ถ่านกัมมันต์

ถ่านกัมมันต์ หรือที่บางครั้งเรียกว่าถ่านชาร์โคล เป็นสารดูดซับที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ซึ่งเป็นที่ชื่นชอบเนื่องจากโครงสร้างที่มีรูพรุนสูงมาก ทำให้สามารถดักจับและกักเก็บวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ถ่านกัมมันต์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อกำจัดส่วนประกอบที่ไม่พึงประสงค์ออกจากของเหลวหรือก๊าซ และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในงานที่ต้องการกำจัดสารปนเปื้อนหรือวัสดุที่ไม่พึงประสงค์ได้มากมาย ตั้งแต่การทำน้ำและอากาศให้บริสุทธิ์ ไปจนถึงการฟื้นฟูสภาพดิน และแม้กระทั่งการกู้คืนทองคำ

นี่คือภาพรวมของเนื้อหาที่หลากหลายอย่างน่าทึ่งนี้

ถ่านกัมมันต์คืออะไร?
ถ่านกัมมันต์เป็นวัสดุที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งผ่านกระบวนการเพื่อเพิ่มคุณสมบัติในการดูดซับให้สูงสุด ส่งผลให้ได้วัสดุดูดซับที่มีประสิทธิภาพสูง

ถ่านกัมมันต์มีโครงสร้างรูพรุนที่น่าประทับใจ ทำให้มีพื้นที่ผิวสูงมากในการดักจับและกักเก็บสารต่างๆ และสามารถผลิตได้จากวัสดุอินทรีย์ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักหลายชนิด ได้แก่:

กะลามะพร้าว
ไม้
ถ่านหิน
พีท
และอื่นๆ อีกมากมาย…
ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและวิธีการแปรรูปที่ใช้ในการผลิตถ่านกัมมันต์ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอาจแตกต่างกันอย่างมาก² สิ่งนี้สร้างความเป็นไปได้มากมายสำหรับการเปลี่ยนแปลงในถ่านกัมมันต์ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ โดยมีให้เลือกหลายร้อยชนิด ด้วยเหตุนี้ ถ่านกัมมันต์ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์จึงมีความเชี่ยวชาญสูงเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานที่กำหนด

แม้จะมีความหลากหลายเช่นนี้ แต่ถ่านกัมมันต์ที่ผลิตขึ้นนั้นมีอยู่ 3 ประเภทหลัก ได้แก่:

ผงถ่านกัมมันต์ (PAC)

ผงถ่านกัมมันต์โดยทั่วไปมีขนาดอนุภาคอยู่ในช่วง 5 ถึง 150 อังสตรอม โดยอาจมีขนาดอื่นๆ ที่แตกต่างออกไปได้ โดยทั่วไปแล้ว PAC จะใช้ในงานดูดซับในเฟสของเหลว และช่วยลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มความยืดหยุ่นในการใช้งาน

ถ่านกัมมันต์แบบเม็ด (GAC)

ถ่านกัมมันต์แบบเม็ด (GAC) โดยทั่วไปมีขนาดอนุภาคตั้งแต่ 0.2 มม. ถึง 5 มม. และสามารถใช้ได้ทั้งในเฟสแก๊สและของเหลว GAC เป็นที่นิยมเนื่องจากใช้งานง่ายและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าถ่านกัมมันต์แบบผง (PAC)

นอกจากนี้ วัสดุเหล่านี้ยังมีความแข็งแรง (ความแข็ง) ที่ดีขึ้น และสามารถสร้างใหม่และนำกลับมาใช้ใหม่ได้

ถ่านกัมมันต์อัดขึ้นรูป (EAC)

ถ่านกัมมันต์แบบอัดรีด (Extruded Activated Carbon หรือ EAC) เป็นผลิตภัณฑ์เม็ดทรงกระบอกขนาดตั้งแต่ 1 มม. ถึง 5 มม. โดยทั่วไปใช้ในปฏิกิริยาในเฟสแก๊ส EAC เป็นถ่านกัมมันต์ที่มีความทนทานสูงเนื่องจากกระบวนการอัดรีด

ประเภทเพิ่มเติม

นอกจากนี้ ยังมีถ่านกัมมันต์ชนิดอื่นๆ อีก ได้แก่:

ถ่านกัมมันต์แบบเม็ด
คาร์บอนที่อัดแน่น
คาร์บอนเคลือบโพลิเมอร์
ผ้าคาร์บอนกัมมันต์
เส้นใยคาร์บอนกัมมันต์
คุณสมบัติของถ่านกัมมันต์
ในการเลือกถ่านกัมมันต์สำหรับงานเฉพาะด้าน ควรพิจารณาคุณลักษณะต่างๆ ดังต่อไปนี้:

โครงสร้างรูพรุน

โครงสร้างรูพรุนของถ่านกัมมันต์มีความหลากหลายและส่วนใหญ่เป็นผลมาจากวัสดุต้นกำเนิดและวิธีการผลิต¹ โครงสร้างรูพรุนร่วมกับแรงดึงดูดเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดการดูดซับได้

ความแข็ง/การเสียดสี

ความแข็ง/ความทนทานต่อการสึกหรอเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกใช้เช่นกัน การใช้งานหลายอย่างต้องการถ่านกัมมันต์ที่มีความแข็งแรงของอนุภาคสูงและทนต่อการสึกหรอ (การแตกตัวของวัสดุเป็นผงละเอียด) ถ่านกัมมันต์ที่ผลิตจากกะลามะพร้าวมีความแข็งสูงสุดในบรรดาถ่านกัมมันต์ทั้งหมด⁴

คุณสมบัติการดูดซับ

คุณสมบัติการดูดซับของถ่านกัมมันต์ประกอบด้วยลักษณะหลายประการ ได้แก่ ความสามารถในการดูดซับ อัตราการดูดซับ และประสิทธิภาพโดยรวมของถ่านกัมมันต์4

ขึ้นอยู่กับการใช้งาน (ของเหลวหรือก๊าซ) คุณสมบัติเหล่านี้อาจแสดงได้ด้วยปัจจัยหลายประการ รวมถึงค่าไอโอดีน พื้นที่ผิว และกิจกรรมคาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CTC)4

ความหนาแน่นปรากฏ

แม้ว่าความหนาแน่นที่ปรากฏจะไม่ส่งผลต่อการดูดซับต่อหน่วยน้ำหนัก แต่จะส่งผลต่อการดูดซับต่อหน่วยปริมาตร4

ความชื้น

ตามหลักการแล้ว ปริมาณความชื้นทางกายภาพที่อยู่ในถ่านกัมมันต์ควรอยู่ในช่วง 3-6%4

ปริมาณเถ้า

ปริมาณเถ้าในถ่านกัมมันต์เป็นตัววัดส่วนที่ไม่ทำปฏิกิริยา ไม่มีรูปร่าง เป็นอนินทรีย์ และใช้งานไม่ได้ของวัสดุ โดยทั่วไปแล้วปริมาณเถ้าควรต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากคุณภาพของถ่านกัมมันต์จะดีขึ้นเมื่อปริมาณเถ้าลดลง 4