Aktif Karbon Nedir Nerelerde Kullanılır

Aktif kömür olarak da isimlendirilen aktif karbon, bazı kimyasal işlemler ile gözenekli hale getirilmiş ve bu sayede bulunduğu ortamdaki molekülleri bünyesinde tutabilen karbon temelli bir maddedir. Bu özelliği ile suların arıtılmasında, kimyasal saflaştırma işlemlerinde, zehirlenmelerin tedavisinde, hava temizleme sistemlerinde, gaz maskelerinde ve kozmetikte sıklıkla kullanılmaktadır.

Aktif karbonun yüzeyinde milyonlarca mikro boyutta gözenekler ve girintiler bulunur. Uygun büyüklükteki moleküller bu girintilere girerek burada kalır (adsorpsiyon). Böylece yapıda sıkışan moleküller aktif karbon tanecikleri ile taşınarak ortamdan uzaklaştırılabilir. Bu sayede ortamda bulunan zararlı veya istenmeyen moleküllerin uzaklaştırılması sağlanır. Gözenek ve girintiler sayesinde aktif karbon taneciklerinin yüzey alanı oldukça büyüktür. 1 gram aktif karbonun yüzey alanı 1500 metrekareye ulaşabilir.

Aktif karbon yapısı daha önce incelediğimiz silika jellere benzemektedir. Silika jel konusuna göz atmak isterseniz makaleye buradan ulaşabilirsiniz.

Aktif karbondaki gözenek (por) büyüklükleri taşınacak moleküllere göre özenle seçilmelidir. Gözenekler taşınacak moleküllerden ne çok büyük ne de çok küçük olmalıdır. Eğer gözenekler taşınacak moleküllerden çok büyük olursa, taşınmak istenen moleküllerin yanında daha büyük moleküller de yapıda sıkışarak ortamdan uzaklaştırılır. Gözenekler taşınacak moleküllerden küçük olursa da taşınmak istenen moleküller yapıya giremez ve taşıma işlemi gerçekleşmez.

Aşağıdaki videoda aktif karbonun metil mavisi moleküllerini hapsetme süresini görebilirsiniz.

Aktif karbon kullanımı bazı kozmetik ürünlerin ortaya çıkmasıyla oldukça fazlalaşmıştır. Bu ürünlerden en bilinenleri beyazlatıcı olduğu savunulan diş macunları ve diş tozlarıdır.

Her ne kadar pek çok markaya ait aktif karbon içeren diş beyazlatma ürünleri piyasaya sürülmüş olsa da bu tür ürünlerin işe yarayıp yaramadığını ve dişlere zarar verip vermediğini gösteren bir bilimsel çalışma şimdilik bulunmuyor. Bazı diş doktorları aktif karbonun dişleri aşındırdığını ve diş macunlarındaki floru da bünyesine hapsedeceğini, bu nedenle diş bakımının tam olarak gerçekleştirelemeyeceğini savunurken, bazı doktorlar "zararlı bir etkisi gözlenmemiştir, deneyebilirsiniz" diyor. Bu tür ürünleri kullanan kişiler de birbirinden çok farklı yorumlar yapmaktadırlar. Bazı kişiler bu tür ürünleri kullandıktan sonra dişlerinin daha beyaz olduğunu, bazı kişiler herhangi bir farkın olmadığını ve bazı kullanıcılar da ürünlerin negatif bir etki yaptığını belirtiyor (dişlerde siyahlaşma ve aşındırma). Ayrıca toz olarak kullanılan aktif karbonlu diş temizleme ürünlerinin kesinlikle akciğerlere gitmemesi gerekiyor. Kısacası bu tür ürünlerin şimdilik işe yarayıp yaramadığını ve dişlere zarar verip vermediğini tam olarak bilmiyoruz. Şahsi olarak yeterli bilimsel kanıt bulunana kadar bekleyelim derim.

Aktif Karbon nedir?

Aktif karbon  , yüksek doğal karbon seviyesi ile kömür, hindistancevizi, ceviz veya odun gibi organik maddelerden yapılır. Materyal, suyu ve safsızlıkları çekmek için düşük veya oksijensiz bir ortamda yavaşça ısıtılır ve bu da kömür olarak bilinen bir materyalle sonuçlanır. Kömür daha sonra yüzey alanını büyük ölçüde artırmak ve submikroskopik bir gözenek ağı oluşturmak için hem fiziksel hem de kimyasal olarak işlenir.

Aktif karbon hazırlamak için yaygın olarak kullanılan hammaddeler kömür, hindistan cevizi kabuğu, odun vb. Ningxia’daki yüksek kaliteli antrasit kaynağına güvenerek, kömür bazlı aktif karbon bizim üstün ürünümüzdür.

Aktif Karbon Türleri

Farklı malzemelere göre aktif karbon bu türlere ayrılabilir.

Hindistan cevizi kabuğu aktif karbon

Hammadde olarak yüksek kaliteli hindistancevizi kabuğuna sahip hindistancevizi kabuğu aktif karbon, eleme yoluyla hammadde, arıtma işleminden sonra buharla karbonizasyon ve daha sonra safsızlıkların giderilmesi, aktivasyon taraması ve üretilen diğer süreçler. Metalurji ve kimya endüstrisinde yaygın olarak kullanılır, petrol gücü, yiyecek ve içecek, içme suyu, saf su, endüstriyel su arıtma ve değerli metal çıkarma.

Kömür bazlı aktif karbon

Hammadde olarak yüksek kaliteli antrasitten üretilen ürün, yüksek mukavemet, hızlı adsorpsiyon hızı, yüksek adsorpsiyon kapasitesi, geniş özgül yüzey alanı ve gelişmiş gözenek yapısı özelliklerine sahiptir. Temelde üst düzey hava arıtma, egzoz gazı arıtma, yüksek saflıkta su arıtma, atık su arıtma, kanalizasyon arıtma vb.

Ahşap bazlı aktif karbon

Odun kömürü yüksek kaliteli ahşaptan yapılmıştır ve toz şekle sahiptir. Yüksek sıcaklıkta karbonizasyon, aktivasyon ve çeşitli işlemlerle odun aktif karbonundan yapılmıştır. İlaç, petrokimya, şeker, içecek ve alkol arıtma endüstrileri için uygundur. Renk giderme, arıtma, arıtma ve kanalizasyon arıtma.

Farklı şekillere göre, aktif karbon da birkaç türe ayrılabilir.

Granül aktif karbon

Granül aktif karbon, gözenek yapısı, iyi adsorpsiyon performansı, yüksek mekanik mukavemet, tekrarlanması kolay rejenerasyon, düşük maliyetli özellikler geliştirmiştir; Sıvı faz adsorpsiyonu, gaz fazı adsorpsiyonu, solvent geri kazanımı ve diğer yönler için kullanılır.

Toz haline getirilmiş aktif karbon

Toz haline getirilmiş aktif karbon, hızlı filtrasyon hızı, iyi adsorpsiyon performansı, güçlü renk giderme ve koku giderme kabiliyeti, ekonomik ve dayanıklılık avantajlarına sahiptir ve genellikle sıvı faz adsorpsiyonu, renk giderimi ve diğer uygulamalar için kullanılır.

Peletlenmiş aktif karbon

Pelet aktif karbon, toksik gaz saflaştırma, atık gaz arıtma, endüstriyel ve evsel su arıtma işlemi, çözücü geri kazanımı ve diğer yönlerden yaygın olarak kullanılmaktadır.

Endüstriyel 

Bir büyük endüstriyel uygulama, elektrokaplama çözeltilerinin saflaştırılması için metal kaplamada aktif karbon kullanımını içerir. Örneğin, parlak nikel kaplama çözeltilerinden organik safsızlıkları gidermek için ana saflaştırma tekniğidir. Kaplama çözümlerine, kaplama kalitelerini iyileştirmek ve parlaklık, pürüzsüzlük, süneklik vb. gibi özellikleri geliştirmek için çeşitli organik kimyasallar eklenir. Anodik oksidasyon ve katodik indirgemenin doğru akım ve elektrolitik reaksiyonları nedeniyle, organik katkı maddeleri istenmeyen bozulma ürünleri üretir. çözümde. Aşırı birikmeleri, kaplama kalitesini ve biriken metalin fiziksel özelliklerini olumsuz etkileyebilir. Aktif karbon işlemi bu tür safsızlıkları giderir ve kaplama performansını istenen seviyeye geri getirir.

Tıbbi 

Aktif karbon, ağızdan alım sonrası zehirlenmeleri ve aşırı dozları tedavi etmek için kullanılır . Aktif karbon tabletleri veya kapsülleri, birçok ülkede ishal , hazımsızlık ve şişkinliği tedavi etmek için reçetesiz satılan bir ilaç olarak kullanılmaktadır . Bununla birlikte, aktif kömür, bağırsak gazı ve ishal üzerinde hiçbir etki göstermez ve normalde, aşındırıcı maddelerin, borik asidin, petrol ürünlerinin yutulmasından kaynaklanan zehirlenmelerde tıbbi olarak etkisizdir ve özellikle güçlü asitler veya bazlar , siyanür , demir zehirlenmelerine karşı etkisizdir. , lityum , arsenik, metanol , etanol veya etilen glikol . ^[9] Aktif karbon, bu kimyasalların insan vücuduna emilmesini engellemez. ^[10] Bir sağlık sisteminde ihtiyaç duyulan en güvenli ve en etkili ilaçlar olan Dünya Sağlık Örgütü’nün Temel İlaçlar Listesi’nde yer almaktadır . ^[11]

Yanlış uygulama (örn. akciğerlere ) , acil tıbbi tedavi başlatılmazsa bazen ölümcül olabilen pulmoner aspirasyon ile sonuçlanır. ^[12]

Analitik kimya

Aktif karbon, celite ile %50 w/w kombinasyonunda , mobil faz olarak etanol solüsyonları (%5-50 ) kullanılarak karbonhidratların (mono-, di-, tri- sakaritler ) düşük basınçlı kromatografik olarak ayrılmasında sabit faz olarak kullanılır . analitik veya hazırlayıcı protokoller.

Aktif karbon, dabigatran, apixaban, rivaroxaban ve edoxaban gibi doğrudan oral antikoagülanların (DOAC’lar) kan plazma örneklerinden çıkarılması için yararlıdır. ^[13] Bu amaçla, 1 ml DOAC numunelerinin işlenmesi için her biri 5 mg aktif karbon içeren “mini tabletler” haline getirilmiştir. Bu aktif karbonun kan pıhtılaşma faktörleri, heparin veya diğer birçok antikoagülan üzerinde etkisi olmadığı için ^[14] bu, bir plazma örneğinin, aksi takdirde DOAC’lardan etkilenen anormallikler için analiz edilmesini sağlar.

Çevre 

Karbon adsorpsiyonunun hem sahada hem de endüstriyel işlemlerde hava veya su akışlarından kirleticilerin giderilmesinde çok sayıda uygulaması vardır, örneğin:

• dökülme temizleme
• Yeraltı suyu iyileştirme
• İçme suyu filtrasyonu
• Hava temizleme
• Boyama , kuru temizleme , benzin dağıtım işlemleri ve diğer işlemlerden elde edilen uçucu organik bileşikler
• Esnek paketleme , dönüştürme , kaplama ve diğer işlemlerden uçucu organik bileşiklerin geri kazanılması (çözücü geri kazanım sistemleri, SRU) . ^[15]

ABD’de 1974 Güvenli İçme Suyu Yasası’nın ilk uygulaması sırasında, EPA yetkilileri içme suyu arıtma sistemlerinin granüler aktif karbon kullanmasını gerektiren bir kural geliştirdi. Yüksek maliyeti nedeniyle, sözde GAC kuralı, Kaliforniya’daki en büyük su hizmetleri şirketleri de dahil olmak üzere su tedarik endüstrisinden ülke genelinde güçlü bir muhalefetle karşılaştı. Bu nedenle, ajans kuralı bir kenara koydu. ^[16] Aktif karbon filtrasyonu, çok fonksiyonlu doğası gereği etkili bir su arıtma yöntemidir. İlgili kirleticilere bağlı olarak belirtilen belirli aktif karbon filtrasyon yöntemleri ve ekipmanı türleri vardır. ^[17]

Aktif karbon ayrıca havadaki radon konsantrasyonunun ölçümü için de kullanılır.

Tarım

Aktif karbon (kömür), organik çiftçiler tarafından hem hayvancılık hem de şarap yapımında kullanılmasına izin verilen bir maddedir. Hayvancılıkta pestisit, hayvan yemi katkı maddesi, işleme yardımcısı, tarım dışı bileşen ve dezenfektan olarak kullanılmaktadır. ^[18] Organik şarap yapımında, beyaz üzüm konsantrelerinden kahverengi renk pigmentlerini adsorbe etmek için bir işleme maddesi olarak aktif karbon kullanımına izin verilir. ^[19] Bazen biochar olarak kullanılır .

Distile alkollü içecek arıtma

Aktif karbon filtreler (AC filtreler) renk, tat ve kokuyu etkileyebilecek organik safsızlıkların votka ve viskisini filtrelemek için kullanılabilir . Organik olarak saf olmayan bir votkayı aktif karbon filtreden uygun akış hızında geçirmek, koku ve tada göre değerlendirildiğinde aynı alkol içeriğine ve önemli ölçüde artan organik saflığa sahip votka ile sonuçlanacaktır. ^{[ alıntı gerekli ]}

Yakıt depolama 

Çeşitli aktif karbonların doğal gazı ^[1] [2] ve hidrojen gazını depolama kabiliyetini test eden araştırmalar yapılmaktadır . ^[1] [2] Gözenekli malzeme, farklı gaz türleri için sünger gibi davranır. Gaz, Van der Waals kuvvetleri aracılığıyla karbon malzemeye çekilir . Bazı karbonlar, mol başına 5-10 kJ’lik bağ enerjisi elde edebilmiştir. Daha sonra gaz, daha yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında ve iş yapmak için yakıldığında veya bir hidrojen yakıt hücresinde kullanım için ekstrakte edilen hidrojen gazı durumunda desorbe edilebilir.. Aktif karbonlarda gaz depolama, çekici bir gaz depolama yöntemidir, çünkü gaz, araçlardaki hacimli yerleşik basınçlı tanklardan çok daha uygun olan düşük basınçlı, düşük kütleli, düşük hacimli bir ortamda depolanabilir. Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı , nano gözenekli karbon malzemelerin araştırma ve geliştirme alanında ulaşılması gereken belirli hedefler belirlemiştir. Tüm hedefler henüz karşılanmadı, ancak ALL-CRAFT programı da dahil olmak üzere çok sayıda kurum ^{[1] [2] [20]} bu umut verici alanda çalışmalarını sürdürüyor.

Gaz arıtma 

Aktif karbonlu filtreler genellikle basınçlı hava ve gaz arıtmada yağ buharlarını, kokuyu ve havadaki diğer hidrokarbonları gidermek için kullanılır. En yaygın tasarımlar, filtre ortamının içine aktif karbonun gömülü olduğu 1 aşamalı veya 2 aşamalı filtreleme ilkesini kullanır.

Aktif karbon filtreler, nükleer kaynar su reaktör türbin kondansatöründen vakumlanan havadaki radyoaktif gazları tutmak için kullanılır. Büyük kömür yatakları bu gazları emer ve hızla radyoaktif olmayan katı türlere bozunurken onları tutar. Filtrelenmiş hava geçerken, katılar kömür parçacıklarında tutulur.

Kimyasal arıtma 

Aktif karbon, istenmeyen renkli organik safsızlıklar içeren organik moleküllerin çözeltilerini saflaştırmak için laboratuvar ölçeğinde yaygın olarak kullanılır.

Aktif karbon üzerinde filtreleme, aynı amaç için büyük ölçekli ince kimyasal ve farmasötik işlemlerde kullanılır. Karbon ya çözelti ile karıştırılır, sonra süzülür ya da bir filtrede hareketsiz hale getirilir.

Cıva temizleme

Genellikle kükürt ^[21] veya iyot ile aşılanmış aktif karbon, kömürle çalışan elektrik santrallerinden , tıbbi yakma fırınlarından ve kuyu başındaki doğal gazdan gelen cıva emisyonlarını yakalamak için yaygın olarak kullanılır . Bu karbon, kg başına 4,00 ABD Dolarından fazlaya mal olan özel bir üründür. ^{[ alıntı gerekli ]}

Genellikle geri dönüştürülmediği için cıva yüklü aktif karbon, bir imha ikilemi sunar. ^[22] Aktif karbon 260 ppm’den daha az cıva içeriyorsa, Amerika Birleşik Devletleri federal düzenlemeleri, depolama için stabilize edilmesine (örneğin, beton içinde tutulmasına) izin verir. ^{[ alıntı gerekli ]} Bununla birlikte, 260 ppm’den fazla içeren atıklar yüksek cıva alt kategorisinde kabul edilir ve depolamadan men edilir (Arazi Yasağı Kuralı). ^{[ alıntı gerekli ]} Bu malzeme şu anda depolarda ve terk edilmiş derin madenlerde yılda tahmini 100 ton oranında birikiyor. ^{[ alıntı gerekli ]}

Cıva yüklü aktif karbonun atılması sorunu Amerika Birleşik Devletleri’ne özgü değildir. Hollanda’da, bu cıva büyük ölçüde geri kazanılır ^{[ kaynak belirtilmeli ]} ve aktif karbon tamamen yakılarak atılır ve karbondioksit (CO ₂ ) oluşur.

Gıda katkı maddesi

Aktif, gıda sınıfı kömür , 2016 yılında bir gıda trendi haline geldi ve sosisli sandviç, dondurma, pizza tabanı ve simit gibi ürünlere “hafif dumanlı” bir tat ve koyu bir renk vermek için bir katkı maddesi olarak kullanıldı. ^[23] Doğum kontrol hapları ve antidepresanlar da dahil olmak üzere ilaç kullanan kişilerin ^[24] , ilacı etkisiz hale getirebileceği için aktif kömür boyası kullanan yeni yiyecek veya içeceklerden kaçınmaları önerilir. ^[25]