ถ่านกัมมันต์ในอุตสาหกรรมการบำบัดน้ำ

โครงสร้างที่มีรูพรุนอันเป็นเอกลักษณ์และพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของถ่านกัมมันต์ ผนวกกับแรงดึงดูด ทำให้ถ่านกัมมันต์สามารถดักจับและยึดวัสดุประเภทต่างๆ ไว้บนพื้นผิวได้ ถ่านกัมมันต์มีหลายรูปแบบและหลายชนิด ผลิตโดยการแปรรูปวัสดุที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นถ่านหิน ไม้ หรือเปลือกมะพร้าว ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (เช่น เตาเผาแบบหมุน[5]) เพื่อกระตุ้นคาร์บอนและสร้างโครงสร้างพื้นผิวที่มีรูพรุนสูง

ถ่านกัมมันต์เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมการบำบัดน้ำ เนื่องจากมีรูพรุนสูงและมีพื้นที่ผิวมาก จึงเป็นวัสดุดูดซับที่มีประสิทธิภาพสูง ถ่านกัมมันต์จัดอยู่ในกลุ่มวัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุน ซึ่งมีกำลังการดูดซับสูงและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ มีสารหลายชนิดที่ใช้เป็นวัตถุดิบพื้นฐานในการผลิตถ่านกัมมันต์ สารที่ใช้กันทั่วไปในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ ได้แก่ กะลามะพร้าว ไม้ ถ่านหินแอนทราไซต์ และพีท

ถ่านกัมมันต์มีหลายรูปแบบ แต่ละรูปแบบมีคุณสมบัติทางวัสดุที่แตกต่างกัน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน ดังนั้น ผู้ผลิตจึงนำเสนอผลิตภัณฑ์ถ่านกัมมันต์หลากหลายชนิด ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ถ่านกัมมันต์อาจใช้ในรูปผง เม็ด อัดขึ้นรูป หรือแม้แต่ในรูปของเหลว อาจใช้เพียงอย่างเดียว หรือใช้ร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวี ระบบบำบัดน้ำโดยทั่วไปจะใช้ถ่านกัมมันต์แบบเม็ดหรือผง โดยถ่านกัมมันต์แบบเม็ด (GAC) จากถ่านหินบิทูมินัสเป็นรูปแบบที่ใช้กันมากที่สุด กะลามะพร้าวได้กลายเป็นหนึ่งในรูปแบบของถ่านกัมมันต์ที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการระบบกรองน้ำ ถ่านกัมมันต์ที่ทำจากกะลามะพร้าวมีรูพรุนขนาดเล็ก รูพรุนขนาดเล็กเหล่านี้มีขนาดตรงกับโมเลกุลของสารปนเปื้อนในน้ำดื่ม จึงมีประสิทธิภาพสูงในการดักจับสารปนเปื้อนเหล่านั้น มะพร้าวเป็นทรัพยากรหมุนเวียนและหาได้ง่ายตลอดทั้งปี มะพร้าวเติบโตเป็นจำนวนมากและสามารถเก็บรักษาไว้ได้นาน

น้ำอาจมีสารปนเปื้อนที่ส่งผลต่อสุขภาพและคุณภาพชีวิต น้ำที่ใช้สำหรับบริโภคต้องปราศจากจุลินทรีย์และสารเคมีที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพ น้ำที่เราดื่มทุกวันต้องปราศจากมลพิษใดๆ น้ำดื่มมีสองประเภท ได้แก่ น้ำบริสุทธิ์และน้ำปลอดภัย การแยกแยะความแตกต่างระหว่างน้ำดื่มสองประเภทนี้มีความสำคัญ

น้ำบริสุทธิ์อาจนิยามได้ว่าเป็นน้ำที่ปราศจากสารแปลกปลอม ไม่ว่าจะเป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายหรือไม่ก็ตาม อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ การผลิตน้ำบริสุทธิ์นั้นทำได้ยาก แม้จะใช้เครื่องมือที่ทันสมัยในปัจจุบันก็ตาม ในทางกลับกัน น้ำที่ปลอดภัยคือน้ำที่ไม่น่าจะก่อให้เกิดผลเสียหรือผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ น้ำที่ปลอดภัยอาจมีสารปนเปื้อนอยู่บ้าง แต่สารปนเปื้อนเหล่านั้นจะไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงหรือผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ สารปนเปื้อนเหล่านั้นต้องอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้

ตัวอย่างเช่น การใช้คลอรีนในการฆ่าเชื้อโรคในน้ำ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ทำให้เกิดสารไตรฮาโลมีเทน (THMs) ในน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้ว ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ การดื่มน้ำที่ผ่านการคลอรีนเป็นเวลานานดูเหมือนจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งกระเพาะปัสสาวะได้มากถึง 80 เปอร์เซ็นต์ ตามการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารของสถาบันมะเร็งแห่งชาติ (St. Paul Dispatch & Pioneer Press, 1987)

เนื่องจากประชากรโลกเพิ่มขึ้นและความต้องการใช้น้ำสะอาดก็เพิ่มมากขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา ในอนาคตอันใกล้นี้จึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งที่โรงบำบัดน้ำจะต้องมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะเดียวกัน แหล่งน้ำประปาสำหรับครัวเรือนก็ยังคงถูกคุกคามจากสารปนเปื้อน เช่น สารเคมีและจุลินทรีย์
ถ่านกัมมันต์ถูกนำมาใช้เป็นตัวกรองน้ำเพื่อทำความสะอาดน้ำดื่มมานานหลายปีแล้ว มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการกำจัดสารปนเปื้อนในน้ำ เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการดูดซับสารประกอบดังกล่าวสูง อันเป็นผลมาจากพื้นที่ผิวและความพรุนขนาดใหญ่ ถ่านกัมมันต์มีลักษณะพื้นผิวและการกระจายขนาดรูพรุนที่แตกต่างกัน ซึ่งลักษณะเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการดูดซับสารปนเปื้อนในน้ำ