کربن فعال
کربن فعال (که کربن فعال، زغال فعال یا زغال سنگ فعال نیز نامیده می شود) شکلی از کربن است که برای تبدیل آن به شدت متخلخل و در نتیجه سطح بسیار وسیعی برای جذب و واکنش های شیمیایی فرآوری شده است. معمولا از زغال سنگ، چوب، پوسته میوه سخت، هسته میوه به دست می آید.
کربن فعال برای کاربردهای مختلف ارزشمند است. به عنوان مثال می توان به تصفیه گاز، تصفیه آب، استخراج فلز، بازیافت طلا، دارو، تصفیه فاضلاب، فیلتر هوا در ماسک های گاز و ماسک فیلتر و فیلتر در هوای فشرده اشاره کرد. علاوه بر این، کربن فعال برای بوی بد فضاهای بسته مانند یخچال ها و انبارها مفید است. فعال سازی کافی برای کاربردهای مفید ممکن است صرفاً از سطح بالای سطح انجام شود، اگرچه عملیات شیمیایی بیشتر اغلب توانایی جذب ماده را افزایش می دهد.
برنامه های کاربردی
کربن فعال در تصفیه گاز، تصفیه طلا، استخراج فلز، تصفیه آب، دارو، تصفیه فاضلاب، فیلتر هوا در ماسک های گاز و ماسک فیلتر، فیلتر در هوای فشرده و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می شود.
یکی از کاربردهای صنعتی عمده شامل استفاده از کربن فعال در زمینه تکمیل فلز است. به طور گسترده ای برای خالص سازی محلول های آبکاری استفاده می شود. به عنوان مثال، این یک روش خالص سازی اصلی برای حذف ناخالصی های آلی از محلول های آبکاری نیکل درخشان است. انواع مواد شیمیایی آلی به محلول های آبکاری برای بهبود کیفیت رسوب آنها و برای افزایش خواصی مانند روشنایی، صافی و شکل پذیری اضافه می شود. به دلیل عبور جریان مستقیم و واکنش های الکترولیتی اکسیداسیون آندی و احیای کاتدی، افزودنی های آلی محصولات تجزیه ناخواسته را در محلول تولید می کنند. تجمع بیش از حد آنها می تواند بر کیفیت آبکاری و خواص فیزیکی فلز رسوبی تأثیر منفی بگذارد. عملیات کربن فعال چنین ناخالصی ها را حذف می کند و عملکرد آبکاری را به سطح مورد نظر باز می گرداند.
کاربردهای زیست محیطی
جذب کربن کاربردهای متعددی در حذف آلاینده ها از جریان هوا یا آب چه در میدان و چه در فرآیندهای صنعتی دارد، مانند:
- پاکسازی نشت
- اصلاح آب های زیرزمینی
- فیلتراسیون آب آشامیدنی
- تصفیه هوا
- ترکیبات آلی فرار از رنگ آمیزی، تمیز کردن خشک، عملیات پخش بنزین و سایر فرآیندها جذب می شوند.
کاربردهای پزشکی
کربن فعال برای درمان مسمومیت ها و مصرف بیش از حد مصرف خوراکی استفاده می شود.
تصور می شود که به سم متصل می شود و از جذب آن توسط دستگاه گوارش جلوگیری می کند. در موارد مشکوک به مسمومیت، پرسنل پزشکی یا زغال فعال را در صحنه یا در بخش اورژانس بیمارستان استفاده می کنند. دوز معمولاً تجربی با 1 گرم بر کیلوگرم وزن بدن است که معمولاً فقط یک بار تجویز می شود. بسته به داروی مصرفی، ممکن است بیش از یک بار تجویز شود. در موارد نادر از زغال چوب فعال در مراقبت های ویژه برای فیلتر کردن داروهای مضر از جریان خون بیماران مسموم استفاده می شود. کربن فعال به درمان انتخابی برای بسیاری از مسمومیت ها تبدیل شده است و سایر روش های ضد عفونی مانند استفراغ ناشی از ایپکاک یا پمپ معده اکنون به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند.
در حالی که کربن فعال در شرایط مسمومیت حاد مفید است، نشان داده شده است که در تجمع طولانی مدت سموم، مانند استفاده از علف کش های سمی، موثر نیست.
مکانیسم های عمل:
- اتصال سم برای جلوگیری از جذب معده و روده. اتصال برگشت پذیر است، بنابراین ممکن است یک کاتارتیک مانند سوربیتول نیز اضافه شود
- گردش روده کبدی برخی داروها/سموم و متابولیت های آنها را قطع می کند
- به داروها/سموم خاصی اجازه می دهد تا از خون خارج شوند و به زغال چوب موجود در روده متصل شوند - نوعی "دیالیز روده"
استفاده نادرست (مثلاً در ریه ها) منجر به آسپیراسیون ریوی می شود که در صورت عدم شروع فوری درمان پزشکی می تواند گاهی کشنده باشد. استفاده از زغال فعال زمانی که ماده بلعیده شده اسید، قلیایی یا فرآورده نفتی باشد منع مصرف دارد.
برای استفاده قبل از بیمارستان، در لوله ها یا بطری های پلاستیکی، معمولاً 12.5 یا 25 گرم، از قبل با آب مخلوط می شود. نام های تجاری شامل InstaChar، SuperChar، Actidose و Liqui-Char است، اما معمولاً به آن ذغال فعال ساده می گویند.
به عنوان یک داروی بدون نسخه، اغلب برای درمان اسهال خفیف استفاده می شود.
تصفیه گاز
فیلترهایی با کربن فعال معمولاً در تصفیه هوا و گاز فشرده برای حذف بخارات روغن، بوها و سایر هیدروکربن ها از هوا استفاده می شوند. رایج ترین طرح ها از اصل فیلتراسیون 1 مرحله ای یا 2 مرحله ای استفاده می کنند که در آن کربن فعال در داخل محیط فیلتر تعبیه شده است. زغال چوب فعال نیز در سیستمهای پشتیبانی حیات اولیه لباس فضایی استفاده میشود.
تصفیه مشروبات الکلی مقطر
فیلترهای کربن فعال را می توان برای فیلتر کردن ودکا و ویسکی از ناخالصی های آلی استفاده کرد. از آنجایی که کربن فعال به خوبی به الکل ها متصل نمی شود، درصد اتانول به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار نمی گیرد، اما کربن به بسیاری از ناخالصی های آلی متصل می شود و می تواند بر رنگ، طعم و بو تأثیر بگذارد.
تمیز کردن جیوه از گاز پشته
کربن فعال، اغلب آغشته به ید یا گوگرد، به طور گسترده ای برای به دام انداختن انتشار جیوه از نیروگاه های زغال سنگ، زباله سوزهای پزشکی و گاز طبیعی در دهانه چاه استفاده می شود. این کربن یک محصول تخصصی است اما اغلب بازیافت نمی شود.
کربن فعال مملو از جیوه مشکل دفع را ایجاد می کند. اگر کربن فعال حاوی کمتر از 260 قسمت در میلیون (ppm) جیوه باشد، مقررات فدرال اجازه می دهد که برای دفن زباله تثبیت شود (مثلاً در بتن به دام افتاده است). با این حال، زباله های حاوی بیش از 260 پی پی ام در زیر مجموعه "جیوه بالا" در نظر گرفته می شوند و از دفن زباله منع می شوند (قانون ممنوعیت زمین). این ماده اکنون در انبارها و معادن عمیق متروکه با نرخ تخمینی 1000 تن در سال انباشته می شود.
