترکیبات غیر فرار پیرولیز و گاز می شوند.

سوزاندن زغال چوب برای تولید کربن فعال

یکی از روش های فعال سازی، سوزاندن زغال چوب برای تولید کربن فعال که شامل فعال‌ سازی مواد کربنی مانند چوب، پوسته نارگیل، زغال سنگ یا پوسته پسته، پوسته برنج، کاه، پوسته فندق، پوست آجیل، پوسته میوه  و مواد دیگر است. عملیات تولید کربن فعال با استفاده از دمای بالا و عوامل فعال کننده یک ساختار بسیار متخلخل ایجاد می کند.در این روش از بخار به عنوان یک عامل فعال سازی استفاده می شود که محصول نهایی با داشتن معیارهای خوب به منظور کاربردهای تصفیه آب و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.

مواد اولیه کربن فعال می توانند ضایعات کشاورزی از جمله خاک اره، تراشه، ضایعات چوب، شاخه ها، پوسته برنج، پوست بادام زمینی، نیشکر، ساقه پنبه، ساقه ذرت، کاه گندم، کاه برنج و … باشند که با استفاده از کوره فعال سازی و سیستم های گرمایش با دمای بالا، سیستم بخار، سیستم تصفیه گاز دودکش و سیستم خنک کننده جدید می توانند کربن را فعال کنند. در این کوره ها، ابتدا مواد خام کربنی یا کربنیزه شده در دمای بالا قرار داده می شوند و زمانیکه دما به حد معینی رسید، مقدار مشخصی بخار آب روی سطح مواد کربنیزه پاشیده می شود این کار باعث می شود مواد کربنی شده در دمای بالا منافذ زیادی ایجاد کنند و کربن فعال تولید شود.

بیشتر بخوانید: عدد یدی چیست؟

نحوه سوزاندن کربن فعال به منظور آنالیز محتوای خاکستر

یکی از علت های سوزاندن کربن فعال آنالیز و تشخیص میزان خاکستر آن است. فاکتورهای تشخیص رطوبت، مواد فرار، خاکستر و کربن یکی از پارامترهای کلیدی برای تخمین مقدار سوخت و کیفیت کربن فعال هستند. در اصل کربن فعال خالص مقداری است که با کم کردن مجموع خاکستر، رطوبت و مواد فرار از 100 به دست می‌ آید. رطوبت ذاتی موجود در ذغال سنگ با تبخیر در دمای اتاق از بین نمی رود و نیازمند روش های دیگر است. میزان رطوبت موجود در زغال سنگ را می توان با حرارت دادن زغال سنگ در کوره برقی در دمای 105 درجه تعیین کرد. علاوه بر این، به منظور سوزاندن زغال سنگ در مقیاس بزرگ لازم است میزان خاکستر آن را بررسی کنید. محتویات خاکستر با حرارت دادن و سوزاندن نمونه زغال سنگ در حضور هوا و تعیین کاهش وزن تعیین می شوند.

جدول مواد مورد استفاده برای آنالیز خاکستر 

توجه داشته باشید برای خارج کردن بوته سیلیکا از یک جفت انبر استفاده کنید.

نحوه تعیین رطوبت 

• مرحله اول: ابتدا یک گرم پودر زغال چوب خشک شده در معرض هوا را در بوته سیلیکا قرار دهید و همین میزان زغال چوب فعال را در یک بوته سیلیس وزن شده قرار دهید.
• مرحله دوم: هر دو بوته را به مدت یک ساعت در فر الکتریک در دمای 105 درجه سانتی گراد قرار دهید.
• مرحله سوم: وزن اولیه و وزن نهایی نمونه های زغال سنگ را مقایسه کنید. این میزان تفاوت نشان دهنده میزان رطوبت است.

جدول مشخصات تعیین میزان رطوبت برای زغال چوب و زغال چوب فعال 

نحوه محاسبه تعیین میزان رطوبت

درصد رطوبت =(وزن رطوبت حذف شده /وزن زغال سنگ)*100
(0.02/1 ) * 100 = 2% میزان رطوبت بر حسب درصد برای زغال چوب

(0.08/1) *100 = 8% میزان رطوبت بر حسب درصدبرای کربن فعال

نحوه تعیین و آنالیز خاکستر کربن فعال

• مرحله اول: نمونه های بدست آمده از مرحله قبل که بدون رطوبت هستند را در دو بوته سیلیس وزن کنید
• مرحله دوم:  هر دو بوته را به مدت یک ساعت در کوره صدا خفه کن در دمای 750 درجه سانتیگراد قرار دهید.
• مرحله سوم: بعد از اتمام سوزاندن باید کوره را خاموش کنید و اجازه دهید بوته ها در دمای اتاق خنک شوند.
• مرحله چهارم: بوته را با خاکستر باقی مانده وزن کنید. باید محتوای خاکستر در نمونه کربن فعال شما مطابقت داشته باشد.

جدول مشخصات تعیین میزان خاکستر برای زغال چوب و زغال چوب فعال 

نحوه محاسبه تعیین میزان خاکستر

درصد محتوای خاکستر =( وزن خاکستر تشکیل شده (W5)/وزن زغال سنگ) * 100

(0.72/1 ) * 100 = 7. 2 % میزان خاکستر بر حسب درصد برای زغال چوب

(0.93/1) * 100 = 9.3% میزان خاکستر بر حسب درصد برای زغال چوب فعال

توجه داشته باشید اطلاعات کامل در مورد میزان درصد خاکستر موجود در نمونه کربن فعال به شما می تواند در شناسایی درجه خلوص و ترکیبات کربن فعال کمک کند. صنایع مختلف بر اساس این اطلاعات می‌توانند از مطابقت زغال فعال با استانداردها و مشخصات مورد استفاده اطمینان حاصل کنند.

سوالات متداول در مورد نحوه سوزاندن کربن فعال

• محتوای خاکستر زغال چوب را چگونه آزمایش می کنید؟

نمونه هایی از زغال سنگ بدون رطوبت و زغال چوب فعال را در دو بوته سیلیس وزن کنیدسپس هر دو بوته را به مدت 1 ساعت در کوره صدا خفه کن در دمای 750 درجه سانتیگراد قرار دهید و در نهایت وزن خاکستر تشکیل شده را پیدا کنید.

• دمای محتوای خاکستر را چقدر است؟

میزان رطوبت و خاکستر از طریق حرارت دادن نمونه ها در دمای خاص مورد آنالیز قرار می گیرد. برای رطوبت معمولاً بین 100 تا 200 درجه سانتیگراد است و مقدار خاکستر معمولاً در دمای بیش از 600 درجه می باشد.

• فرمول آنالیز خاکستر چیست؟

% ASH = ((وزن بوته) – (وزن بوته)) ​​x 100/((وزن بوته و نمونه) – (وزن بوته))

منابع: www.jetir.org

www.hndlcharcoal.com