زغال فعال یک پودر کامالً سیاه رنگ، بدون بو و بدون طعم است که به راستی از زغال یعنی مواد دارای کربن مانند چوب به دست میآید. زمانی که زغال یا همان charcoal در دمای باال و در محیط خأل و بدون اکسیژن حرارت داده میشود، توسط گرمادهی با گاز اکسید کننده یا مواد شیمیایی دیگر فعال شده و به پودری سیاه رنگ تبدیل میشود که همان کربن خالص است. در نتیجه فعال شدن این زغال، قابلیتهای آن افزایش پیدا میکند و میتواند مواد گوناگونی را جذب کند. با تبدیل شدن زغال به پودر، میتوان آن را در سطح بیشتری پخش کرد تا به نقاط مختلف نفوذ کند، درون منافذ وارد شود و سموم و دیگر مواد مضر بدن
را جذب کند. زغال فعال جدیدترین ماده سمزدا به شمار میرود.

جالب است بدانید که زغال فعال از دوران باستان برای درمان بیماریهای مختلف مورد استفاده قرار میگرفت و کارآییهای بسیاری داشته است. خواص درمانی آن توسط مردمان مصری ثبت شد ولی متأسفانه تا حدود ۵۱سال پیش هم دانش ثبت شده در مورد خواص زغال فعال فراموش شده بود. جادوی سیاه خواص مختلفی دارد و شما هم با اطالع از این مزیتهای فراوان، سعی میکنید هر چه سریعتر برای تهیه این ماده استثنایی دست به کار شوید.

کربن اکتیو پودری
کربن اکتیو پودری یا پودر کربن فعال سایز کمتر از ۵ میلی متر و قطر متوسط بین ۵۱/0 – 5۱/0 میلی متر دارد. مزیت مهم کربن فعال پودری مقدار باالی سطح فعال در واحد حجم است، اما به دلیل اندازه ریز ذرات افت فشار باالیی را ایجاد می کند. کربن فعال پودری به صورت ذرات کربن فعال باقی مانده بر روی غربال مش ۱0 )592/0 میلیمتر( تعریف می شوند. این گروه کربن از مواد ریزتر کربن خرد یا آسیاب شده که -9۱3 %۵00 آن از غربال ذکر شده عبور می کنند، ساخته شده اند. ASTM ذراتی که از غربال مش 00 )۵22/0 میلیمتر( عبورمی کنند را دراین گروه طبقه بندی می کند .

زغال فعال گرانولی
کربن اکتیو گرانول در مقایسه با کربن اکتیو پودری سایز ذرات نسبتا بزرگتر و در نتیجه سطح خارجی کوچکتر دارند. به دلیل سرعت باالی نفوذ گازها و مایعات این نوع کربن برای جذب و بخار مناسب می باشد. کربن گرانول برای تصفیه آب، بوزدایی وجداسازی مواد موجود در جریانها و نیز در حوضچه های اختالاط سریع استفاده می شوند. کربن فعال گرانول در سایزهای 50×،0 00×،50 00×0 برای استفاده در فاز مایع و سایزهای 6×،0 0×،0 ۵0×0 برای استفاده در فاز بخار ساخته میشوند.
کربن اکتیو گرانول سایز 00×50 از ذراتی تشکیل شده است که در محدوده مش 50 تا 00 هستند و از مش شماره 50 )00/0 میلیمتر( عبور می کنند اما بر روی غربال استاندارد آمریکایی شماره 00 )05/0 میلیمتر( باقی می مانند و عبور نمی کنند. محبوبترین نوع کربن فاز آبی، سایزهای 00×0 و 00×۵5 هستند که به دلیل ایجاد تعادل مناسب بین پارامترهای سایز، مساحت و افت فشار در این نوع کربن گرانول می باشد.

زغال فعال میله ای یا کبریتی
کربن اکتیو میله ای یا کربن اکتیو مدادی به شکل استوانه ای است و قطری بین 0/0 تا ۵00 میلیمتر دارد. برای تهیه کربن فعال پودری را با یک پیوند دهنده به هم متصل کرده و درون یک بسته استوانه ای شکل قرار می دهند. کربن فعال اکسترودد یا کربن فعال استوانه ای ویژگی هایی شامل افت فشار کم، قدرت مکانیکی باال و میزان غبار کم دارد و بهطور عمده برای جذب در فاز گازی استفاده می شوند.

کاربرد در صنعت آرایشی – بهداشتی
 سفید کردن دندان: با استفاده کردن از زغال فعال در دهان، با پوسیدگی دندان، تنفس بدبو و بیماریهای لثه بجنگید و لبخندی زیبا به خود هدیه کنید.برای سفید کردن دندان با زغال، آن را روی دندانها مسواک کنید تا پالک ایجاد شده روی سطح دندان و لثه، باکتریها و باقیمانده غذا را جذب کند.

 مبارزه با بوی بد بدن: بوی بد بدن از جمله تنفس بدبو و عرق تن از عوامل ناخوشایندی است که فرد را ناراحت میکند. برای کاهش بوی عرق از لیف، صابون یا دستمالهای دارای کربن فعال استفاده کنید. پودر فعال با داشتن خاصیت آنتی باکتریالی، به منافذ پوست وارد میشود و بوی بدن را از بین میبرد.

 حفظ سالمت پوست و مبارزه با پیری: سلولهای پوست بدن روزانه با ذرات و مواد مختلف خارجی در تماس هستند که بسیاری از آنها برای سالمت مضر است. گرد و غبار موجود در هوا سلولهای مرده پوست، دود حاصل از سوخت وسایل نقلیه و حتی عرق بدن میتوانند منافذ روی پوست را بپوشانند. اگر این ذرات از روی سطح پوست پاک نشوند، مانع از تنفس میشود و سالمت آن را به خطر میاندازند. برای اینکه سالمت کامل را به پوست خود هدیه کنید، زغال فعال یک نیروی قدرتمند کمکی است. زغال اکتیو سموم و ترکیبات مضر را از روی پوست جذب میکند و پیری زودرس را به تأخیر میاندازد.

 کمک به داشتن موهای سالم: موهای خود را با شامپوهای دارای زغال اکتیو بشویید تا ذرات مضر از روی تارهای مو زدوده شوند. حتی میتوانید کمی از پودر سیاه را به شامپوی مورد استفاده خودتان اضافه کنید. چربی بیش از حد مو، خارش و شوره سر هم توسط محصوالت دارای کربن اکتیو درمان میشود. به یاد داشته باشید که استفاده بیش از اندازه پوست سر و موهایتان را خشک میکند.

 مبارزه با پوست چرب: پاککنندههای دارای کربن سیاه، پودر محبوب چربی اضافی سطح پوست را جذب میکند و پوستی نرم و شفاف به شما تحویل میدهد. با توجه به اینکه در این شرایط چربی پوست تعدیل میشود، درمان جوش صورت هم در ادامه اتفاق میافتد.

کاربرد در صنعت پزشکی – دارویی

 رهایی از گاز معده و نفخ: قرص یا پودر زغال فعال می تواند در رهایی از گاز معده و نفخ به فرد کمک کند. زغال فعال این کار را با گیر انداختن مواد فرعی حاصل از مواد غذایی که سبب تولید گاز می شوند انجام می دهد. مطالعات انجام شده به این نتیجه رسیدند که زغال فعال از نفخ پیشگیری می کند. در یکی از تحقیقات دیگر مشخص شد که وقتی زغال فعال با سایمتیکون ترکیب می شود.
برای کاهش گاز معده و نفخ موثرتر می شود سایمتیکون دارویی است که برای از بین بردن گاز استفاده می شود. بسیاری از افراد اعتقاد دارند که این نوع زغال، برای درمان اسهال هم موثر است.
به خصوص زمانی که اسهال به علت مسمومیت با مواد سمی اتفاق افتاده باشد.
 درمان مسمومیت با الکل: با این که زغال فعال، الکل را به صورت سطحی جذب نمی کند اما به خروج برخی از سموم از بدن که سبب مسمومیت می شوند کمک می کند. برخی از شیرین کننده های مصنوعی و مواد شیمیایی که در الکل وجود دارند سبب مسمومیت می شوند، زغال فعال نیز در خروج آن ها از بدن موثر است. در برخی موارد وقتی فرد نشانه هایی از مسمومیت الکلی و ناهوشیاری نشان می دهد برای رفع این حاالت از این نوع زغال، استفاده می کنند.
 کاهش کلسترول بالا: مطالعاتی که در سرتاسر دنیا انجام شده اند نشان داده اند که زغال فعال کلسترول بد را پایین می آورد و میزان کلسترول خوب را باال می برد.
 در یکی از آزمایش های انجام شده درباره تاثیر زغال فعال روی کلسترول، میزان کلسترول کل 5۱ درصد کاهش یافت. میزان LDL( کلسترول بد( 0۵ درصد کاهش یافت و میزان HDL( کلسترول خوب( 0 درصد افزایش داشت. این تغییرات تنها در چهار هفته حاصل شدند.
 پاکسازی سیستم گوارشی:این نوع زغال، باعث پاکسازی سمومی می شود که سبب آلرژی، آسیب اکسایشی و عملکرد ضعیف سیستم ایمنی هستند. همین امر سبب ارتقاء عملکرد درست مجاری گوارشی می شود. با پاکسازی سموم از بدن درد مفاصل کم می شود و میزان انرژی و عملکرد درست حافظه باال می رود. عوامل محیطی از جمله مواد مضر موجود در مواد غذایی، مواد شیمیایی موجود در آب آشامیدنی و قرار گرفتن در معرض قارچ سبب ورود سموم به بدن می شوند.
برای محافظت از سالمت کل، باید مجاری گوارشی را دائما پاکسازی کرد. این نکته را نیز باید یادآور شویم که زغال فعال باکتری های مفید را همزمان با باکتری مضر از بین نمی برد.

کاربرد در صنعت کشاورزی

 بهبود دهنده رشد گیاهان:زغال فعال به منظور حفاظت از منابع زیست محیطی و کاهش مصرف کودهای شیمایی و کاهش هزینه های تولید کودهای زیستی می توان در حفاظت و بهبود خاک های زراعی و اقتصاد منطقه نقش مهمی ایفاء کند. از این رو با استفاده از ذغال فعال به عنوان کودهای زیستی عملکرد گیاه را بهبود بخشیده . از آنجایی که ذغال فعال دارای عملکرد بهبود افزایش میزان عناصر معدنی در خاک و رشد باکتری های موجود در خاک و نیز جلوگیری از آب شویی مواد آلی و معدنی خاک می باشد لذا در این طرح از ذغال فعال به عنوان بهبود دهنده رشد و جایگزین کودهای شیمیایی استفاده می شود.
 افزودنی خوراک دام: با بهره گیری از زغال ذفعال در دام کمک به دفع سموم کرده . زغال فعال بدون طعم نامطبوع بوده دورهی پرهیز از مصرف ندارد. کامالً برای دام بیخطر و بدون عوارض جانبی است. استفاده از این محصول ساده بوده و در مدت زمان کوتاهی قابل تجویز است.دوز درمانی پیشنهادی مناسب بوده و تامین کننده کامل نیاز دام میباشد.
فرآیند جذب توسط ذغال فعال
جاذب های کربن فعال می توانند غلظت های کم از ماده آالینده را از سیال گاز یا مایع از طریق فرایند جذب حذف نمایند. در فرایند جذب، ناخالصی ها و آالینده های موجود در آب، فاضالب و گاز به سطح جامد کربن اکتیو می چسبند و بر روی سطح تجمع پیدا می کنند. فرایند جذب توسط کربن فعال در ساختار حفرات آن از طریق دو مکانیسم عمده زیر صورت میگیرد .
.1 جذب فیزیکی
در جذب فیزیکی مولکول ها از طریق نیروهای وان در والس به سطح کربن می چسبند. نیروهای بین مولکولی در جذب فیزیکی توسط کربن اکتیو ضعیف می باشند و با افزیش فاصله قدرت تاثیرگذاری خود را شوینده ها
ذغال فعال بسیار متخلل است جاذبی که ساختار پیچیده ای دارد و عمدتا از اتم های کربن تشکیل شده است. شبکه های منافذ در کربن فعال کانال هایی هستند که در یک اسکلت محکم و سخت از الیه های نا منظم از اتم های کربن تشکیل شده اند که به وسیله پیوند شیمیایی به یکدیگر متصل شده اند. شبکه منافذ در ساختار مشبک کربن فعال باعث حذف ناخالصی ها از طریق مکانیسم جذب می شود. ذغال فعال یک نوع جاذب قوی با جذب سطحی فوق العاده می باشد و برجسته ترین مشخصه آن حذف آلودگی ها و ناخالصی ها است. کربن فعال به دلیل ساختار متخلخل و پر منفذ فیزیکی خود اغلب از طریق جذب ناخالصی ها شامل میکروب ، باکتری ، مواد سمی و آلوده کننده های دیگر که باوجود درصد بسیار کم ، عمال شرایط نا مطلوبی را ایجاد می کنند به عنوان یک بوگیر و از بین برنده آلودگی ها و میکروب ها از زمان های قدیم استفاده می شده است. بنابراین کربن اکتیو کاربرد مهم و قابل توجهی در جداسازی بو دارد. که این ویژگی در محصول مایع ظرفشویی بسیار حائز اهمیت می باشد. کربن اکتیو یک خاصیت جالب و قابل توجه دارد و آن جذب فراوان آلودگی ها و مواد سمی است استفاده از این محصول به
عنوان جایگزینی مفید و کاربردی برای مایعات ظرف شویی معمولی توصیه می شود.

از دست می دهند. جذب فیزیکی پس از نفوذ آالینده به ساختار تخلخل کربن فعال روی می دهد. به دلیل اینکه در جذب فیزیکی نیروهای بین مولکولی ضعیف هستند، جذب فیزیکی توسط کربن اکتیو تنها در حفراتی از ساختار متخلخل روی می دهد که شعاع آنها کمی بزرگتر از قطر مولکول آالینده باشد. جذب فیزیکی بسیار وابسته به غلظت آالینده در محلول است و با استفاده از معادالتی مانند معادله فرندلیچ و معادله النگمویر توصیف می شود.

.2 جذب شیمیایی
جاذب شیمیایی شامل واکنش مستقیم ماده آالینده با سایت های فعال بر روی سطح کربن اکتیو می باشد. در نتیجه واکنش، یک باند شیمیایی بین آالینده و سطح کربن فعال تشکیل می شود. سایت های فعال بر سطح کربن فعال عمدتا گروه های عاملی هستند که حاوی اکسیژن بوده و موازنه الکترون بر روی سطح کربن اکتیو را تغییر میدهند. در صورتیکه مولکول جذب شده پیوند شیمایی تشکیل داده و با سطح کربن اکتیو تبادل الکترون انجام دهد فرایند جذب شیمیایی )Chemisorption )خواهد بود. در فرایند جذب توسط کربن اکتیو عوامل زیر بر بازدهی حذف آالینده ها و بازدهی جاذب کربن فعال تاثیر گذار هستند:
ویژگی های آالینده مورد نظر برای حذف )شامل خصوصیات مولکولی و شیمیایی، اندازه مولکولی، رفتار آبدوستی آالینده و قطبیت(

ویژگی های جاذب
)شامل اندازه سطح داخلی جاذب، ساختار حفرات و تخلخل، ویژگی های شیمیایی( شرایط فیزیکی و شیمیایی فرآیند جذب
)غلظت جاذب استفاده شده، دما، ترکیب اجزای مخلوط گاز یا محلول، مقدار pH در فاز مایع و محلول در طی جذب، رطوبت نسبی در فاز گاز در طی جذب( نوع کربن، دما و pH آب از عوامل موثر بر بازدهی کربن اکتیو می باشد .

نحوه جذب کربن فعال
جذب در کربن فعال شده دارای 0 مرحله است:
-۵ تماس ذرات آالینده محلول در مایع ) آب( با ذرات زغال فعال شده -5 پخش شدن ذرات آالینده در شبکه متخلخل زغال فعال شده -0 جذب ذرات آالینده به زغال فعال شده و بوجود آمدن یک پیوند برگشت ناپذیر این 0 مرحله همزمان رخ میدهند .

روش های تهیه کربن فعال

اصول و فنون گوناگونی در ساخت و تولید زغال های فعال شده وجود دارد که به 0 اصل بستگی دارد:
.۵ نوع ماده اولیه
.5 مشخصات فیزیکی مورد نظر برای محصول )زغال فعال شده( .0 مشخصات جذبی برای کاربردهای مختلف
هدف از فعال سازی، ایجاد یک ساختار متخلخل کربنی با سطح آزاد زیاد در ماده خام است. تولید کربن فعال با استفاده از دو روش امکان پذیر است:
۵( فعال سازی فیزیکی
در روش فعال سازی فیزیکی، ماده خام نخست در محیطی بدون حضور هوا کربونیزه می شود تا پایه کربنیاولیه تشکیل شود. در این شرایط، ترکیبات سلولزی و نیز پلیمری موجود در ماده خام به زغال تبدیل شده و مواد خامی نظیر زغال سنگ، کلیه ترکیبات فرار خود را از دست می ­دهند. سپس پایه کربنی بدست آمده در معرض یک عامل فعال ساز گازی در دمای باال قرار می گیرد. عامل فعال ساز عموماً بخارآب، دی اکسیدکربن، اکسیژن یا مخلوط آنها میباشد که قادر است در دمای باال با بخشی از کربن موجود در ماده واکنش دهد و آنرا بصورت عوامل گازی مونواکسیدکربن یا دی اکسیدکربن خارج سازد. بدین ترتیب پس از
حذف بخشی از کربن ساختمانی توسط عامل فعال ساز، محصول باقیمانده ساختاری متخلخل خواهد داشت.
چگونگی تخلخل این محصول به عوامل متعددی نظیر نوع ماده خام، شرایط کربونیزاسیون، نوع عامل فعال­ ساز، دما و زمان فعال سازی بستگی دارد. زغال های فعال شده تولید شده توسط این روش معموالً دارای منافذ ریزند و برای جذب مواد از مایعات و گازها مناسب هستند.
2( فعال سازی شیمیایی
در روش فعال سازی شیمیایی که یک روش تک مرحله ­ای برای تولید کربن فعال به شمار می ­آید، ماده خام با محلولی غلیظ از یک عامل فعال ­ساز مخلوط شده و مخلوط حاصل پس از خشک شدن، در شرایط اتمسفر بی ­اثر در یک کوره حرارت می بیند. از جمله مهمترین موادی که به عنوان عامل فعال ­ساز مورد استفاده قرار می گیرند، می توان به ترکیبات فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی نظیر هیدروکسید پتاسیم، کربنات پتاسیم، کربنات سدیم، کلرید منیزیم و برخی اسیدها نظیر اسید فسفریک، اسید سولفوریک، کلرید آلومینیوم و کلرید روی اشاره کرد. در اینجا نقش عامل فعال ساز، حذف آب از ساختار ماده اولیه و پایین آوردن دمای الزم برای کربونیزاسیون و ممانعت از تشکیل قطران در حین انجام فرآیند است که به ایجاد یک ساختار متخلخل در محصول کمک می کند. در این روش مشخصات ماده خام نظیر نوع و ابعاد دانه های آن، نوع عامل فعال ساز، نسبت اختالط ماده خام با عامل فعال ساز شرایط خشک کردن و گرمایش در کوره، در مشخصات و خواص محصول نهایی تاثیر قابل مالحظه ای خواهد داشت. زغال فعال شده بدست آمده توسط این روش، دارای منافذ باز زیادی است و برای جذب مولکول­ های بزرگ بسیار مناسب است. بدیهی است انتخاب روش فعال سازی، چگونگی تخلخل محصول را نیز تحت تاثیر قرار می دهد؛ بعنوان مثال
مشخص شده است که روش فعال سازی فیزیکی اغلب حفرههایی به شکل مخروط ایجاد میکند به صورتی که قاعده مخروط در باال قرار دارد در حالیکه روش فعال سازی شیمیایی منجر به تشکیل حفرههایی به شکل بطری می گردد.

فیلترهای کربن فعال چه موادی را حذف و یا کاهش می دهد؟
کربن فعال می تواند در کاهش صدها ماده از جمله آالینده ها و مواد شیمیایی از آب مؤثر باشد. با این حال ، بیشترین استنادهای انجام شده توسط EPA و NSF ادعای حذف مؤثر بین 00-60 ماده شیمیایی ، کاهش مؤثر 00 و کاهش متوسط برای 55 ماده را نشان می دهد. دامنه حذف موثر مهم است و به کیفیت کربن فعال شده مورد استفاده و شکل آن بستگی دارد. حتماً کربنی را انتخاب کنید که آلودگی های نگران کننده آب شما را از بین ببرد. طبق گزارش EPA آژانس حفاظت از محیط زیست در ایاالت متحده کربن فعال تنها فن آوری فیلتر است که برای حذف توصیه می شود. آالینده های خاص و سایر مواد شیمیایی که فیلترهای کربن فعال می توانند از بین ببرند شامل موارد زیر است:
همه 05 آالینده آلی شناسایی شده )از جمله THMفرآورده های جانبی از کلر(همه ۵0 سموم دفع آفات ذکر شده )این شامل نیترات و همچنین سموم دفع آفات مانند گلیفوزات است که به عنوان گرد هم شناخته می شوند و ۵5علف کش متداول می باشد(بازیافت زغال فعال شده به مرور زمان و استفاده از زغال فعال شده، سطح آن از مواد آالینده اشباع می شود. زغال فعال شده یک محصول گران است و در عین حال می تواند در چرخه بازیافت قرار گیرد و مجددا مورد استفاده قرار گیرد.
بازیافت زغال فعال شده، هزینه کمی نسبت به تولید اولیه دارد و دارای قیمت ارزان تری نیز می باشد.

خطرات
حریق : موقع حریق گازهای سمی تولید می شود مانند CO، CO.5
تماس تنفسی : سوزاننده سیستم تنفسی.
تماس چشمی : سوزش چشم ها.
بلع و گوارش : برای بلع خطرناک است.

نتیجه آنالیز ذیل با همکاری ازمایشگاه بیژن شیمی در پارک علمی و فناوری مشهد از نمونه ارسالی شرکت سدید کانی خلیج فارس تهیه شده است .

دانه بندی به شرح زیر می باشد:

1. ↩︎