فیلتر کربنی یکی از روش های رایج در سیستم های تصفیه آب و فاضلاب می باشد که اساس کار آن بر پایه جذب مواد آلی موجود در آب توسط کربن های فعال بنا شده است.
نکته مهمی که در ساخت فیلتر کربنی وجود دارد این است که در این فیلترها علاوه بر کربن اکتیو از سیلیس نیز استفاده میشود که نقش بسیار مهمی در جذب مواد جامد معلق در آب دارند. به طوریکه ابتدا یک لایه از سیلیس قرار گرفته شده و روی آن با کربن پوشانده میشود. عبور ذرات معلق و جذب مواد آلی توسط فیلترهای کربنی به مرور باعث میشود تا نوعی لایه ژله ای بر روی آن ایجاد شود که به شدت عملکرد فیلتر را کاهش می دهد. به همین خاطر لازم است فیلتر با روش های مختلف از قبیل شستشوی معکوس با بک واش تمیز و احیا شود
حذف کدورت، بو و طعم آب یکی از اصلی ترین وظایف در نظر گرفته شده برای فیلتر های کربن فعال شده می باشد و به همین خاطر در سیستم های تصفیه آب خانگی، استخر و حتی تصفیه فاضلاب های صنعتی کاربرد گسترده ای دارد.
برای آشنایی با روش تصفیه آب با فیلتر کربنی، کاربرد، مزایا، معایب، قیمت فیلتر کربنی (کربن اکتیو) و طراحی و تولید فیلتر کربن فعال شده در ادامه با ما همراه باشید.
روش تصفیه آب با فیلتر کربن اکتیو
ساختار کلی دستگاه های تصفیه آب که با فیلترهای کربن اکتیو عمل می کنند شامل یک مخزن، شیر ورودی، سیلیس، کربن اکتیو و شیر خروجی می باشد. بدنه فیلتر کربن اکتیو در اغلب مواقع از جنس استیل، کربن استیل با رنگ اپوکسی و یا FRP ساخته میشود. آب دارای PH در سطح خنثی از شیر ورودی وارد مخزن شده و با عبور از لایه های کربنی مواد آلی را از دست داده و در نهایت با عبور از سیلیس مواد جامد معلق نیز حذف شده و آب زلال و بدون بو و طعم و رنگ از شیر خروجی به بیرون از مخزن منتقل می شود.
آب با PH در حد خنثی از شیر ورودی وارد مخزن شده و با عبور از لایه های کربنی مواد آلی را از دست می دهد که در نهایت منجر به کاهش پارامتر TOC می شود و از دریچه خروجی به بیرون مخزن منتقل می شود.
در بعضی از سیستم ها با توجه به شرایط پروژه واحد فیلتر شنی و فیلتر کربن با هم می شوند، به طوری که این دو سیستم را در یک مخزن و به صورت لایه های مختلف مشاهده می کنیم. در چنین حالتی نقش لایه شن یا سیلیلس جذب مواد جامد معلق در آب است، در حالی که نقش لایه کربن کاهش بار آلی یا پارامتر TOC است.ترتیب لایه بندی در چنین حالتی از بالا به پایین ستون ابتدا کربن و بعد سیلیس است. عبور ذرات معلق و جذب مواد آلی توسط فیلترهای کربنی به مرور زمان باعث ایجاد لایه ای ژله ای روی آن می شود که عملکرد فیلتر را به شدت کاهش می دهد؛ بنابراین لازم است فیلتر را با روش های مختلف مانند بکواش، تمیز و احیا کرد.
.
کربن فعال چیست؟
کربن فعال (Activated carbon) گروهی از مواد کربنی با منفذ، سطح داخلی و ظرفیت جذب بالایی هستند که با قیمت مناسب نسب به جاذب های غیرآلی دیگر مانند زئولیت، کاربرد دارد. یکی از کاربردهای مهم کربن فعال در جداسازی رنگ، بو و مزه اضافی از آب در فرایندهای صنعتی، بازیافت حلال، تصفیه ها و صنایع غذایی و شیمیایی است. کربن فعال از پیرولیز مواد کربنی مانند چوب، زغال سنگ، هسته یا پوست برخی میوه ها مانند نارگیل به دست می آید و در مراحل بعدی تحت فرایند فعال سازی قرار می گیرد.
فیلتر کربنی در تصفیه آب صنعتی چیست؟
قبل از پاسخ به این سوال پاسخ دهیم که فیلتر کربنی در تصفیه آب صنعتی چیست، اجازه دهید اشاره کنیم که فیلتر کربنی توسط روش جذب سطحی، عمل تصفیه آب را به انجام می رساند. کربن فعال با فرایندی که باعث می شود دانه های آن دچار منافذ و جذب سطحی زیادی شوند، به وجود می آید که این فرایند باعث می شود کلر و مواد آلی (TOC) جذب سطح کربن فعال شوند.
این منافذ بسیار ریز هستند. درواقع هرچه این منافذ ریزتر باشند، قدرت جذب سطحی آن ها بالاتر است. هر گرم کربن فعال، سطحی حدود ۵۰۰ متر مربع برای جذب دارد. از میان شرایط عملیاتی دبی جریان آب، فشار جریان آب و زمان تماس آب با کربن عواملی هستند که روی عملکرد جذب سطحی کربن فعال تاثیر دارند.
فیلتر کربنی که به دلیل خاصیت جذب سطحی بالا، برای حذف آلاینده های شیمیایی، بو و طعم نامطبوع به کار می رود. در ادامه اطلاعات بیشتری در مورد فیلتر کربنی ارائه می شود:
۱. مواد تشکیل دهنده فیلتر کربنی
فیلترهای کربنی معمولاً از زغال سنگ، چوب، نارگیل یا سایر مواد کربنی ساخته می شوند. این مواد تحت فرآیند فعال سازی قرار می گیرند تا سطح جذب آن ها افزایش یابد. این فرآیند شامل گرمادهی در دمای بالا و استفاده از گازهای خاص است که باعث ایجاد منافذ ریز در سطح کربن می شود.
۲. مکانیسم عملکرد
فیلتر کربنی با استفاده از جذب سطحی کار می کند. مولکول های آلاینده به سطح کربن می چسبند و از جریان آب یا هوا جدا می شوند. این فیلترها قادر به حذف موارد زیر هستند:
*کلر و ترکیبات کلر
*مواد شیمیایی آلی (مانند آفت کش ها، حلال ها و هیدروکربن ها)
*بو و طعم نامطبوع
*برخی فلزات سنگین (مانند سرب و جیوه)
۳. کاربردهای فیلتر کربنی
-تصفیه آب: در سیستم های تصفیه آب خانگی، صنعتی و آشامیدنی استفاده می شود.
-تصفیه هوا: در دستگاه های تصفیه هوا، هودهای آشپزخانه و سیستم های تهویه مطبوع به کار می رود.
-صنایع غذایی: برای حذف ناخالصی ها و بهبود کیفیت محصولات.
-صنایع شیمیایی و دارویی: برای خالص سازی مواد شیمیایی و دارویی.
۴. انواع فیلتر کربنی
-فیلتر کربنی پودری: ذرات ریز کربن که برای جذب سریع آلاینده ها مناسب است.
-فیلتر کربنی گرانولی: ذرات بزرگ تر کربن که برای جریان های با حجم بیشتر استفاده می شود.
-فیلتر کربنی بلوکی: ترکیبی از کربن و مواد دیگر که به شکل بلوک فشرده شده اند و برای تصفیه آب کاربرد دارند.
۵. مزایای فیلتر کربنی
حذف موثر کلر، بو و طعم نامطبوع
قابلیت جذب طیف وسیعی از آلاینده ها
مقرون به صرفه و نگهداری آسان
سازگار با محیط زیست (قابل بازیافت)
۶. معایب و محدودیت ها
نیاز به تعویض دوره ای (زیرا پس از اشباع، کارایی خود را از دست می دهد
قادر به حذف تمام آلاینده ها نیست (مانند نیترات، باکتری ها و ویروس ها)
در صورت عدم تعویض به موقع، ممکن است آلاینده ها را دوباره به محیط بازگرداند.
۷. نکات مهم در استفاده از فیلترکربنی
تعویض به موقع: عمر مفید فیلترکربنی بسته به میزان استفاده و آلودگی آب یا هوا متفاوت است، اما معمولاً هر ۶ تا ۱۲ ماه نیاز به تعویض دارد.
شست وشو: برخی فیلترهای کربنی قابل شست وشو هستند، اما این کار تنها برای حذف ذرات بزرگ است و تاثیری بر احیای جذب سطحی ندارد.
انتخاب مناسب: بسته به نوع آلاینده ها و کاربرد، نوع فیلتر کربنی (پودری، گرانولی یا بلوکی) را انتخاب کنید.
فیلتر کربنی