تولید کربن فعال از چوب درختان مرده
هرساله مقدار چشمگیری از درختان مرکبات و نیز سایر درختان در مناطق مختلف به دلیل کمآبی، بالا رفتن سن درختان و نیز موضوع هرس کردن آنها، خشکشده و به چوب خشک تبدیل میشوند.
در بسیاری از موارد، این درختان بهدرستی مورداستفاده اقتصادی قرار نمیگیرند. درحالیکه بهواسطه سختی ذاتی چوب این درختان، بستر خوبی برای تولید «کربن فعال» از این درختان خشک و ضایعاتی فراهم میشود که بهعنوان یک جاذب، دارای کاربردهای مهم و حیاتی است.
«کربن فعال»، به گروهی از مواد اطلاق میشود که مساحت یا سطح داخلی بالا، تخلخل و قابلیت جذب گازها و مایعات شیمیایی را دارند و از سوختن هر ماده دارای کربن، تولید میشود.
«کربن فعال»، به گروهی از مواد اطلاق میشود که مساحت یا سطح داخلی بالا، تخلخل و قابلیت جذب گازها و مایعات شیمیایی را دارند و از سوختن هر ماده دارای کربن، تولید میشود.
کربن فعالشده دارای کاربردهای زیادی است ازجمله مصارف آن در تصفیه آبها (آب شرب، آب آکواریوم و آبهای صنعتی) ازنظر رنگ و طعم، رنگزدایی از قند و شکر، بازیافت طلا، به سازی رنگ طعمدهنده در نوشیدنیها و آبمیوهها، استفاده در دستگاههای تصفیهکننده هوا، خوشبوکنندهها، همچنین داروهای سمزدا و تصفیههای صنعتی و غیره.
کربنهای فعال بهعنوان جاذبهای حیاتی در صنایع شناختهشدهاند و کاربردهای گستردهای با توجه به قابلیت جذب گازها و مایعهای مزاحم دارند و میتوان از آنها برای تصفیه و پاکسازی و حتی بازیافت مواد شیمیایی استفاده کرد.
تولید کربن فعال معمولا با استفاده از دو روش فعالسازی فیزیکی و فعالسازی شیمیایی امکانپذیر است. هدف از فعالسازی، ایجاد یک ساختار متخلخل کربنی با سطح آزاد زیاد در ماده خام است.
در اینجا نقش عامل فعالساز، حذف آب از ساختار ماده اولیه و پایین آوردن دمای لازم برای کربونیزاسیون و جلوگیری از تشکیل قطران در زمان انجام فرایند است، که به ایجاد یک ساختار متخلخل در فراورده کمک میکند.
استفاده از مواد خام سلولزی برای جذب از فاز مایع بهویژه در مواقعی که هدف از کاربرد فراورده پایانی، استفاده در فرایندهای صنایع غذایی باشد، به دلیل وجود ناخالصی کمتر مورداستفاده قرار میگیرد.
در همین زمینه پژوهشگران «دانشگاه آزاد اسلامی واحد داراب» شرایط فراورده بهدستآمده از فعالسازی شیمیایی و فیزیکی چوب درختان پرتقال، زیتون، گز بهعنوان ماده خام بهوسیله عامل فعالساز «روی کلرید» را بررسی کردند و اثر متغیرهایی مانند نوع چوب بهعنوان ماده اولیه، نوع فعالسازی و درصد تلقیح (نسبت مواد به کار برده شده) در فعالسازی شیمیایی، روی تخلخل و ویژگیهای جذبی فراورده را موردمطالعه قرار دادهاند.
به همین منظور، چوبها برش داده شد و خاکارههای آن مورداستفاده قرار گرفت و «روی کلرید» بهعنوان ماده فعالکننده شیمیایی استفاده شد. همچنین اندازهگیری درصد رطوبت، اندازهگیری درصد ترکیبهای شیمیایی (درصد سلولز، لیگنین، مواد استخراجی و خاکستر) و تولید کربن فعال (بدون فعالسازی، با فعالسازی فیزیکی با بخار آب و فعالسازی شیمیایی با کلرید روی) انجام پذیرفت.
نتایج پژوهش که در نشریه «شیمی و مهندسی شیمی ایران» وابسته به جهاد دانشگاهی منتشر شده نشان داد که فعالسازی فیزیکی با بخار آب، پایداری کربن را نسبت به کربن تولیدی بدون فعالسازی کاهش داده، لیکن فعالسازی شیمیایی پایداری کربن را افزایش میدهد.
باصری و همکاران در این پژوهش عنوان کردند که فعالسازی فیزیکی یا شیمیایی پایداری کربن را بالاتر برده، به شکلی که در زمان و دمای یکسان، مقدار بیشتری از ماده باقیمانده است.
همچنین چوبهای درختان پرتقال، زیتون و گز، همگی (مخصوصا زیتون) بهعنوان مواد سلولزی با ساختار سلولی و متخلخل، قابلیت خوبی بهعنوان ماده خام برای تولید کربن فعال با سطح بسیار بالا از خود نشان دادند.
نتایج نهایی پژوهش بیان میکند که در همه موردها فعالسازی شیمیایی بهترین نتیجه را در پی داشت. البته در مورد چوب زیتون و گز امکان استفاده مناسب از مقادیر بالای فعالکننده شیمیایی (روی کلرید) وجود ندارد.
گزارش: آزاده داودی
منبع: باصری، ع. وهمکاران. 1396. ساخت کربن فعال به وسیله ی فعال سازی شیمیایی و فیزیکی چوبهای مرکبات، زیتون و گز و مقایسه ویژگیهای آنها. نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 36(1): 192-177.