ถ่านกัมมันต์ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ

โครงสร้างที่มีรูพรุนที่เป็นเอกลักษณ์และพื้นที่ผิวกว้างใหญ่ของถ่านกัมมันต์ เมื่อรวมกับแรงดึงดูด ทำให้ถ่านกัมมันต์สามารถจับและยึดวัสดุประเภทต่างๆ ไว้บนพื้นผิวได้ ถ่านกัมมันต์มีหลายรูปแบบและหลากหลาย ผลิตขึ้นโดยการแปรรูปวัสดุคาร์บอน ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นถ่านหิน ไม้ หรือแกลบมะพร้าว ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (เช่น เตาเผาแบบหมุน[5]) เพื่อกระตุ้นคาร์บอนและสร้างโครงสร้างพื้นผิวที่มีรูพรุนสูง

ถ่านกัมมันต์เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่ใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ มีรูพรุนมากโดยมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้เป็นวัสดุดูดซับที่มีประสิทธิภาพ ถ่านกัมมันต์อยู่ในกลุ่มของวัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนซึ่งมีความสามารถในการดูดซับและความสามารถในการกระตุ้นปฏิกิริยาสูง สารหลายชนิดถูกใช้เป็นวัสดุฐานในการผลิตไฟฟ้ากระแสสลับ สารที่ใช้ในการกรองน้ำที่พบมากที่สุดคือ กะลามะพร้าว ไม้ ถ่านหินแอนทราไซต์ และพีท

ถ่านกัมมันต์มีอยู่หลายรูปแบบ โดยแต่ละรูปแบบมีคุณสมบัติวัสดุที่แตกต่างกัน ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตจึงนำเสนอผลิตภัณฑ์ถ่านกัมมันต์ที่หลากหลาย ถ่านกัมมันต์อาจใช้ในรูปแบบผง เป็นเม็ด อัดรีด หรือแม้แต่ของเหลว ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน อาจใช้เดี่ยวๆ หรือใช้ร่วมกับเทคโนโลยีต่างๆ เช่น การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวี โดยทั่วไประบบบำบัดน้ำจะใช้ถ่านกัมมันต์แบบเม็ดหรือแบบผง โดยมีถ่านกัมมันต์แบบเม็ด (GAC) จากถ่านหินบิทูมินัสเป็นรูปแบบที่ใช้กันมากที่สุด กะลามะพร้าวได้กลายเป็นหนึ่งในถ่านกัมมันต์ที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการของระบบกรองน้ำ ถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าวมีรูขุมขนขนาดเล็ก รูพรุนขนาดเล็กเหล่านี้มีขนาดเท่ากับโมเลกุลของสารปนเปื้อนในน้ำดื่ม จึงมีประสิทธิภาพในการดักจับพวกมันมาก มะพร้าวเป็นทรัพยากรหมุนเวียนและหาได้ง่ายตลอดทั้งปี เติบโตเป็นจำนวนมากและสามารถเก็บรักษาไว้ได้นาน

น้ำอาจมีสารปนเปื้อนซึ่งอาจส่งผลต่อสุขภาพและคุณภาพชีวิต น้ำที่มีไว้สำหรับการบริโภคของมนุษย์จะต้องปราศจากสิ่งมีชีวิตและจากความเข้มข้นของสารเคมีที่อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพ น้ำที่เราดื่มทุกวันจะต้องปราศจากมลภาวะใดๆ น้ำดื่มมีสองประเภท: น้ำบริสุทธิ์และน้ำที่ปลอดภัย สิ่งสำคัญคือต้องแยกแยะระหว่างน้ำดื่มทั้งสองประเภทนี้

น้ำบริสุทธิ์อาจหมายถึงน้ำที่ปราศจากสารภายนอกไม่ว่าจะไม่เป็นอันตรายหรือไม่ก็ตาม อย่างไรก็ตาม จากมุมมองในทางปฏิบัติ น้ำบริสุทธิ์นั้นผลิตได้ยาก แม้จะมีอุปกรณ์ที่ทันสมัยในปัจจุบันก็ตาม ในทางกลับกัน น้ำที่ปลอดภัยคือน้ำที่ไม่น่าจะก่อให้เกิดผลไม่พึงประสงค์หรือผลเสีย น้ำสะอาดอาจมีสารปนเปื้อนอยู่บ้าง แต่สารปนเปื้อนเหล่านี้จะไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงหรือผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ สิ่งปนเปื้อนต้องอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้

เช่น การใช้คลอรีนเพื่อฆ่าเชื้อในน้ำ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้จะแนะนำไตรฮาโลมีเทน (THMs) เข้าไปในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป THM ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ ผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารสถาบันมะเร็งแห่งชาติ (St. Paul Dispatch & Pioneer Press, 1987) การดื่มน้ำคลอรีนในระยะยาวอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งกระเพาะปัสสาวะได้มากถึง 80 เปอร์เซ็นต์

เมื่อประชากรโลกเพิ่มขึ้นและความต้องการใช้น้ำสะอาดเพิ่มขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา โรงบำบัดน้ำจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ จะเป็นที่น่ากังวลอย่างยิ่งในอนาคตอันใกล้นี้ ในทางกลับกัน น้ำประปาสำหรับครัวเรือนยังคงถูกคุกคามจากสารปนเปื้อน เช่น สารเคมีและจุลินทรีย์
ถ่านกัมมันต์ถูกใช้เป็นสื่อกรองน้ำในการกรองน้ำดื่มมาหลายปีแล้ว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนในน้ำ เนื่องจากมีความสามารถในการดูดซับสารประกอบดังกล่าวสูง ซึ่งเป็นผลมาจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่และความพรุน ถ่านกัมมันต์มีลักษณะพื้นผิวที่แตกต่างกันและการกระจายขนาดรูพรุน ซึ่งเป็นลักษณะที่มีบทบาทสำคัญในการดูดซับสารปนเปื้อนในน้ำ