عدد یدی کربن اکتیو نشان دهنده چیست؟ عدد یدی کربن اکتیو معیاری برای سطح فعالیت است که به ازای مقدار یدی که یک گرم کربن فعال میتواند جذب کند سنجیده می شود. تعداد عدد بالاتر نشان دهنده درجه بالاتر فعال سازی است که اغلب بر حسب میلی گرم در گرم می باشد و در محدوده معمولی 500-1200 میلی گرم در گرم درنظر گرفته می شود. عدد یدی در اصل معیاری است برای میزان ریز منافذ کربن فعال (0 تا 20 Å یا حداکثر 2 نانومتر) با جذب ید از محلول می باشد. با استفاده از عدد یدی می توان به میزان قدرت و کیفیت جذب کربن اکتیو پی برد. این عدد نشان دهنده میزان تخلخل و سطح جذب کربن اکتیو است.
در اصل عدد یدی در کربن اکتیو کمک می کند تا شما بتوانید میزان اشباع نشدن روغن ها و چربی ها را محاسبه کنید. نتایج به صورت معمول به تعداد گرم ید جذب شده توسط 100 گرم روغن یا چربی محاسبه می شود.
مزایای استفاده از عدد یدی کربن فعال
شاید این سوال پیش آید که دانستن عدد یدی چه فایده ای دارد و چه کمکی می کند؟ عدد یدی معیاری از ید جذب شده در منافذ است و با استفاده از این عدد می توانید میزان حجم منافذ کربن فعال را تخمین بزنید. برخی از این مزایا عبارتند از :
- برآورد اندازه تخلخل: با استفاده از عدد یدی می توان میزان تخلخل را در ساختار کربن فعال تخمین زد. هر چقدر میزان تخلخل بیشتر باشد سطح کربن وسیع تر است و می تواند ملکول های بیشتری را جذب کند.
- برآورد و تخمین قدرت جذب: با استفاده از عدد یدی می توان میزان قدرت جذب کربن فعال را تخمین زد. عدد یدی بالاتر، نشان دهنده توانایی بیشتر برای جذب مواد آلی، رنگ‌ها، بوها و سایر آلاینده‌ها است.
- انتخاب کربن صحیح و مناسب: شما با مطالعه عدد یدی کربن فعال می توانید تشخیص دهید که آیا این کربن می تواند برای کاربرد های شما موثر باشد یا نه؟
- شناخت کیفیت کربن فعال: با بررسی عدد یدی خریداران می توانند کیفیت محصول را بسنجند و از استانداردهای آن مطلع شوند.
- بهینه سازی شرایط عملیات: با بررسی عدد یدی به راحتی می‌توان شرایط عملیاتی مانند دما، زمان تماس و مقدار کربن مصرفی را کنترل و بهینه کرد تا نتیجه نهایی بهترین حالت را داشته باشد.
- تخمین عملکرد: با استفاده از عدد یدی به راحتی می توان پیش‌بینی مناسبی برای ارزیابی عملکرد کربن فعال در شرایط مختلف داشت.
- مقایسه محصولات کربن فعال از برندهای مختلف: با مقایسه عدد یدی کربن های فعال از برندهای مختلف می‌توان بهترین آنها را متناسب با کاربرد مورد نظرتان انتخاب کنید.
- بهبود کارایی در تصفیه: با بررسی درست عدد یدی کربن فعال می‌توان کارایی و راندمان سیستم‌های تصفیه را افزایش داد و هزینه های عملیاتی را کمتر کرد.
عوامل موثر بر عدد یدی کربن اکتیو
فاکتورهای زیادی بر میزان بالا پایین بودن عدد یدی تاثیر دارند. برخی از این پارامترها عبارتند از:
- نوع ساختار مواد اولیه کربن فعال:
نوع ساختار مواد اولیه برای تولید کربن فعال مهم است برخی از مواد اولیه می توانند چوب، زغال سنگ، پوسته نارگیل و زباله و پسماند میوه، آجیل و … باشند. با توجه به اینکه مواد اولیه هر کربن فعال متفاوت است ساختار تخلخل و در نتیجه عدد یدی نیز متفاوت است. از این رو، مواد اولیه که دارای ساختاری سلولزی دارند معمولاً کربن‌هایی با عدد یدی بالاتر هستند. از طرفی اندازه ذرات مواد اولیه نیز بر سطح ویژه کربن فعال تاثیر می گذارد. هر چقدر ذرات ریزتر باشند سطح تماس بیشتری ایجاد می کنند و عدد یدی را افزایش می دهند.
- نحوه فعال سازی کربن فعال:
روش های متفاوتی برای فعال سازی کربن فعال نقش دارند. به عنوان مثال فعال سازی با بخار، فعال سازی شیمیایی و فعال سازی فیزیکی یا ترکیبی از چند روش که هر کدام می توانند ساختار تخلخل کربن فعال را تحت تاثیر قرار دهند. به همین نسبت عدد یدی نیز تغییر می کند. علاوه بر این، شرایطی مانند مدت زمان تماس ماده فعال کننده با کربن و یا میزان دما و حرارت نیز می تواند نقش مهمی در ساختار کربن فعال داشته باشد. هر چقدر این دو عامل بیشتر باشد ساختار متخلخل تر خواهد بود.
- میزان دما و زمان فعال سازی:
یکی از عوامل موثر بر عدد یدی و سطح کربن فعال سرعت گرمایش در فرآیند فعال سازی است که میتواند بر اندازه و توزیع اندازه تخلخل تاثیر داشته باشد. همچنین، سرعت سرد شدن نیز بر ساختار تخلخل و در نتیجه عدد یدی تاثیرگذار می گذارد. اتمسفر فعال‌سازی از جمله هوا، نیتروژن، آرگون نیز بر نوع و مقدار تخلخل نقش موثری دارد.
- نوع عامل فعال کننده:
برخی از عوامل فعال کننده نیز تاثیر گذار هستند به عنوان مثال فعال کننده های مختلف مانند بخار آب، دی‌اکسید کربن، گازهای خنثی هر کدام تاثیر خاصی بر فعال سازی و ساختار کربن دارند.
- میزان تخلخل کربن فعال:
حجم کل تخلخل موجود در کربن فعال، یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین کننده عدد یدی است. اندازه تخلخل نیز بر عدد یدی تاثیرگذار است. هر چقدر حفره‌های ریزتر ایجاد شود سطح تماس بیشتر می شود و عدد یدی افزایش می یابد. توزیع اندازه حفره‌ها در کربن فعال نیز مهم است. هر چقدر توزیع اندازه حفره ها یکنواخت تر باشد عملکرد جذب بهتر خواهد بود.
- عوامل محیطی:
رطوبت موجود در کربن فعال میتواند بر جذب ید و در نتیجه عدد یدی تاثیر بگذارد. همچنین دمای محیط نیز می تواند میزان جذب ید و عدد یدی را تحت تاثیر قرار دهد.
عدد یدی را چگونه اندازه گیری کنیم؟
نمونه با 10 میلی لیتر HCl 5٪ (V/V) شروع می شود. مخلوط به مدت 30 ثانیه جوشانده می شود و سپس در دمای اتاق سرد می شود. 100 میلی لیتر محلول ید 0.1 نیوتن فورا به مخلوط اضافه شده و به مدت 30 ثانیه هم زده می شود. سپس محلول فیلتر شده و 50 میلی لیتر از فیلتراسیون با محلول تیوسولفات سدیم 0.1N (0.05 mol L-1) با استفاده از تیودن (یا نشاسته) به عنوان شاخص استفاده می شود.
مقدار ید جذب شده در هر گرم جاذب با استفاده از محورهای لگاریتمی در برابر غلظت ید باقی مانده ترسیم می شود. اگر غلظت ید باقیمانده در محدوده (0.008-0.04 نیوتن) نباشد، این روش با استفاده از توده های کربن مختلف برای هر نقطه ایزوترم تکرار می شود. تجزیه و تحلیل رگرسیون برای سه نقطه اعمال می شود و عدد ید به عنوان مقدار جذب شده در غلظت ید باقی مانده 0.02 نیوتن محاسبه می شود.
محدودیت های عدد یدی چیست؟
عدد یدی دارای محدودیت هایی نیز هست از جمله اینکه معیاری است برای جذب مواد با وزن ملکولی کم و برای موادی با وزن ملکولی بالا مناسب نیست. از طرفی نوع ماده جذب شونده می تواند بر میزان جذب و در نتیجه عدد یدی تاثیر بگذارد. از دیگر محدودیت های عدد یدی می توان به شرایط عملیاتی اشاره کرد از جمله دما، pH و غلظت که بر میزان جذب و در نتیجه عدد یدی تاثیر زیادی می گذارد.
آیا عدد یدی برای تعیین کیفیت کربن فعال به تنهایی کافی است؟
توجه داشته باشید که عدد یدی یک پارامتر مهم برای تعیین کیفیت و کارایی کربن فعال است، اما به تنهایی نمی تواند معیاری برای کیفیت محسوب شود. باید برای انتخاب درست کربن فعال علاوه بر عدد یدی، ویژگی‌های دیگری مانند عملکرد ، میزان سطح که نشان دهنده مساحت سطح داخلی کربن فعال است، میزان حجم که مربوط به حجم کل منافذ موجود در کربن فعال است و بر ظرفیت جذب آن تأثیر می‌گذارد. توزیع اندازه منافذ که می تواند بر نوع مولکول‌هایی که جذب می‌شوند، تأثیرگذار بگذارد. میزان مقاومت و سختی کربن اکتیو که درجه مقاومت آن در برابر سایش و شکستگی را نشان می دهد. درجه خلوص و نوع کاربرد را در نظر داشته باشید. به عنوان مثال برای اتخاب کربن فعال در تصفیه آب، لازم است علاوه بر عدد یدی به سختی کربن فعال نیز توجه شود. زیرا عوامل سایش باعث می شوند کربن خرد شده و وارد آب تصفیه شده گردد.
