Aktif Karbon


Aktif Karbon

Aktif karbon, farklı molekül yapıları ile birleşebilen, yüzeyi gözenekli katı bir maddedir. Aktif karbonun etkileşimi sadece fiziksel (birbirine bağlı olmayan atomların arasındaki etkileşimle ya da Van der Waals kuvvetlerinin etkileşimi ile) ya da fiziksel-kimyasal yapısı sayesinde olabileceği gibi kuvveti de molekülün tipine ve aktif karbonun tipine bağlı olarak değişebilir. Aktif karbon genellikle buharla aktivasyon prosesi ile üretilir. Bu proseste karbon ya da ya da karbon içeren başlangıç malzemeleri buharla ya da diğer okside edici malzemelerle reaksiyona sokularak gazlandırma işleminden geçirilir. Odun kömürü, taş kömürü, linyit, hindistancevizi bazlı kömür, bataklık kömürü ya da odun bazlı kömür gibi hammaddeler kullanılır.

Ek olarak, hammaddeleri aktifleştirmek için selüloz bazlı hammaddeler de kimyasal aktivasyon işleminde kullanılabilir. Örneğin odun talaşı, yüksek sıcaklıkta dehidrasyon etkisi yapan kimyasallarla işlem görür. Bütün prosesler sonucunda, bir gram karbonda 500-2000 metre kare arasında değişebilen, oldukça gelişmiş yüzey alanına sahip gözenekli aktif karbon elde edilir

Lapis Kimya, pek çok kullanım alanındaki ihtiyacı karşılamak üzere farklı özellik, şekil ve boyutlardaki (granül, extruded ya da toz) ürün seçenekleri ile sektöre hizmet vermektedir

Aktif Karbon Hakkında

AKTİF KARBON NEDİR?

aktif-karbon-nedir

Aktif karbon, farklı molekül yapıları ile birleşebilen, yüzeyi gözenekli katı bir maddedir. Aktif karbonun etkileşimi sadece fiziksel (birbirine bağlı olmayan atomların arasındaki etkileşimle ya da Van der Waals kuvvetlerinin etkileşimi ile) ya da fiziksel-kimyasal yapısı sayesinde olabileceği gibi kuvveti de molekülün tipine ve aktif karbonun tipine bağlı olarak değişebilir. Aktif karbon genellikle buharla aktivasyon prosesi ile üretilir. Bu proseste karbon ya da ya da karbon içeren başlangıç malzemeleri buharla ya da diğer okside edici malzemelerle reaksiyona sokularak gazlandırma işleminden geçirilir. Odun kömürü, taş kömürü, linyit, hindistancevizi bazlı kömür, bataklık kömürü ya da odun bazlı kömür gibi hammaddeler kullanılır.

Ek olarak, hammaddeleri aktifleştirmek için selüloz bazlı hammaddeler de kimyasal aktivasyon işleminde kullanılabilir. Örneğin odun talaşı, yüksek sıcaklıkta dehidrasyon etkisi yapan kimyasallarla işlem görür. Bütün prosesler sonucunda, bir gram karbonda 500-1750 metre kare arasında değişebilen, oldukça gelişmiş yüzey alanına sahip gözenekli aktif karbon elde edilir.

AKTİF KARBONUN YÜZEY ALANI

Aktif karbonun etkinliği yüzey alanına bağlıdır. Etkinlik yüzey alanı arttıkça artar. Aktif karbonun yüzey alanı genellikle 500-2000 metre kare arasında değişir.

HİNDİSTANCEVİZİ BAZLI AKTİF KARBONUN EŞSİZ ÖZELLİĞİ NEDİR?

Hindistancevizi bazlı aktif karon şimdiye kadar yapılan en etkili aktif karbon olarak kabul edilir.

aktif-karbon aktif-karbon

• Bu aktif karbonun yüzeyi oldukça gözeneklidir ve yüzey alanı oldukça geniştir.
• Gözenekli yapısı hızlı bir adsorbsiyon için uygundur
• Doğada bulunan bir hammaddedir
• Karbon salınımı yoktur
• Sertliği yüksektir
• Safsızlık oldukça düşüktür

ADSORBSİYON NEDİR?

aktif-karbonAdsorbsiyon, bir maddenin moleküllerinin aktif karbonun yüzeyine tutunmasıdır. Aktif karbon, adsorbatların iç yüzeye tutunmasını sağlayan yüksek mikro ve makro gözenekler ile karakterize edilir. İki türlü adsorbsiyon vardır.

Fiziksel adsorbsiyon:
Fiziksel adsorbsiyon, adsorblanacak malzemenin aktif karbonun iç yüzeyine, moleküller arasındaki Van der Waals kuvveti ile tutunması ile olur. Çekim kuvveti, gözenek duvarı ve molekül arasındaki mesafe arttıkça azalır.
Kemisorbsiyon:
Adsorbat molekülleri ile aktif karbonun gözenek duvarına emprenye edilen kimyasal kompleksler arasındaki kuvvetli bağ ile gerçekleşir.

AKTİF KARBON İLE HANGİ MALZEMELER ADSORBLANIR?

Aktif karbon genellikle organik maddeleri adsorblamak amacıyla kullanılır. Aynı zamanda iyodin ve civa gibi bazı ağır molekül ağırlıklarına sahip inorganik maddeler de adsorblanabilir.

Aktif karbonun adsorblama kapasitesi;
a) Molekül ağırlığı arttıkça
b) Fonksiyonel grupların sayısı arttıkça
c) Polarite (kutuplaşma) arttıkça artar.

GRANÜL AKTİF KARBON (GAC) NEDİR?

Granül aktif karbon, düzensiz şekle sahip aktif karbonun öğütülmüş ve elenmiş halidir. Granül aktif karbon yüksek hacimdeki gaz ya da sıvı maddeleri saflaştırmak için kullanılır. Granül aktif karbon, toz aktif karbondan daha sert ve daha uzun ömürlüdür. Birkaç kez reaktive edilerek kullanılabilir.

TOZ AKTİF KARBON (PAC) NEDİR?

Toz aktif karbon genellikle sıvı faz ya da baca gazı uygulamalarında kullanılır. Toz aktif karbonun parçacık dağılımı genellikle 5-150 mikrometre arasında değişir. Kesikli ya da sürekli proseslerde kullanılabilir. Toz aktif karbon, granül aktif karbon gibi reaktive edilemez, tekrar kullanılamaz.

AKTİF KARBONUN ÖZELLİKLERİ

Yüzey Alanı:
Aktif karbonun yüzey alanı 500-2000 m2/g arasında değişir. Yani, yalnızca 3 gram kadar aktif karbon bir futbol sahası büyüklüğünde bir yüzey alanına sahip olabilir. Karbonlu maddelerin yüzey alanı aktivasyon prosesi ile genişletilebilir.
Toplam Gözenek Hacmi (TPV):
TPV, bir aktif karbonun içerisindeki gözeneklerin yarattığı boşluğun toplam hacmini ifade eder. Aktif karbonun etkinliği toplam gözenek hacmi arttıkça artar ve ml/g cinsinden ifade edilir.
Gözenek Hacmi Dağılımı:
Aktif karbonun özelliği gözenek boyutunun dağılımı ile ölçülür. Renksizleştirme uygulamalarında yüksek dağılım oranlı mezapora sahip aktif karbon gerekmektedir.

AKTİF KARBONUN SEÇİM KRİTERLERİ

• Aşınmaya karşı direnç
• Adsorbsiyon kapasitesi
• Optimum akış için parçacık boyutu dağılımı
• Adsorbsiyon ve desorbsiyon oranı
• Ürünün kullanın alanına uygunluğu
• Karbonun yüklenmesi sırasında etkili olabilecek ya da etkileşime girebilecek bazı maddeler

AKTİF KARBONUN PERFORMANSINI ETKİLEYEBİLECEK DURUMLAR

• Farklı hammaddeler
• Hammaddenin durumu ve boyutu
• Aktivasyon besleme oranı
• Aktivasyon sıcaklığı ve basıncı
• Aktivasyon sırasındaki oksijen içeriği
• Son ürün karışımı

Lapis Kimya, pek çok kullanım alanındaki ihtiyacı karşılamak üzere farklı özellik, şekil ve boyutlardaki (granül, extruded ya da toz) ürün seçenekleri ile sektöre hizmet vermektedir.

 

Kullanım Alanları

Dünyada aktif karbon su şartlandırma alanında oldukça yaygın biçimde kullanılmaktadır. Yüzey ya da yer altı kaynak sularının saflaştırılması işlemi genellikle aktif karbon kullanımını gerektirir. Bu uygulama alanı için ham sudaki kötü koku ve tat giderimi amacıyla granül (GAC) ya da toz (PAC) formda aktif karbon kullanılmaktadır. Mineral su endüstrisi ile bira ve meşrubat üretiminde kullanılan yüksek saflıkta suyun saflaştırılması işleminin son aşamasında ve klorsuzlaştırma işleminde granül aktif karbon kullanılmaktadır. Atık su arıtmada, endüstri atık suyundan boya, yüzey aktif madde, hidrokarbonlar vb. kirletenlerin ayrıştırılması işleminde son aşamada aktif karbon kullanılır. Bu tarz uygulama alanları için aktif karbon genellikle toz formda, biyodegradasyon prosesi ile birlikte kullanılır. Karbon, havalandırma tankına dozlandığında yüzeydeki köpük oluşumunda gözle görülür biçimde azalma gözlenir. Deterjan ve diğer organik maddeler hızlı bir şekilde aktif karbonun yüzeyine adsorblanır. Bununla birlikte granül aktif karbon, içme suyu arıtma ve klorsuzlaştırma işlemlerinde, atık su arıtma tesislerinde filtre tanklarında da kullanılmaktadır. Granül aktif karbon ayrıca suda çözünmüş biyolojik olarak parçalanamayan organik maddelerin giderilmesi için de oldukça uygundur.

İnsan tüketimine uygun suyun saflaştırma prosesinde aktif karbon kullanımı, çok düşük konsantrasyonlardaki çözünmüş organik maddelerin dahi giderilmesini sağlar. Lapis Kimya bu amaçla organik madde, bakiye klor, ozon, trihalometanların giderilmesinde kullanılan ve reaktive edilebilen granül aktif karbon (GAC) ile çözünmüş organik maddelerin ve kokunun giderilmesi amacıyla sıvı/katı ayrıştırma amacıyla kullanılan proseslerden (filtre, süzgeç vb.) öncesinde dozlanan toz aktif karbon (PAC) ürünlerini sunmaktadır.

Atık su arıtmada aktif karbon genellikle suya renk veren çözünmüş organik maddelerin, yüzey aktif maddelerin ve hidrokarbonların giderilmesinde son aşamada kullanılır. Bu uygulama alanında granül aktif karbon sabit yataklarda, toz aktif karbon ise sıvı/katı ayrımı yapılan filtre medyalarında kullanılabilir. Atık su arıtmadaki en sık karşılaşılan uygulama, toz aktif karbonun havalandırma tanklarına dozlanarak biyodegredasyon prosesi ile birlikte organiklerin giderilmesinde, köpük oluşumunu minimize etmek için nitrifikasyonun geliştirilmesinde ve çamur çöktürülmesini geliştirme işlemlerinde kullanılmasıdır.

Bu uygulama alanında granül aktif karbon (GAC), kazan besi suyuna geri dönüştürülen kondensat suyundan çöoüunlukla hidrokarbon gibi organik maddelerin ayrıştırılmasında kullanılır. Bu proseste aktif karbon, reçineneyi organik maddelerce kirlenmesine karşı koruması ve reçinenin rejenerasyon sıklığını azaltması amacıyla kullanılmaktadır.

Su şartlandırma işlemlerinde suyun genellikle klor ile dezenfekte edilmesi gerekmektedir. Bakiye klorun proses suyundan, granül aktif karbon (GAC) ile filtrasyon yoluyla uzaklaştırılması gerekmektedir. Klorun fazlası aktif karbon ile redoks reaksiyonuna girerek göz ardı edilebilir miktarda hidroklorik asit oluşturur. Aktif karbonun klor giderme kapasitesi, “deklorinasyon yarılanma değeri” olarak belirtilir ve bu değer girişteki klor konsantrasyonun yarılanması için gerekli yatak derinliğini ifade eder.

Çoğu zaman kaynak suları yüksek miktarda organik maddelerce kirlidir. Kirletenler çoğunlukla rafineri ve petrol istasyonlarından kaynaklanan hidrokarbonlardır. Bu tür proseslerde doğru adsorbsiyon kapasitesi ve parçacık boyutu özelliklerinde seçilen granül aktif karbon, hidrokarbonların giderilmesinde oldukça verimli, uzun süreli ve etkili sonuçlar verir.

Lapis Kimya hava ve gaz arıtımı yapan müşterileri için de aktif karbon tedarik etmektedir. Lapis Kimya hava ve gazdan çeşitli, bazı durumlarda da spesifik kirliliklerin giderilmesi amacıyla müşterilerine çözümler sunmaktadır. Bu tarz uygulamalarda kullanılan aktif karbonun önemli özelliği organik ve koku yapan molekülleri tutma kapasitesidir. Bu özellik temel olarak kirletenleri yakalayan ince mikroporlara dayanmaktadır. Aktif karbonun kirlilikleri tutma kapasitesi, aktif karbonun etkinliği hakkında fikir veren benzen ya da karbon tetraklorür indeksleri ile hesaplanabilmektedir. Son zamanlarda gaz arıtması için kullanılan aktif karbonun etkinliğinin hesaplanmasında bütan indeksi de kullanılmaktadır. Gaz arıtılması ile ilgili en sık karşılaşılan problem de çoğunlukla inorganik yapıda düşük molekül ağırlıklı zehirli maddelerin aktif karbona düşük oranda adsorblanmasıdır. Bazı örnekler; doğal gaz içerisinde az miktarda bulunan hidrojen sülfit ya da asidik veya alkali maddelerle kirlenmiş havadır. Bu bileşikler çoğunlukla adsorbsiyon ile giderilebilen organik buharla birlikte ortaya çıkarlar. Bu gibi durumlarda, düşük molekül ağırlıklı zehirli maddeleri bağlayabilen ya da onları uçucu olmayan kokusuz forma dönüştürebilen, farklı kimyasal ürünlerle emprenye edilmiş aktif karbonları kullanmak mümkündür.

Tarımsal ve kolay bozunabilen ürünlerin uzun süreli konserveleme işlemi sebze ve meyvelerin metabolizmalarının kontrollü ve yavaşça olgunlaştırılması ile mümkün olmaktadır. Soğuk depolama esnasında bu ürünler karbondioksit gazı oluşturur ve bozunmayı hızlandıran bu karbondioksitin ortamdan uzaklaştırılarak düşürülmesi gerekmektedir. Bu proseslerde aktif karbon, karbon dioksiti adsorblayarak soğuk depo alanlarında bozunmayı önlemek, kayıpları minimize etmek ve depolama süresini uzatmak amacıyla kullanılmaktadır.

Atmosferik emisoynlar ile ilgili yönetmelilere uyum kapsamında, boya kabinlerinin havalandırma çıkışlarına aktif karbon filtre kurulması gerekmektedir. Bu uygulama alanı için en az 150 kg ekstruded aktif karbon içeren filtre kurulumu gerekmektedir.

 

Aktif Karbon Teknik Föyü