مقایسه فیلتر های کربن اکتیو ذغالی ، چوبی و کربن نارگیلی

در حالی که به سوی آینده‌ای آگاه از سلامتی و پیشرفته در تکنولوژی پیش می‌رویم، با چالش‌های جهان مدرن و راه‌حل‌های نوآورانه‌ای برای مدیریت آن‌ها روبه‌رو می‌شویم. یکی از این چالش‌ها، کیفیت آب شهری است. آب شهری اغلب حاوی مواد شیمیایی است که برخی از آن‌ها حتی ممکن است سرطان‌زا باشند. خوشبختانه، فیلترهای کربن بلاک که از کربن اکتیو ساخته شده‌اند، راه‌حلی کارآمد برای مقابله با این مشکل ارائه می‌دهند.

فیلترهای کربن بلاک از ویژگی‌های کربن فعال استفاده می‌کنند که به طور کلی به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:

• کربن فعال مبتنی بر زغال
• کربن فعال مبتنی بر چوب
• کربن فعال مبتنی بر نارگیل

در این مقاله، به بررسی و مقایسه تفاوت‌های این سه نوع کربن فعال خواهیم پرداخت. اگرچه فیلترهای کربن فعال مبتنی بر زغال فناوری قدیمی‌تری به حساب می‌آیند، فیلترهای مبتنی بر پوست نارگیل به عنوان گزینه‌ای بسیار مؤثر و قابل اعتماد برای تصفیه آب شناخته شده‌اند.

علاوه بر این، در این مقاله به اهمیت داشتن یک فیلتر آب، تاریخچه فیلترهای کربن فعال، و عواملی که یک ماده را برای استفاده به عنوان فیلتر آب متمایز می‌کند، خواهیم پرداخت.

چرا مردم از فیلتر های کربن بلاک استفاده میکنند ؟

پاسخ کوتاه این است که آب شهری حاوی مقادیر زیادی مواد شیمیایی، ذرات ریز، باکتری‌ها، مواد آلی و سموم است که اغلب کیفیت مناسبی ندارند و استانداردهای لازم را رعایت نمی‌کنند. فیلترهای کربن بلاک به عنوان یک خط دفاعی موثر در برابر این آلاینده‌ها عمل می‌کنند. با نصب یکی از این فیلترها در خانه‌تان، مهم نیست در سیستم لوله‌کشی خارجی چه رخ می‌دهد، آب داخل خانه شما در برابر این آلاینده‌ها محافظت می‌شود.

دلیل ورود مواد شیمیایی و سموم به آب خانگی به چالش‌هایی برمی‌گردد که شرکت‌های آب و فاضلاب با آن‌ها مواجه‌اند. آب هنگام استخراج از منابع طبیعی ممکن است تا حدودی قابل شرب باشد، اما به دلیل مسائل بهداشتی، معمولاً بدون در نظر گرفتن کیفیت اولیه، ضدعفونی می‌شود. با این حال، برای توزیع بین خانه‌ها، این آب باید از شبکه‌های عظیم لوله‌کشی عبور کند که در این مسیر فرصت‌های زیادی برای جذب آلاینده‌هایی مانند باکتری‌ها به وجود می‌آید.

 

راه‌حل این مشکل، ضدعفونی کردن آب با مواد شیمیایی مانند کلر است. اما این مواد شیمیایی تنها آلودگی‌ها را از بین نمی‌برند؛ بلکه مواد دیگری مانند ترکیبات آلی فرّار، هیدروفلوئوریک اسید، سولفات‌ها، نیترات‌ها و حتی برخی ایزوتوپ‌های رادیواکتیو مانند رادیوم نیز ممکن است وارد آب شوند. این مواد می‌توانند به‌عنوان محصولات جانبی فرایند ضدعفونی ظاهر شوند. برخی از این آلودگی‌ها ممکن است ناشی از رواناب کشاورزی، چمنزارها، خیابان‌ها و صنایع باشند. همچنین، برخی مواد مانند رادیوم به طور طبیعی از پوسته زمین به آب‌ها راه پیدا می‌کنند. در هر صورت، دست‌کم یک یا دو مورد از این مواد مضر همچنان در آب شهری وجود دارند و نیاز به تصفیه دارند.

تأثیر فیلترهای کربن بلاک به خاطر خواص فوق‌العاده کربن فعال است که به‌عنوان یکی از بهترین و امیدوارکننده‌ترین روش‌ها برای تصفیه آب شناخته می‌شود.

تصفیه آب با کربن اکتیو چگونه است ؟

کربن اکتیو ماده‌ای جاذب است که از اتم‌های کربن تشکیل شده و ساختار آن بسیار پر منفذ و سخت است. این ماده از تجمع نامنظم اتم‌های کربن به وجود می‌آید که باعث ایجاد میلیون‌ها روزنه در سراسر آن می‌شود. این شکاف‌ها و برآمدگی‌ها به کربن اکتیو خاصیت جذب کنندگی فوق‌العاده‌ای می‌دهند. به عنوان مثال، تنها یک گرم کربن اکتیو می‌تواند سطح تماسی معادل ۳۰۰۰ متر مربع داشته باشد.

از آنجا که کربن یکی از عناصر پایه‌ای در زندگی و دنیای اطراف ماست، کربن اکتیو می‌تواند از منابع مختلفی مانند هسته زیتون، پیت ماس و… استخراج شود. با این حال، برای تصفیه آب، انتخاب نوع مناسبی از کربن اکتیو بسیار اهمیت دارد؛ نوعی که بتواند بدون افزودن بو و طعم ناخواسته به آب، ناخالصی‌ها را حذف کرده و در عین حال طی فرآیند تصفیه مسدود نشود. به همین دلیل، برای این کار معمولاً از کربن اکتیو ساخته شده از ذغال سنگ، چوب و پوسته نارگیل استفاده می‌شود.

تصفیه آب با کربن اکتیو های ذغال سنگی

زغال سنگ برای تصفیه کربنی مناسب است زیرا به راحتی اکتیو می‌شود و به طور گسترده در دسترس است. سه نوع اصلی از زغال سنگ در این فرآیند مورد استفاده قرار می‌گیرند: زغال سنگ آنتراسیت، زغال سنگ بیتومینوس (قیری) و زغال سنگ لیگنیت (قهوه‌ای). از میان این‌ها، زغال سنگ بیتومینوس به عنوان گزینه‌ای ایده‌آل شناخته می‌شود. این نوع زغال سنگ به دلیل دارا بودن ریزتخلخل‌های فراوان، مقاومت بالا در برابر ضربه، قدرت و سهولت در بازیابی، بسیار مؤثر است. معمولاً به این نوع زغال سنگ، زغال سنگ سیاه هم گفته می‌شود و از مواد تشکیل‌دهنده آسفالت نیز محسوب می‌شود.

در مقایسه با زغال سنگ بیتومینوس، زغال سنگ لیگنیت کمتر استفاده می‌شود زیرا مقدار کربن آن کمتر است و به همین دلیل دارای مواد معدنی بیشتری است و تخلخل کمتری نسبت به بیتومینوس دارد. میزان جذب بیشتر در تخلخل‌های موجود رخ می‌دهد؛ بنابراین هر چه تعداد منافذ در وزن مشخص بیشتر باشد، قابلیت جذب نیز افزایش می‌یابد. در حالی که زغال سنگ آنتراسیت در برخی صنایع کاربرد دارد، به دلیل سختی فعال‌سازی آن، در صنعت تصفیه آب استفاده چندانی نمی‌شود.

ذغال سنگ بیتومینوس زمانی تشکیل می‌شود که ذغال سنگ لیگنیت تحت فشار بالایی قرار بگیرد. به همین دلیل، به عنوان یک سنگ رسوبی آلی در طبیعت یافت می‌شود که نتیجه فشردگی باتلاق‌های باستانی است. این نوع ذغال سنگ معمولاً بین ۷۰ تا ۹۰ درصد کربن دارد.

اما کربن های ذغال سنگی به این دلایل هنوز هم بهترین گزینه برای تصفیه نیستند :

• نیاز به عملیات معدن‌کاری: برای استخراج ذغال سنگ بیتومینوس، معدن‌کاری زیرزمینی ضروری است. هرچند که استخراج معادن بخش حیاتی بسیاری از صنایع محسوب می‌شود، اما در برخی موارد می‌توان با استفاده از انواع دیگر کربن از این فرآیند جلوگیری کرد. استخراج ذغال سنگ معمولاً تأثیرات مخربی بر محیط زیست دارد و به ویژه ذغال سنگ بیتومینوس به دلیل تولید گازهای قابل اشتعال، برای معدن‌کاران خطرناک است.
• تأثیر بر طعم آب: ذغال سنگ بیتومینوس می‌تواند طعمی خاص به آب ببخشد، که این امر ناشی از آزاد شدن ذرات ریز جانبی در طول فرآیند تصفیه است.
• وجود مواد شیمیایی ناسالم: با وجود اینکه ذغال سنگ یکی از ایمن‌ترین روش‌ها برای تصفیه با کربن بلاک محسوب می‌شود، اما مواد شیمیایی خاصی را نیز به آب منتقل می‌کند. این مواد نه تنها بر طعم آب تأثیر می‌گذارند، بلکه کیفیت تصفیه نهایی را نیز کاهش می‌دهند.
• منافذ بزرگ‌تر: ذغال سنگ بیتومینوس دارای منافذ بزرگ‌تری نسبت به سایر انواع کربن اکتیو است. این ویژگی باعث می‌شود که در تصفیه ذرات ریزتر کارایی کمتری داشته باشد.

تصفیه کربنی بر پایه چوب

چوب نوع متفاوتی از فرآیند تصفیه نسبت به ذغال سنگ ارائه می‌دهد. کربن‌های مبتنی بر چوب دارای تخلخل متفاوتی هستند که بیشتر شامل منافذ متوسط و بزرگ است و در نتیجه چگالی کمتری دارند. از آنجا که کربن اکتیو از چوب تولید می‌شود، منبعی تجدیدپذیر است و نیازی به استخراج از معادن ندارد. با این حال، یک چالش این است که رشد درختان برای رسیدن به بلوغ دهه‌ها زمان می‌برد، بنابراین تولید کربن اکتیو از این روش به مدت زمان رشد درختان وابسته است.

یکی از مزایای بزرگ کربن چوبی، قابلیت بالای آن در بی‌رنگ کردن و حذف طعم از آب است. به دلیل وجود منافذ بزرگ‌تر، این کربن می‌تواند مواد معدنی حل‌شده خاصی را جذب کند و ذرات بزرگ‌تر را حذف نماید. از این رو، تصفیه‌خانه‌های فاضلاب از آن برای پاک‌سازی آب استفاده می‌کنند و صنایع غذایی نیز برای بی‌رنگ کردن آب‌میوه‌ها، مواد الکلی و سایر محصولات به آن متکی هستند. همچنین کربن چوب غیرسمی است و قبل از تبدیل شدن به بلوک‌های کربن، به شکل پودر سیاه بسیار ریز دیده می‌شود.

چوب درختان بالغ ابتدا پودر می‌شود و سپس تولیدکنندگان با استفاده از روش‌هایی مانند فسفریک اسید یا کلرید روی آن را به کربن اکتیو تبدیل می‌کنند. روش فسفریک اسید به دلیل سرعت بیشتر و عدم تولید نمک روی، ترجیح داده می‌شود. نتیجه این فرآیند، کربنی است که دارای تخلخل مؤثر، سرعت تصفیه بالا و جذب خوب است. کربن اکتیوهای مبتنی بر چوب بهترین گزینه برای افرادی هستند که می‌خواهند طعم، رنگ و بوی آب را حذف کنند.

ویژگی های مختلف کربن اکتیو های مبتنی بر چوب را می توان به شرح زیر خلاصه کرد :

• حذف آلاینده‌های خاص: کربن اکتیوهای مبتنی بر چوب برای حذف آلاینده‌های خاص بسیار مؤثر هستند و برای کسانی که به دنبال از بین بردن طعم، بو یا رنگ‌های نامطلوب از آب خود هستند، گزینه‌ای عالی محسوب می‌شوند.
• منبع تجدیدپذیر اما محدود: چوب به عنوان یک منبع تجدیدپذیر شناخته می‌شود، اما همیشه به راحتی در دسترس نیست. رشد درختان نیازمند دهه‌ها زمان است، بنابراین هر قطعه چوب نمایانگر سال‌ها سرمایه‌گذاری زمانی است. با این حال، این منابع تجدیدپذیر هستند و تأثیرات زیست‌محیطی کمی دارند.
• منافذ بزرگ‌تر و محدودیت در تصفیه: کربن اکتیوهای مبتنی بر چوب دارای منافذ بزرگ‌تری هستند که این ویژگی باعث کاهش توانایی آنها در حذف آلاینده‌های ریزتر می‌شود. به همین دلیل، این روش برای افرادی که به دنبال تصفیه دقیق‌تری هستند، گزینه‌ای کمتر مناسب است.

کربن اکتیو های بر پایه پوسته نارگیل(کوکونات)

پوسته نارگیل به عنوان یکی از جدیدترین و امیدوارکننده‌ترین گزینه‌ها برای فیلترهای کربن اکتیو شناخته می‌شود. تراکم بالای منافذ کوچک در کربن حاصل از نارگیل، به طور قابل توجهی بیشتر از سایر انواع کربن اکتیو است و سطح تماس و تخلخل بیشتری را فراهم می‌کند. در مقایسه با ذغال سنگ بیتومینوس، این کربن حدود ۵۰ درصد منافذ کوچک بیشتری دارد که امکان جذب مواد آلی فرار را فراهم می‌کند؛ موادی که حذف آنها از آب با روش‌های دیگر دشوار است.

خلوص بالای کربن حاصل از پوسته نارگیل نیز آن را به گزینه بهتری برای استفاده در فیلترهای کربنی تبدیل کرده است. در حالی که سایر کربن‌ها به دلیل داشتن خاکستر معدنی می‌توانند طعم نامطلوبی به آب بدهند، کربن نارگیلی حاوی مقدار بسیار کمی از این خاکسترها است. این ویژگی باعث می‌شود کربن نارگیلی یک بلوک کربنی همگن و باکیفیت تولید کند که نسبت به سایر گزینه‌ها عملکرد بهتری دارد.

 

تولید کربن اکتیو از پوسته نارگیل نیز نسبتاً ساده‌تر است. چوب و ذغال سنگ هر دو مقادیر قابل توجهی خاکستر و ذرات ریز کربنی تولید می‌کنند، در حالی که نارگیل آلاینده‌های کمتری ایجاد می‌کند. به دلیل کمبود گرد و غبار در کربن حاصل از نارگیل و همچنین تجدیدپذیر بودن فرآیند برداشت نارگیل که به قطع درختان نیاز ندارد، این روش به عنوان یک راهکار سبز و سازگار با محیط زیست برای تولید کربن اکتیو شناخته می‌شود.

مزایای کربن اکتیو مبتنی بر نارگیل

طبق اطلاعات وبسایت CarbonBlockTech، مزایای استفاده از کربن اکتیو مبتنی بر پوسته نارگیل شامل موارد زیر است:

• منبع تجدیدپذیر: نارگیل در مناطق گرمسیری رشد می‌کند و می‌تواند برای سال‌های طولانی برداشت شود. این ویژگی به طور مداوم امکان تولید کربن را فراهم می‌کند، در حالی که درختان تنها یک بار می‌توانند برای تولید کربن مورد استفاده قرار گیرند.
• رشد در طول سال: نارگیل چندین بار در طول سال (سه تا چهار بار) قابل برداشت است، که این امکان را فراهم می‌کند تا منبع تولید کربن به طور مداوم در دسترس باشد.
• منبع سبز کربن: درختان نارگیل به عنوان منبع ذخیره کربن عمل می‌کنند؛ آنها دی‌اکسید کربن را جذب کرده، کربن را ذخیره می‌کنند و اکسیژن تولید می‌کنند. استفاده مداوم از پوسته‌های نارگیل برای تولید کربن بلاک، کربن ذخیره‌شده را به شکل جامد حفظ می‌کند و از انتشار آن به جو جلوگیری می‌شود.
• تخلخل بالا: کربن اکتیو مبتنی بر پوسته نارگیل دارای چگالی بالایی از منافذ کوچک است که امکان بهترین تصفیه آلاینده‌ها را فراهم می‌کند.
• ساختار فشرده: به دلیل ریزتخلخل بودن، کربن اکتیو مبتنی بر پوسته نارگیل دارای مقاومت مکانیکی بالایی است، که به افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش کمک می‌کند.
• آب تمیزتر: مهم‌ترین مزیت کربن اکتیو مبتنی بر پوسته نارگیل این است که در مقایسه با دیگر انواع کربن اکتیو، آب تمیزتری تولید می‌کند. این به دلیل تخلخل بالا و حجم کل منافذ آن است.

چه فیلتر هایی در دستگاه تصفیه آب از کربن اکتیو تشکیل شده است ؟

طیف گسترده‌ای از فیلترها مانند فیلتر مرحله دوم (کربن اکتیو پودری)، فیلتر مرحله سوم (کربن اکتیو بلاک)، فیلتر مرحله پنجم (پست کربن) و همچنین فیلتر پشتی یخچال‌های ساید بای ساید از کربن اکتیو ساخته شده‌اند.

 تمامی فیلترهای برند لایف واتر و دستگاه‌های تصفیه آب لایف واتر از کربن اکتیو حاصل از پوسته نارگیل استفاده می‌کنند.

 

جمع‌بندی

در دنیای مدرن امروز، تصفیه آب شهری یکی از چالش‌های مهم بهداشتی است. آب شهری معمولاً حاوی مواد شیمیایی و آلاینده‌هایی است که ممکن است به سلامتی آسیب برسانند. فیلترهای کربن بلاک با استفاده از کربن فعال به عنوان یک راه‌حل مؤثر در تصفیه آب، این مشکل را تا حد زیادی برطرف می‌کنند. انواع مختلفی از کربن فعال شامل کربن مبتنی بر ذغال سنگ، چوب و نارگیل وجود دارند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. از میان این گزینه‌ها، کربن اکتیو مبتنی بر پوسته نارگیل به دلیل تراکم بالا، قابلیت جذب آلاینده‌های بیشتر، و سازگاری با محیط زیست به عنوان بهترین انتخاب شناخته شده است.