คาร์บอนกัมมันต์ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ

โครงสร้างรูพรุนอันเป็นเอกลักษณ์และพื้นที่ผิวกว้างของคาร์บอนกัมมันต์ ประกอบกับแรงดึงดูด ช่วยให้คาร์บอนกัมมันต์สามารถจับและยึดวัสดุหลากหลายชนิดไว้บนพื้นผิวได้ คาร์บอนกัมมันต์มีหลายรูปแบบและหลากหลาย ผลิตโดยการนำวัสดุคาร์บอน ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นถ่านหิน ไม้ หรือเปลือกมะพร้าว มาผ่านกระบวนการแปรรูปในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (เช่น เตาเผาแบบหมุน [5]) เพื่อกระตุ้นคาร์บอนและสร้างโครงสร้างพื้นผิวที่มีรูพรุนสูง

ถ่านกัมมันต์เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่ใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ ถ่านกัมมันต์มีรูพรุนมาก มีพื้นที่ผิวกว้าง ทำให้เป็นวัสดุดูดซับที่มีประสิทธิภาพ ถ่านกัมมันต์จัดอยู่ในกลุ่มวัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุน ซึ่งมีความสามารถในการดูดซับและความสามารถในการทำปฏิกิริยาสูง สารหลายชนิดถูกนำมาใช้เป็นวัสดุพื้นฐานในการผลิต AC วัสดุที่นิยมใช้มากที่สุดในการบำบัดน้ำ ได้แก่ กะลามะพร้าว ไม้ ถ่านหินแอนทราไซต์ และพีท

ถ่านกัมมันต์มีหลากหลายรูปแบบ แต่ละรูปแบบมีคุณสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกัน ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตจึงนำเสนอผลิตภัณฑ์ถ่านกัมมันต์ที่หลากหลาย ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ถ่านกัมมันต์อาจใช้ในรูปแบบผง เม็ด อัดรีด หรือแม้แต่ของเหลว ถ่านกัมมันต์อาจใช้เพียงอย่างเดียวหรือใช้ร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น การฆ่าเชื้อด้วยแสงยูวี ระบบบำบัดน้ำมักใช้ถ่านกัมมันต์แบบเม็ดหรือแบบผง โดยถ่านกัมมันต์แบบเม็ด (GAC) จากถ่านหินบิทูมินัสเป็นรูปแบบที่นิยมใช้มากที่สุด กะลามะพร้าวได้กลายเป็นหนึ่งในถ่านกัมมันต์ที่ดีที่สุดสำหรับระบบกรองน้ำ ถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าวมีรูพรุนขนาดเล็ก รูพรุนขนาดเล็กเหล่านี้มีขนาดเท่ากับโมเลกุลของสารปนเปื้อนในน้ำดื่ม จึงมีประสิทธิภาพมากในการดักจับสารปนเปื้อน มะพร้าวเป็นทรัพยากรหมุนเวียนและหาได้ง่ายตลอดทั้งปี มะพร้าวเจริญเติบโตได้จำนวนมากและสามารถเก็บรักษาไว้ได้นาน

น้ำอาจมีสารปนเปื้อนซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพและคุณภาพชีวิต น้ำที่ใช้บริโภคต้องปราศจากสิ่งมีชีวิตและสารเคมีที่อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพ น้ำที่เราดื่มทุกวันต้องปราศจากมลพิษใดๆ น้ำดื่มมีสองประเภท ได้แก่ น้ำบริสุทธิ์และน้ำสะอาด สิ่งสำคัญคือต้องแยกแยะระหว่างน้ำดื่มสองประเภทนี้

น้ำบริสุทธิ์อาจหมายถึงน้ำที่ปราศจากสารแปลกปลอม ไม่ว่าจะไม่เป็นอันตรายหรือไม่ก็ตาม อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติแล้ว น้ำบริสุทธิ์นั้นผลิตได้ยาก แม้จะมีอุปกรณ์ที่ทันสมัยในปัจจุบันก็ตาม ในทางกลับกัน น้ำที่ปลอดภัยคือน้ำที่ไม่น่าจะก่อให้เกิดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์หรือไม่พึงประสงค์ น้ำที่ปลอดภัยอาจมีสารปนเปื้อนอยู่บ้าง แต่สารปนเปื้อนเหล่านี้จะไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงหรือผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ สารปนเปื้อนเหล่านี้ต้องอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้

ยกตัวอย่างเช่น การใช้คลอรีนในการฆ่าเชื้อในน้ำ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้จะเติมสารไตรฮาโลมีเทน (THM) เข้าไปในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป THM ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นได้ การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารของสถาบันมะเร็งแห่งชาติ (St. Paul Dispatch & Pioneer Press, 1987) ระบุว่า การดื่มน้ำคลอรีนเป็นเวลานานอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งกระเพาะปัสสาวะได้มากถึง 80 เปอร์เซ็นต์

เนื่องจากจำนวนประชากรโลกเพิ่มขึ้นและความต้องการใช้น้ำสะอาดเพิ่มขึ้นมากกว่าที่เคย ในอนาคตอันใกล้นี้ ระบบบำบัดน้ำจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น จึงเป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างยิ่ง ในทางกลับกัน แหล่งน้ำสำหรับครัวเรือนยังคงถูกคุกคามจากสารปนเปื้อน เช่น สารเคมีและจุลินทรีย์
ถ่านกัมมันต์ถูกนำมาใช้เป็นสารกรองน้ำเพื่อกรองน้ำดื่มมาเป็นเวลาหลายปี ถ่านกัมมันต์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการกำจัดสารปนเปื้อนในน้ำ เนื่องจากมีความสามารถในการดูดซับสารปนเปื้อนสูง เนื่องจากมีพื้นที่ผิวและความพรุนขนาดใหญ่ ถ่านกัมมันต์มีคุณสมบัติพื้นผิวและการกระจายขนาดรูพรุนที่หลากหลาย ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการดูดซับสารปนเปื้อนในน้ำ