مهمترین روش های احیای کربن فعال

پس از جذب آلاینده‌ها توسط کربن فعال ظرفیت جذب کاهش می‌یابد. کربن مصرف شده Spent نامیده می‌شود. در چنین شرایطی کربن فعال نیاز به بازیافت دارد. دو فرایند در مورد بازیافت کربن فعال وجود دارد. فرآیند اول احیا کربن فعال Regeneration و فرآیند دوم بازیابی مجدد زغال فعال Reactivation است.

در فرآیند اول عمل خارج کردن آلاینده‌ها از کربن، بدون تجزیه آنها انجام می‌شود. در فرآیند دوم فعال سازی مجدد کربن در دماهای بسیار بالا انجام می‌شود و طی این پروسه مواد آلاینده تجزیه شده و کربن، مجدداً فعال می‌شود. کربن فعال اسپوتا از نوع کربن اکتیوهای باکیفیت نیز توسط روش‌های ذکر شده در این متن قابل احیا و بازیابی می‌باشد.

دلایل احیای کربن فعال

کربن فعال اسپوتا در سه شکل:

کربن فعال پودری
کربن فعال گرانولی
کربن فعال میله ای

به بازار عرضه می‌شود. سطح هر سه نوع دارای منافذ ریز و درشت است. به سبب توانایی بسیار زیاد این ماده در واکنش پذیری و مبادله یون، ذرات آلاینده مختلف موجود در آب روی سطح کربن تجمیع شده و به مرور از توانمندی آن کاسته می‌شود. به همین سبب کربن‌ها شستشو داده شده و با روش‌های مختلف، عملیات بازیابی و احیا سازی بر روی آنها انجام می‌شود.

چند فاکتور مهم در انتخاب روش احیای کربن فعال

کربن فعال نقش بسیار مهم در تصفیه آب دارد. همچنین آلاینده‌ها تاثیر منفی بر روی این ماده دارند. چند روش برای احیا وجود دارد. در گزینش روش احیا توجه به چند فاکتور ضروری است. این فاکتورها عبارتند از:

میزان کربن فعال که نیازمند عملیات احیا است باید سنجیده شود. این مسئله علی‌الخصوص در عمل احیای فیزیکی با کوره از اهمیت بسیاری برخوردار است.
بعضی از روش‌های احیا منجر به هدر رفت قسمتی از کربن‌ها می‌شوند. لذا بررسی میزان خوردگی و هدر رفت کربن در هر یک از روش‌ها ضروری است.
محاسبه هزینه‌ها از لحاظ منفعت اقتصادی در ارتباط با راه‌اندازی واحد احیای کربن فعال و خرید مواد شیمیایی و … می‌بایست در نظر گرفته شود.
به مدت زمان حذف آلاینده‌ها و بهبود عملکرد کربن فعال نیز باید توجه داشت.

مواد موثر برای سیستم اسمز معکوس

آنتی اسکالانت‌ها مواد شیمیایی هستند که به طور خاص برای جلوگیری از تجمع رسوب، عمدتاً از یون‌های سختی‌زا مانند کلسیم و منیزیم، روی سطح غشاء طراحی شده‌اند. آنتی اسکالانت مرغوب برای حفظ فیلتر غشایی اسمز معکوس موثر است.

افزودن آنتی اسکالانت به آب خوراک، به جلوگیری از تشکیل رسوبات، تمیز نگه داشتن غشا و بهبود کارایی کلی سیستم اسمز معکوس منتج می‌شود. با این حال، توجه به این نکته ضروری است که اثربخشی آنتی اسکالانت‌ها بسته به شرایط خاص آب و نوع غشای مورد استفاده می‌تواند متفاوت باشد. برای دستیابی به عملکرد مطلوب، ممکن است نظارت و تنظیم منظم دوز آنتی اسکالانت مورد نیاز باشد.

فیلتر کربنی برای سیستم اسمز معکوس

هدف اصلی فیلتر کربن فعال در سیستم اسمز معکوس حذف ترکیبات آلی، کلر، ترکیبات آلی فرار (VOCs) و سایر مواد شیمیایی است که به طور بالقوه می‌توانند به غشاهای اسمز معکوس آسیب بزنند یا بر طعم و بوی آب تصفیه شده تأثیر بگذارند.

فیلتر کربن فعال از طریق ترکیبی از جذب فیزیکی و واکنش‌های شیمیایی کار می‌کند. ساختار متخلخل کربن فعال، ناخالصی‌ها و آلاینده‌های موجود در آب را به دام می‌اندازد و حذف می‌کند. مانند یک اسفنج مولکولی عمل می‌کند و مواد مضر را به سطح خود جذب و متصل می‌کند.

یکی از مزایای کلیدی استفاده از کربن فعال به عنوان پیش تصفیه برای اسمز معکوس، توانایی آن در حذف کلر است. کلر معمولاً به عنوان یک ضدعفونی کننده در تصفیه خانه‌های آب استفاده می‌شود، اما می تواند تاثیر منفی بر عملکرد و طول عمر غشاهای اسمز معکوس داشته باشد.

احیا کربن اکتیو

احیای کربن فعال با روش حرارت دهی

ذرات تجمیع شده بر روی کربن‌ فعال با حرارت دهی تا حدود زیادی حذف می‌شوند. به همین سبب یکی از روش‌های متداول برای احیای زغال اکتیو روش حرارت دهی در دمای بالای 800 درجه سانتی‌گراد است. با وجود مزیت‌هایی که این روش احیا سازی به همراه دارد، از لحاظ مصرف انرژی برای کوره‌هایی که کمتر از 5 تا 6 تن در روز ورودی دارند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

احیای کربن فعال با روش تبخیر

به غیر از روش احیای کربن اکتیو در محیط خشک کوره، آلاینده‌های موجود بر سطح کربن با بخار آب نیز پاک‌سازی می‌شوند. در این متود کربن‌ها از روی بخار آب گذرانده می‌شوند و عملیات احیا انجام می‌پذیرد. این روش از یک نقص برخوردار است. عدم احیای کامل کربن فعال از عیوب این روش محسوب می‌شود.

با بخار آب تمامی ذرات آلاینده قابل حذف نیستند و به همین سبب باید برای مدت زمان طولانی عمل احیا سازی انجام شود. اما عملیات احیا با این متود منجر به کاهش حجم کربن و افزایش هزینه‌های اقتصادی می‌شود.

احیای کربن فعال با روش شیمیایی

بسیاری از ذرات آلاینده موجود بر روی سطح کربن در مجاورت با موادی از قبیل متانول، اتانول و کربوکسیلیک امکان حذف می‌یابند و کارآیی کربن را مجدد بازیابی می‌کنند. در متود شیمیایی سرعت عملیات احیا بسیار بالا است و مجاورت آنها با کربن، منجر به خوردگی و هدر رفت مقدار کربن نمی‌شود. به همین سبب در روند تصفیه با فیلتر کربنی اختلالی بوجود نمی‌آید. نکته قابل توجه این است که مواد شیمیایی مورد استفاده برای احیای کربن فعال گران هستند.

احیای کربن فعال با روش الکترولیز

مواد شیمیایی دارای هزینه زیادی برای احیای کربن فعال هستند و در عین حال بازدهی کافی را نیز ندارند. به همین سبب از متود کاتالیزوری در محیط‌های کوچک صنعتی بهره‌برداری می‌شود. در این روش از سیالات فوق بحرانی استفاده می‌شود. همچنین کشش سطحی آنها صفر است. بنابراین مواد تجمیع شده بر روی سطح متخلخل کربن را در خود حل می‌کنند. برای راه اندازی این روش نیاز به تجهیزات متعدد وجود دارد و به همین سبب از نظر اقتصادی بودجه بالایی صرف می‌شود.

احیای زغال فعال

احیای کربن فعال با روش کاتالیست اکسید منگنز

این روش جز روش‌های نوین برای احیای مجدد کربن فعال است. در این روش از اکسید منگنز به عنوان کاتالیست استفاده می‌شود. از این متود بیشتر در سطح آزمایشگاهی پیاده سازی می‌شود و برای محیط‌های صنعتی دارای کاربرد زیادی نیست.

روش احیای بیولوژیکی کربن فعال

با توجه به روش‌های تصفیه بیولوژیکی می‌توان شرایط را برای کاهش ذرات آلاینده روی کربن فعال میسر نمود. بعضی از میکروارگانیسم‌ها توانایی تجزیه مواد آلی را دارا می‌باشند. به همین سبب از این ویژگی می‌توان برای احیای کربن فعال استفاده کرد.

برای عملیاتی کردن این کار در ابتدا کربن فعال را درون محفظه توری بسیار مقاوم قرار می‌دهند و به مدت چند روز داخل بیورآکتورها نگهداری می‌کنند. در این مدت چند روزه باکتری‌ها مواد آلی روی سطح کربن فعال را تجزیه کرده و منجر به ارتقای کارآیی این ماده می‌شوند. این روش زمان‌بر بوده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. هلدینگ بازرگانی اسپوتا از عرضه کنندگان باکیفیت‌ترین کربن فعال‌ در سراسر ایران است.

فیلتر رزینی برای سیستم اسمز معکوس

دستگاه سختی گیر رزینی معمولاً از بلورهای رزین کاتیونی تشکیل شده است که موجب حذف یون‌های رسوب‌زا مانند کلسیم و منیزیم می‌شوند. با پیش تصفیه آب توسط رزین سختی گیر، می‌توانید پالایش آب تمیز را به حداکثر برسانید. این فرآیند شامل عبور آب خام از بستر رزین است که به عنوان یک محیط تبادل یونی عمل می‌کند. همانطور که آب در بستر رزین جریان می‌یابد، دانه‌های رزین یون‌های رسوب‌زا را جذب و حذف می‌کنند و به طور موثر آب را تصفیه می‌نمایند.