فرایند تولید زغال فعال

درباره زغال فعال

زغال فعال یک نسخه فرآوری شده و متخلخل از زغال است که کاربردهای مختلفی دارد، به ویژه نیازهای جذب و واکنش شیمیایی برای تصفیه آب و گاز. از آنجایی که ذرات زغال فعال بسیار متخلخل هستند، سطح بسیار گسترده ای دارند که در سوراخ ها و تونل ها در سراسر سطح خود فرو رفته اند. این نواحی را می توان با مواد دیگری برای مقاصد دیگر نیز پر کرد. به عنوان مثال، در تصفیه آب، نقره با منافذ کربن مخلوط می شود تا آلاینده هایی مانند جیوه و آرسنیک آلی از آب را برای مصارف شرب خانگی فیلتر کند. از آنجا که کربن از زغال چوب از طریق یک سری فرآیندهای فعال سازی نسبتا ارزان و ساده تولید می شود، می توان آن را در مقادیر زیادی برای بسیاری از کاربردها داشت.

فرایند تولید زغال فعال

فرآیند تولید زغال فعال یا فعال سازی زغال به دو صورت وجود دارد. یک منبع کربنی که می تواند به صورت زغال سنگ، ذغال سنگ نارس یا هر ماده کربن آلی وجود داشته باشد، کربنیزه می شود، به این معنی که کربن خالص با روش گرمایشی به نام پیرولیز استخراج می شود. هنگامی که مواد کربن دار شدند، باید اکسید شوند یا با اکسیژن، یا با قرار گرفتن در معرض CO2 یا بخار، یا توسط یک تیمار شیمیایی اسید-باز تصفیه شوند.

کربنیزاسیون

کربنیزاسیون فرآیندی است که یک قطعه غنی از زغال را می گیرد و از طریق حرارت دادن به زغال خالص تبدیل می کند. این فرآیند گرمایش که پیرولیز نامیده می‌شود، از یک تکنیک باستانی برای ساخت زغال اکتیو می‌آید. در ابتدا از مواد کربنی بسیار متراکم استفاده می شود، زیرا نتیجه نهایی برای اهداف زغال اکتیو باید متخلخل باشد. مواد غنی از کربن در یک کوره کوچک (نسبت به مقدار مواد) قرار داده می شوند و در دمای شدید بالای 2000 درجه سانتیگراد پخته می شوند. آنچه باقی می ماند معمولاً 20-30 درصد وزن اولیه است و عمدتاً از زغال و درصد کمی خاکستر معدنی تشکیل شده است. این بسیار شبیه به "کک کردن" است، روشی برای تولید کک از زغال چوب، نوعی سوخت مبتنی بر کربن.

هنگامی که شکل متخلخل زغال تولید شد، باید تحت اکسیداسیون قرار گیرد تا بتواند جاذب شود. این می تواند به یکی از دو روش رخ دهد: گاز یا تصفیه شیمیایی.

تصفیه گاز

فعال کردن کربن را می توان مستقیماً از طریق گرم کردن در یک محفظه در حالی که گاز به داخل پمپ می شود انجام داد. این کار آن را در معرض اکسیژن برای اهداف اکسیداسیون قرار می دهد. هنگامی که اکسید می شود، زغال فعال مستعد جذب می شود، فرآیند پیوند سطحی برای مواد شیمیایی - همان چیزی که زغال اکتیو را برای فیلتر کردن ضایعات و مواد شیمیایی سمی از مایعات و گازها بسیار خوب می کند. برای تصفیه گاز فیزیکی، فرآیند پیرولیز کربنی شدن باید در یک محیط بی اثر در دمای 600-900 درجه سانتیگراد انجام شود. سپس یک گاز اکسیژن دار به محیط پمپ می شود و بین 900 تا 1200 درجه سانتیگراد گرم می شود و باعث می شود که اکسیژن به سطح کربن بپیوندد.

تصفیه شیمیایی

در تصفیه شیمیایی، فرآیند کمی متفاوت از گاز فعال شدن زغال است. یکی، کربنیزاسیون و فعال سازی شیمیایی به طور همزمان اتفاق می افتد. حمامی از اسید، باز یا سایر مواد شیمیایی تهیه می شود و مواد زیر آب می روند. سپس حمام تا دمای 450-900 درجه سانتیگراد گرم می شود که بسیار کمتر از گرمای مورد نیاز برای فعال شدن گاز است. مواد کربن دار کربنیزه می شوند و سپس فعال می شوند، همه اینها با سرعتی بسیار سریعتر از فعال سازی گاز. با این حال، برخی از فرآیندهای گرمایش باعث جذب عناصر کمیاب از حمام به کربن می شود که می تواند منجر به زغال فعال ناخالص یا بی اثر شود.

زغال فعال پس از اکسیداسیون

پس از اکسید شدن، زغال فعال را می‌توان برای انواع مختلفی از کاربردها، با چندین ویژگی طبقه‌بندی‌شده مختلف، پردازش کرد. برای مثال، زغال فعال گرانولی (GAC) محصولی شن مانند با دانه‌های بزرگ‌تر از زغال اکتیو پودری (PAC) است و هر کدام برای کاربردهای متفاوتی استفاده می‌شوند. انواع دیگر شامل کربن آغشته شده است که شامل عناصر مختلفی مانند نقره و ید و کربن های پوشش داده شده با پلیمر است.