کربن فعال که آن‌را با نام «زغال فعال» (Activated Charcoal) نیز می‌شناسند، شکل خامی از گرافیت است. به طور حتم با گرافیت یا همان نوک مداد آشنایی دارید. کربن فعال به عنوان شکل فرآوری شده و متخلخلی از کربن شناخته می‌شود و کاربردهای مختلفی دارد که از آن‌جمله می‌توان به واکنش‌های شیمیایی و جذب مواد به هنگام تصفیه آب و گاز اشاره کرد. از آن‌جایی که ذرات کربن فعال به شدت متخلخل هستند، سطوح بسیار گسترش پذیری در درون حفرات و کانال‌های خود دارند. ساختار یک گرافیت نیز به گونه‌ای است که سطح بسیار زیادی را برای جذب گستره عظیمی از ترکیبات در اختیار عنصر کربن قرار می‌دهد.
کربن فعال دارای قوی‌ترین نیروی جذب فیزیکی یا بیشترین حجم «تخلخل جاذب» (Adsorbing Porosity) در بین مواد شناخته شده بشر است. خوب است بدانید که سطح تنها ۳ گرم از یک کربن فعال می‌تواند مساحتی به اندازه یک زمین فوتبال را پوشش دهد.
«جذب» (Adsorption) به فرآیندی می‌گویند که مولکول‌های یک مایع یا گاز بر روی سطح جامد جمع (متمرکز) شوند. زمانی که می‌گوییم مواد بر روی کربن فعال جذب می‌شوند نیز به این فرآیند اشاره داریم.
کربن فعال را می‌توان به کمک تمامی مواد با محتوای کربن زیاد از جمله چوب، زغال و پوست نارگیل تهیه کرد. مواد خام استفاده شده در تهیه کربن فعال، تاثیر زیادی بر مشخصه و عملکرد آن دارند.
سه شکل اصلی از کربن فعال وجود دارد:
شکلهای دیگری نیز از کربن فعال به صورت پارچه‌ای تولید می‌شوند که به کربن فعال ACC معروف هستند.
جذب مولکول‌ها در اثر نیروهای جاذبه بین مولکولی به عنوان نوعی از نیروهای پراکندگی لاندن صورت می‌گیرد. این نوع جذب، مشابه نیروی گرانش بین سیارات است. نیروهای پراکندگی لاندن در فاصله‌های بسیار کوتاه عمل می‌کنند و در نتیجه، نسبت به فاصله بین سطح کربن و مولکول جذب‌شونده بسیار حساس هستند. این نیروها همچنین خاصیتی جمع‌پذیر دارند به این معنی که نیروهای جاذبه، مجموعی از تمامی برهم‌کنش‌ها بین اتم‌ها هستند. گستره کوتاه و طبیعت جمع‌پذیر بودن این نیروها سبب شده است تا کربن فعال در بین تمامی ترکیبات شناخته شده بشر، قوی‌ترین نیروهای جذب فیزیکی را داشته باشد.
این نوع از جذب، یک فرآیند میعانی (تراکمی) است که در آن، نیروهای جاذب سبب تراکم مولکول‌های فاز گاز در داخل حفرات کربن اکتیو می‌شوند. نیروی محرک این جذب، نسبت فشار جزئی به فشار بخار ترکیب است.
مولکول‌ها در حالتی «نیمه‌مایع» (Semi-Liquid) به حفرات کربن فعال جذب می‌شوند. نیروی محرک این جذب، برابر با نسبت غلظت به انحلال‌پذیری ترکیب ذکر می‌شود.
تقریبا تمامی ترکیبات به نوعی جذب کربن فعال می‌شوند اما در عمل، از کربن فعال برای جذب ترکیبات آلی و ترکیبات معدنی با وزن مولکولی بالا همچون ید و جیوه استفاده می‌کنند. به طور کلی، میزان جذب یک ترکیب به کربن فعال با شرایط زیر افزایش پیدا می‌کند:
از کربن فعال در موارد مختلفی همچون انبار کردن متان و هیدروژن، تصفیه هوا،بازیافت محلول، خالص‌سازی طلا، استخراج فلزات، تصفیه آب، فیلترهای هوا، ماسک‌های تنفسی، خمیر دندان و ... بهره می‌گیرند.
یکی از اصلی‌ترین کاربردهای کربن فعال، بکارگیری آن در پرداخت فلزی و تصفیه محلول‌های آبکاری است. به طور مثال، برای حذف ناخالصی‌های آلی از محلول آبکاری نیکل، کربن فعال را مورد استفاده قرار می‌دهند.
از کربن فعال جهت درمان مسمومیت‌های دارویی کمک می‌گیرند. البته درصورتی که این مسمویت، ناشی از خوردن مواد خورنده همچون اسیدها و بازهای قوی، الکل‌ها، آهن و فرآروده‌های نفتی باشد، کربن فعال، تاثیری در درمان آن ندارد. در حقیقت، کربن فعال نمی‌تواند از جذب این مواد در بدن انسان جلوگیری کند.
کشاورزان و دامپروران از این ماده به عنوان آفت‌کش، مکمل غذای دام، ماده «کمک فرآیند» (Processing Aid) و ماده ضدعفونی کننده بهره می‌گیرند.
منبع (۱): [+]
منبع (۲): [+]
اگر مطلب بالا برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
