کربن فعال

کربن فعال چیست؟

کربن فعال (Activated Carbon) به نام های فعال کربن، کربن اکتیو یا زغال فعال (Activated Charcoal) نیز شناخته می شود. این پودر سیاه، مانند یک آهنربای شیمیایی عمل می کند تا هر چیزی را که با آن تماس می گیرد از آلودگی ها و سموم پاک کند. این ماده به دلیل اندازه ی ریز خود و متخلخل  بودنش به واکنش پذیری سطحی بالایی دست پیدا کرده است که می تواند برای تصفیه، کلر زنی، بو زدایی و رنگ زدایی در محصولات مایع و بخار استفاده شود. همچنین زغال فعال در بسیاری از صنایع مانند تصفیه آب، محصولات غذایی، آرایشی و بهداشتی، خودرو، تصفیه گاز صنعتی، نفت و بازیافت فلزات گرانبها نقش دارد. زغال فعال از طریق سوزاندن مواد حاوی کربن مانند پوسته نارگیل، چوب سخت، بامبو، پوست گردو، زغال سنگ نارس، زغال سنگ و ... در غیاب اکسیژن بدست می آید. این فرآیند، شبکه ای از منافذ ریز را ایجاد می کند که می تواند انواع آلودگی ها را به دام بیندازد و حذف کند، از جمله این مواد می توان به کلر، فلزات سنگین، آلاینده های آلی، ترکیبات آلی فرار (VOCs)، گرد و غبار، سولفید هیدروژن، مونوکسید کربن، آمونیاک و فلزات گرانبها اشاره کرد. در ادامه پی می بریم که کربن فعال (خوراکی) از کجا بخریم؟ کاربرد های آن چیست؟ و آیا کربن فعال ماده ای ایمن است؟

انواع کربن فعال

این ماده انواع مختلفی دارد که بر اساس روش تولید، شکل فیزیکی و اندازه منافذ طبقه‌بندی می‌شود. هر نوع از آن برای کاربردهای خاصی طراحی شده است. دسته بندی کربن فعال براساس شکل فیزیکی عبارت است از: 

1. کربن فعال گرانولی (GAC): اندازه ذرات آن 0.2 تا 5 میلی متر است که سطح خارجی کمتری نسبت به انواع دیگر دارد. این نوع افزودنی به علت سرعت پراکندگی بالا توانایی جذب بیشتری در بخار و گاز دارد و معمولاً در تصفیه آب استفاده می شود.
2. کربن فعال پودری (PAC): اندازه ذرات آن کمتر از 0.18 میلی متر است و از کربن آسیاب شده یا خرد شده ساخته می شود. بیشتر در فیلتر های هوا از آن استفاده می شود.
3. کربن فعال استوانه‌ای و میله‌ای (EAC): اندازه ذرات آن 0.8 تا 5 میلی متر است که تحت فشار زیاد اکستروژن (فرایندی برای تولید است که با عبور مواد خام از یک قالب می توان مقطعی پیوسته و ویژه داشته باشیم) می شود و شکل استوانه یا کروی به خود می گیرد. با توجه به استحکام مکانیکی بالایی که دارد می تواند در تصفیه گاز و بخارات آلی کمک کننده باشد.
4. کربن فعال آغشته شده (IAC): این نوع کربن فعال آغشته به موادی مانند ید و نقره می باشد و اغلب به عنوان جاذب در فرآیند تصفیه آب استفاده می شود زیرا می تواند از رشد میکروب ها جلوگیری کند.
5. کربن فعال کاتالیزوری: این نوع کربن را اصلاح شده سطحی نیز می گویند که علاوه بر جذب ممکن است فرآیندهای شیمیایی را شروع کند و نقش کاتالیزوری داشته باشد. از آن برای حذف آلاینده ها از آب آشامیدنی استفاده می شود. 

تاریخچه کربن فعال

اولین شواهد استفاده از این ماده به حدود 3750 سال قبل از میلاد مسیح در مصر باستان بر می گردد که برای طیف وسیعی از کاربردها از جمله ذوب فلزات، ضدعفونی کردن زخم‌ها و حتی مومیایی کردن اجساد استفاده می شد. ملوانان در سفرهای دریایی طولانی با سوزاندن داخل بشکه‌های آب، آن را تصفیه می‌کردند تا از گندیدگی آب و شیوع بیماری‌ها جلوگیری کنند. این روش ساده اما مؤثر، نشانه ای بر شناخت قدیمی انسان از خواص تصفیه‌کنندگی زغال چوب است. بقراط، پزشک مشهور یونان باستان نیز از زغال چوب برای درمان زخم‌ها و بیماری‌ها (مانند صرع، کم خونی و عفونت) استفاده می‌کرد و به خواص درمانی آن اعتقاد داشت. با گذشت زمان و پیشرفت دانش بشری، کاربردهای زغال چوب گسترش یافت. در قرن هجدهم، خواص جذب و رنگ‌زدایی کربن کشف شد و از آن برای تصفیه شکر و مایعات مختلف استفاده می‌شد. در قرن بیستم، با آغاز جنگ جهانی اول، کربن فعال نقش مهمی در حفاظت از جان سربازان ایفا کرد. از آن برای ساخت ماسک‌های گاز استفاده می‌شد تا از نفوذ گازهای سمی و کشنده به دستگاه تنفسی سربازان جلوگیری شود. پس از جنگ، کاربردهای صنعتی آن به سرعت گسترش یافت و امروزه در صنایع مختلفی از جمله تصفیه هوا، صنایع دارویی، شیمیایی، غذایی و ... کاربرد دارد. استفاده از کربن فعال در نوشیدنی ها سابقه دیرینه دارد. کربن فعال، که نوعی زغال چوب با سطح تماس بسیار بالا است، در تصفیه آب، تصفیه پساب‌های صنعتی و حذف بوهای نامطبوع کاربرد گسترده‌ای دارد. 

روش تولید کربن فعال

در اینجا مراحل تولید یک کربن اکتیو با کیفیت را یاد می گیریم. تفاوت در کیفیت و نوع ماده اولیه آن تاثیر مستقیمی بر کیفیت محصول نهایی دارد.  

1. تهیه مواد اولیه: ماده اولیه تشکیل دهنده آن از مواد کربن داری مانند چوب، نارگیل، بامبو و ... می باشد. آماده سازی مناسب مواد اولیه برای تولید کربن فعال با کیفیت ضروری است. رطوبت، ناخالصی ها و سوختن ناهموار همگی می توانند بر تخلخل و اثربخشی محصول نهایی تأثیر بگذارند. با جمع آوری و تمیز کردن مواد اولیه، خشک کردن کامل و خرد کردن یکنواخت آنها، می توانید یک پایه زغالی ثابت و موثر برای مصارف مختلف ایجاد کنید.
2. کربونیزاسیون (کربن سازی): یک مرحله حیاتی در تولید این محصول است. باید در یک محیط دارای خلاء و فاقد اکسیژن طی حرارت گرم شود که باعث تجزیه آنها، انتشار گازهای فرار و ایجاد یک پایه کربن می شود. یکی از نکات مهم این مرحله کنترل دما است که اگر دما بسیار بالا باشد می تواند باعث سوختن زغال چوب شود و اثر بخشی را کاهش دهد. در حالی که دمای پایین می تواند باعث ایجاد کربن ناقص و محصول نهایی با تخلخل پایین شود. از این رو بهترین بازه ی دمایی بین 600 تا 900 درجه سانتی گراد می باشد. کربن‌سازی باید با دقت انجام شود تا خاکستر اضافه تولید نشود و محصول کیفیت بالاتری داشته باشد. 
3. فعال سازی: در این مرحله فعال سازی به 2 صورت فیزیکی و شیمیایی صورت می گیرد:

 3.1 . فعال سازی فیزیکی: کربن حاصل از کربونیزاسیون در دمای بالا (800 تا 1100 درجه سانتی گراد) و در حضور بخار یا دی اکسید کربن پردازش می شود. این عمل باعث ایجاد تخلخل های زیاد و افزایش سطح موثر می شود. فعال سازی فیزیکی معمولاً برای کاربردهای صنعتی استفاده می شود. زیرا فرآیند ساده و ارزان تری دارد. 

 3.2. فعال سازی شیمیایی: زغال خام با عوامل شیمیایی مانند اسید فسفریک، کلرید روی یا هیدروکسید پتاسیم (پتاس) آغشته شده است. این مواد شیمیایی به عنوان عوامل کم‌آب عمل می‌کنند و به تجزیه مواد و ایجاد تخلخل کمک می‌کنند. مواد آغشته شده تا دمای 400-600 درجه سانتیگراد در یک اتمسفر بی اثر حرارت داده می شود. عوامل شیمیایی به ایجاد ساختار ریز متخلخل کمک می کنند در حالی که در مقایسه با فعال سازی فیزیکی به دماهای کمتری نیاز دارند.

4. خالص سازی: پس از فعال سازی، این ماده تحت فرآیندهای تکمیلی و آماده سازی قرار می گیرد تا به شکل نهایی مورد نظر برای کاربردهای مختلف بدست آید. این مراحل شامل: خالص سازی، دانه بندی، آزمایش کنترل کیفیت و بسته بندی می باشد.

کاربرد کربن فعال در صنایع مختلف

1. صنایع غذایی: 

قابلیت‌های جذب کارآمد کربن فعال، آن را به ابزاری ضروری در صنایع غذایی برای دستیابی به ویژگی‌های محصول مورد نظر و حفظ یکپارچگی محصول تبدیل می‌کند. می توانید برای خرید کربن فعال خوراکی و اطلاع از قیمت آن با شرکت یکتا شیمی آزما در تماس باشید.

• ایجاد رنگ: کربن اکتیو خوراکی به علت رنگ خاص خود (مشکی و خاکستری) می توان به عنوان رنگ طبیعی خوراکی در محصولات جدید و نوآورانه مانند بستنی، روکش های شیرینی پزی، خامه، نوشیدنی و ... استفاده شود. استفاده از این محصول باعث ایجاد رنگ مشکی می شود. 
• حذف سموم: بافت متخلخل و دارای بار منفی این ماده برای حذف سموم قارچی و آلاینده های شیمیایی که ممکن است در مواد اولیه وجود داشته باشد کاربرد دارد. همچنین از جذب آنها توسط بدن جلوگیری می کند.  
• رنگ زدایی، شفاف سازی و حذف بو: کربن فعال خوراکی معمولاً در تصفیه روغن های خوراکی برای حذف ناخالصی ها، طعم های ناخواسته، رنگ ها و بوها استفاده می شود. در طول فرآیند تصفیه، این ماده آلاینده‌هایی مانند کلروفیل، اسیدهای چرب آزاد و سایر ترکیبات آلی را جذب می‌کند و در نتیجه روغن‌های خوراکی شفاف‌تر و بدون بو خواهیم داشت. همچنین این خاصیت در تولید محصولاتی مانند شکر، شربت ها و عصاره های غذایی موثر است. از کربن فعال خوراکی در نوشیدنی های بدون گاز و گازدار برای از بین بردن بو نامطلوب و افزایش شفافیت استفاده می شود. 
• حذف آلاینده ها و بهبود کیفیت آب: کربن فعال در تصفیه آب به دو روش جذب فیزیکی و شیمیایی، آلاینده ها را حذف می کند. در مرحله پیش تصفیه با حذف ناخالصی های معلق مواد آلی و بوهای نامطبوع به سطح زغال فعال جذب می شود. این ماده در تصفیه آب خانگی و صنعتی برای بهبود کیفیت آب استفاده می‌شود. به‌ویژه، این فیلترها در حذف کلر، آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها، نیترات‌ها، و مواد آلی محلول عملکرد بالایی دارند. همچنین، در سیستم‌های پیشرفته، فیلترهای کربن فعال برای کاهش بوی آب، طعم ناخوشایند و رنگ‌های غیرطبیعی استفاده می‌شوند. این روش برای حذف ترکیباتی مانند کلر و کلرامین کاربرد دارد و باعث از بین بردن کلر آزاد و کلرامین ها از آب خوراکی می شود. کربن اکتیو با ایجاد واکنش، کلر آزاد را به کلرید و دی اکسید کربن تبدیل می کند. همچنین با یک واکنش کاتالیزوری نسبتا آهسته کلرامین ها را تجزیه می کند و آمونیاک، نیتروژن و کلرید تولید می کند. 

2.  صنایع آرایشی و بهداشتی: 

کربن فعال به دلیل خاصیت ضدباکتریایی و ضدالتهابی، برای تولید محصولات مختلف مانند ماسک‌ صورت، ژل شستشو، اسکراب، ماسک بینی، درمان آکنه، کرم روشن کننده، شامپو، خمیر دندان‌ و... مناسب است. همچنین مانند یک آهنربای شیمیایی برای حذف آلودگی‌ها بوده و به بهبود شرایط ظاهری و سلامتی شما کمک خواهد کرد. مصرف منظم آن به دستیابی به پوست و موی سالم‌تر و دندان‌های درخشان کمک می‌کند. 

• مراقبت از پوست: کربن فعال برای پوست بسیار مفید است و به عنوان یک ماده مؤثر در ماسک‌های صورت، به از بین بردن زخم‌های ناخواسته کمک می‌کند و با خاصیت سم‌زدایی خود، سموم و چربی‌های پوست را جذب می‌کند. این ماده در پاک‌کننده‌های صورت به‌طور ملایم عمل کرده و سلول‌های مرده پوست، مواد آرایشی و چربی‌ها را از بین می‌برد. همچنین، کربن اکتیو در صابون‌های زغالی نیز کاربرد دارد. این صابون‌ها با حذف سلول‌های مرده، گردش سلولی را افزایش می‌دهند و به سلامت پوست کمک می‌کنند. به‌عنوان یک لایه‌بردار ملایم، کربن فعال باعث حذف سلول‌های مرده شده و شفافیت پوست را بهبود می‌بخشد. این ماده برای درمان آکنه نیز مفید است و می‌تواند تیرگی زیر بغل و لکه‌های پوستی را کاهش دهد. علاوه بر این، با خواص ضدالتهابی خود، لک‌ها و تغییر رنگ ناشی از التهاب را التیام می‌بخشد و به روشن‌تر شدن پوست کمک می‌کند. 
• مراقبت از مو: شامپو حاوی زغال فعال نسبت به شامپوهای معمولی آلودگی سطحی بیشتری را از بین می برد و به حفظ یکپارچگی مو کمک می کند. ریزش مو و کاهش رشد مو می تواند به دلایل مختلفی مانند مسدود شدن فولیکول های مو، عفونت پوست سر، شوره سر، مسدود شدن منافذ و غیره باشد. زغال فعال می تواند به شما کمک کند تا الگوی رشد طبیعی مو را بازگردانید، در واقع حتی رشد را تسریع می کند.
• محصولات بهداشت و دهان: در مراقبت از دهان و دندان، به از بین بردن لکه های قهوه ای و پلاک از روی دندان کمک می کند و قدرت بالایی در سفید کردن دندان دارد. به همین دلیل در تولید خمیر دندان نیز کاربرد دارند. خمیر دندان زغالی برای افراد سیگاری و کسانی که مرتبا قهوه می نوشند محصول مناسب تری است چرا که نسبت به خمیر دندان معمولی خاصیت سایندگی بیشتری دارد و سبب تمیزی و سفیدتر به نظر رسیدن دندان ها می شود. 
• لوازم آرایشی: این ماده توانایی جذب آب یا روغن را دارد و شفافیت مواد آرایشی را کاهش می دهد، بنابراین به عنوان مات کننده عمل می کند از این رو ماندگاری و دوام آرایش افزایش می آید. در تولید محصولاتی مانند ریمل، مداد چشم، خط چشم و سایه چشم به‌کار می‌رود.

3. تصفیه گاز و هوا: 

این ماده به دلیل خواص جذب استثنایی به طور گسترده در فرآیندهای تصفیه هوا و گاز استفاده می شود و باعث حذف آلاینده ها از گازها مانند VOCs، بوها و سموم موجود در هوا می شود. کربن فعال با جذب این آلاینده ها بر روی سطح خود، به طور موثر جریان هوا و گاز را تصفیه می کند و در نتیجه محیط های پاک تر و ایمن تر را ایجاد می کند. 

صنایعی مانند خودروسازی، و سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC) برای تصفیه هوا به زغال فعال روی آوردند تا با مقررات زیست‌محیطی مطابقت داشته باشند و کیفیت هوای داخل خانه را بهبود بخشند. همچنین کربن اکتیو در تصفیه بیومتان و بیوگاز (بیوگاز عمدتا از متان تشکیل می شود و مقداری ناخالصی مانند هیدروژن سولفید، آمونیاک و ... دارد) نقش دارد. 

4.  داروسازی: 

کربن فعال به دلیل ویژگی جذب استثنایی و ساختار متخلخلی که دارد، نقش مهمی در داروسازی ایفا می‌کند. یکی از کاربردهای اصلی آن به عنوان پادزهر برای درمان مسمومیت‌های حاد و مصرف بیش از حد داروها است. این ماده با اتصال به سموم و داروهای ناخواسته در دستگاه گوارش، از جذب آن‌ها به جریان خون جلوگیری کرده و اثرات سمی را کاهش می‌دهد. این ویژگی به‌خصوص در موارد اورژانسی بسیار مؤثر است. علاوه بر این، کربن فعال در تولید دارو برای حذف ناخالصی‌ها، رنگ‌ها و آلاینده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و خلوص محصولات دارویی را تضمین می‌کند. همچنین این ماده در بهبود طعم و کاهش بوی نامطلوب داروهای خوراکی نقش دارد که باعث افزایش پذیرش دارو توسط بیماران می‌شود. در فرآیندهای بیودارویی یا داروهای زیستی (این داروها از منابع زیستی ساخته می شوند) نیز کربن اکتیو به عنوان یک عامل فیلتراسیون عمل کرده و مواد شیمیایی و آلاینده‌های ناخواسته را حذف می‌کند، در نتیجه خلوص و ایمنی محصولات بیولوژیکی مانند واکسن‌ها را افزایش می‌دهد.

5.  بازیابی طلا: 

زغال فعال نقش مهمی در بازیابی طلا از محلول های شستشوی سیانید در صنعت معدن طلا ایفا می کند. از طریق فرآیند کربن در خمیر (CIP) یا کربن در شستشو (CIL)، کربن فعال مجتمع طلا را از محلول سیانید جذب می‌کند و امکان استخراج و بازیابی کارآمد ذرات طلا را فراهم می‌کند. مساحت سطح بالا و ظرفیت جذب کربن فعال آن را به یک جاذب ایده آل برای کاربردهای بازیافت طلا تبدیل می کند و باعث می شود که بازده طلا بالا و تلفات آن در طول فرآیند استخراج به حداقل برسد. فرآیندهای بازسازی این ماده امکان استفاده مجدد از کربن مصرف شده را فراهم می کند و عملیات بازیابی طلا را مقرون به صرفه تر و پایدارتر می کند.

آیا این ماده ایمن است؟ 

کربن فعال به طور کلی برای استفاده کوتاه‌مدت، به‌ویژه تحت نظر پزشک، ایمن در نظر گرفته می‌شود. با این حال، ممکن است عوارض جانبی خفیفی مانند مدفوع سیاه، زبان سیاه، استفراغ، اسهال یا یبوست ایجاد کند. عوارض نادر اما جدی مانند انسداد روده یا تورم شکم نیز ممکن است رخ دهد، به‌ویژه در افرادی که اختلالات حرکتی روده دارند یا داروهای خاصی مصرف می‌کنند. همچنین زغال فعال در صورتی که به افراد نیمه‌هوشیار یا خواب‌آلود داده شود، ممکن است به جای معده وارد ریه‌ها شود و خطراتی ایجاد کند به همین دلیل، این ماده باید تنها زمانی استفاده شود که فرد کاملاً هوشیار باشد. علاوه بر این، این ماده ممکن است جذب داروهایی مانند استامینوفن، آسپرین، قرص‌های ضدبارداری و برخی داروهای ضدافسردگی را مختل کند. استفاده طولانی‌مدت از این ماده، به‌ویژه بدون نظارت پزشکی، می‌تواند احتمال بروز عوارض جانبی یا تداخلات دارویی را افزایش دهد. برای جلوگیری از مشکلات احتمالی، قبل از استفاده از کربن اکتیو، به‌ویژه در صورت مصرف داروها یا داشتن شرایط خاص سلامتی، حتماً با پزشک خود مشورت کنید. 

همانطور که می دانید در فیلتراسیون تصفیه آب و آکواریوم ها از این ماده استفاده می شود. کربن فعال آکواریوم به مرور زمان آهن به آب اضافه می کند که این آهن اضافی باعث رشد بیشتر گیاهان آکواریومی می شود. برای کنترل این مسئله تغییرات منظم آب توصیه می شود. شرکت یکتا شیمی آزما با ارائه موادی باکیفیت و مقرون به صرفه، همواره در رفع چالش های احتمالی در کنار شما می باشد. جهت اطلاع از قیمت کربن فعال و خرید کربن فعال به بخش ارتباط با ما مراجعه نمایید و با ما در تماس باشید.