فیلتر کربن فعال با قابلیت حذف مواد معلق و آلی موجود در آب به عنوان یک تصفیه کننده مورد استفاده قرار میگیرد. در واقع فیلتر کربنی حاوی کربن فعال است که با خاصیت جذب مواد آلی سبب حذف این نوع مواد از آب میگردد.
فیلتر کربنی چیست؟
یکی از برجسته ترین مراحل تصفیه آب، استفاده از فیلترهای کربنی است که در کاهش طعم نامطبوع آب و شفاف سازی رنگ و بوی آن نقش بسزایی ایفا میکند. یکی دیگر از کاربردهای فیلترکربنی به تصفیه هوا اختصاص دارد که به جداسازی گازها و بخارات هوا میپردازد.
ساختار اصلی فیلتر کربنی متشکل از قابهایی است که دربردارنده قطعات کربن فعال است. در حقیقت قطعات کربن فعال سبب جذب بخارات، مولکولهای گاز و مواد آلی موجود در هوا و آب میشوند.
به عبارتی دیگر فاضلاب دارای مقادیر بسیار زیادی مواد آلی است که میتواند کیفیت آن را دستخوش تغییر منفی کند. فیلتر کربنی دارای کربنهایی است که در واکنش با مواد آلی فعال میگردد و مواد آلی موجود را جذب مینماید. این روند در کاهش آلایندههای موجود در آب نقش بسزایی ایفا میکند.
جالب است بدانید که علت اصلی جذب مواد آلی به وسیله فیلترهای کربن به شکل گیری پیوند دو قطبی باز میگردد. در واقع مواد جامد آب با سطوح بیرونی فیلتر کربن فعال به صورت لحظهای یک پیوندی را به وجود میآورند که سبب جداسازی مواد آلی از آب میگردد.
کربن فعال یک نوع ماده متخلخل است و دارای منافذ کوچک تر از 2 نانومتر میباشد. از سری عناوین دیگر فیلتر کربنی میتوان به کربن اکتیو، فیلتر زغال فعال و فیلتر کربن فعال اشاره کرد.
از آنجایی که اساسی ترین وظیفه فیلتر کربنی در تصفیه آب و فاضلاب، رفع بو، کدورت و طعم نامطبوع آب به شمار میرود، این نوع فیلتر کاربرد بسیار زیادی در تصفیه فاضلابهای صنعتی، سیستمهای تصفیه اب خانگی و استخرها دارد.
کاربردهای فیلتر کربنی
فیلتر کربنی یک مرحله پیش تصفیه محصوب میشود که در راستای بهبود کارایی و بهبود راندمان سیستمهای تصفیه آب مانند اسمز معکوس یا RO مورد استفاده قرار میگیرد. در حقیقت کاربرد فیلتر کربنی در مرحله پیش تصفیه اسمز معکوس یک گام موثر در افزایش طول عمر فیلترهای سیستم RO به شمار میرود که برای جدا سازی کلر و مواد آلی موجود در آب موثر واقع است.
در ادامه دو مورد از مهمترین کاربردهای فیلتر کربنی را شرح میدهیم.
تصفیه سازی فاضلاب صنعتی
مواد آلی موجود در فاضلاب صنعتی سبب کدر شدن رنگ فاضلاب میشوند که در اصطلاح تحت عنوان آب خاکستری شناخته میگردد.
فیلترهای کربن اکتیو در جدا سازی مواد آلی و حذف رنگ کدر آب نقش موثری دارند. بدین ترتیب یکی از زمینههای کاربرد کربن اکتیو به تصفیه فاضلاب صنعتی با هدف صرفه جویی در مصرف آب اختصاص دارد.
تصفیه آب آشامیدنی
همان طور که بیان کردیم، رنگ کدر آب حاکی از وجود مواد آلی دارد. بی شک مواد آلی مضر زمینه را برای رشد میکروارگانیسم و میکروبها مهیا میکنند و در پی آن منجر به شکل گیری بیماریهای دستگاه گوارش میشوند.
سیستم تصفیه آب مجهز به کربن اکتیو یک انتخاب ایده آب برای برطرف سازی رنگ کدر آب است که میتواند به طور موثر با عبور آب از فیلتر ذغالی سبب حذف بو و طعم نامطبوع گردد.
شایان ذکر است که با بهره گیری از فیلتر کربن در راستای تصفیه اب آشامیدنی نیاز به افزودن کلر و بهره گیری از مواد گندزا به طور کلی از بین میرود.
از سری کاربردهای دیگر فیلتر زغال فعال میتوان به تصفیه سازی آب استخر، بخش شیمیایی، صنعت غذا، بهداشت، زدودن نمک آب دریا، نساجی، کشاورزی و … اشاره کرد.
انواع فیلتر کربنی
فیلترهای کربنی بر اساس نوع کربن کاربردی و اندازه ذرات در سه بخش دانهای، بلاک و فیلتر کربن اکتیو پودری دسته بندی میشوند.
در میان انواع فیلترهای کربنی، فیلتر کربن اکتیو پودری دارای بیشترین سطح تماس با قطرات آب است. در واقع امکان اخذ و جذب مواد آلی، طعم، رنگ و بو در فیلتر نوع PAC در مقایسه با سایر فیلترها بیشتر است.
فرآیند تصفیه آب در فیلتر کربنی دانه ای به وسیله دانههای کوچک شن مانند و عنصر کربن شکل میگیرد. از آنجایی که ممکن است سطح تماس آب و دانههای شنی در مقایسه با نوع پودری کمتر باشد، راندمان این نوع فیلتر کربنی بسیار کم است.
جالب است بدانید که فیلتر کربنی دانهای تحت عناوین مختلفی نظیر گرانول، فیلتر کربنی شنی و GAS شناخته میشود.
یکی دیگر از انواع فیلترهای کربنی، فیلتر کربنی بلاک است. با وجود اینکه عملکرد فیلتر کربنی بلاک در خصوص حذف مواد معلق موجود در آب بسیار خوب است اما این نوع فیلتر بر حسب ابعاد کربن و بزرگ بودن اندازه قدرت جذب کمتری دارد.
شایان ذکر است که در اکثر دستگاههای تصفیه آب از دو نوع دانهای و پودری بهره گرفته میشود.
مزایای فیلتر کربنی
- تامین کننده سلامت پوست و بدن به موجب تصفیه آب استخر و حذف مواد آلی موجود
- کاهش هزینههای تصفیه
- دارای قابلیت شست و شوی بسیار آسان و به روش بک واش
- فرایند نصب و نگهداری آسان
- جدا ساز کننده بو، رنگ و طعم نامطبوع آب
- حذف رادون، H2S ، کلر و ترکیبات THM آب
معایب فیلتر کربنی
با وجود مزایای بالقوهای که با استفاده از کربن اکتیو عاید میگردد، این سیستم توانایی حذف آلایندههای شیمیایی نظیر نیترات، رسوبات، باکتریها، مس، املاح، نمکها، آرسنیک، آزبست و … را ندارد.
معیارهای طراحی فیلتر کربنی
به طور مختصر ساختار تشکیل دهنده دستگاههای تصفیه آب مجهز به فیلترهای کربنی دربردارنده شیر ورودی، شیر خروجی، مخزن، کربن اکتیو و سیلیس هستند.
آب حاوی PH در سطح خنثی از طریق شیر ورودی به مخزن راه مییابد. سپس در طی عبور از لایههای کربنی، مواد آلی آن حذف میگردد. آب در خصوص حذف مواد جامد معلق از سیلیس نیز عبور میکند و در نهایت فاقد هر گونه مواد اضافی ، طعم، بو و رنگ غیر معمول از شیر خروجی به بیرون از سیستم انتقال پیدا میکند.
بهتر است بدانید که در اکثر موارد در راستای ساخت بدنه فیلتر کربن اکتیو از جنس کربن استیل، استیل با رنگ اپوکسی بهره گرفته میشود.
یکی از برجسته ترین معیارهای طراحی فیلتر کربن، بهره گیری از سیلیس در کنار کربن اکتیو است. بدین گونه که یک لایه سیلیس در فیلتر کربن تعبیه میگردد و به وسیله کربن اکتیو پوشش داده میشود.
قرار گیری سیلیس در فیلتر کربنی نقش بسزایی در جذب مواد جامد موجود در آب ایفا میکند.
علاوه بر این، زمانی که میزان بهره گیری از فیلترهای کربنی در خصوص جذب مواد آلی و ذرات معلق افزایش مییابد، به مرور زمان شاهد شکل گیری یک نوع لایه ژلهای بر روی دستگاه خواهید بود. این امر میتواند عملکرد فیلتر را تحت تاثیر منفی قرار دهد. لذا توصیه میشود فیلتر در بازههای زمانی مشخص و با استفاده از متدهای متنوع اعم از شست و شوی معکوس با بک واش تمیز گردد.
مواد سازنده و طرز تهیه فیلتر کربن
در راستای تولید کربن فعال از متدهای متنوعی نظیر فعال سازی شیمیایی و فعال سازی حرارتی بهره گرفته میشود.
کربن فعال کاربردی در این قبیل فیلترها گرانول کربن اکتیو است. این ماده در پوست گردو، ذغال سنگ، پوست نارگیل و ذغال چوب وجود دارد. از آنجایی که پوست نارگیل قدرت بسیار بالایی در جذب کربن تولیدی دارد، در اکثر موارد در سیستمهای تصفیه آب با فیلتر کربنی مورد استفاده واقع میشود.
با این حال بهتر است بدانید که هزینه کربنهای فعال شده از پوست نارگیل در قیاس با فیلترهای دیگر گران تر خواهد بود.
