คาร์บอนกัมมันต์ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ

โครงสร้างรูพรุนที่เป็นเอกลักษณ์และพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของคาร์บอนกัมมันต์ รวมกับแรงดึงดูด ทำให้คาร์บอนกัมมันต์สามารถจับและยึดวัสดุประเภทต่างๆ ไว้บนพื้นผิวได้ คาร์บอนกัมมันต์มีหลายรูปแบบและหลายประเภท ผลิตขึ้นโดยการแปรรูปวัสดุที่มีคาร์บอน ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นถ่านหิน ไม้ หรือเปลือกมะพร้าว ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (เช่น เตาหมุน[5]) เพื่อกระตุ้นคาร์บอนและสร้างโครงสร้างพื้นผิวที่มีรูพรุนสูง

ถ่านกัมมันต์เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ ถ่านกัมมันต์มีรูพรุนมากและมีพื้นผิวขนาดใหญ่ ทำให้สามารถดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถ่านกัมมันต์จัดอยู่ในกลุ่มของวัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนซึ่งมีความสามารถในการดูดซับและเปิดใช้งานใหม่ได้สูง สารหลายชนิดใช้เป็นวัสดุพื้นฐานในการผลิต AC สารที่ใช้กันทั่วไปในการฟอกน้ำ ได้แก่ กะลามะพร้าว ไม้ ถ่านหินแอนทราไซต์ และพีท

ถ่านกัมมันต์มีอยู่หลายรูปแบบ โดยแต่ละรูปแบบมีคุณสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกัน ทำให้เหมาะเป็นอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเฉพาะ ดังนั้น ผู้ผลิตจึงนำเสนอผลิตภัณฑ์ถ่านกัมมันต์หลากหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ถ่านกัมมันต์อาจใช้ในรูปแบบผง เม็ด อัดรีด หรือแม้แต่ของเหลว อาจใช้เพียงอย่างเดียวหรือใช้ร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น การฆ่าเชื้อด้วยแสงยูวี ระบบบำบัดน้ำมักใช้ถ่านกัมมันต์แบบเม็ดหรือผง โดยถ่านกัมมันต์แบบเม็ด (GAC) จากถ่านหินบิทูมินัสเป็นรูปแบบที่นิยมใช้มากที่สุด กะลามะพร้าวได้กลายมาเป็นหนึ่งในถ่านกัมมันต์ที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการของระบบกรองน้ำ ถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าวมีรูพรุนขนาดเล็ก รูพรุนขนาดเล็กเหล่านี้มีขนาดเท่ากับโมเลกุลของสารปนเปื้อนในน้ำดื่ม จึงมีประสิทธิภาพมากในการดักจับสารปนเปื้อน มะพร้าวเป็นทรัพยากรหมุนเวียนและหาได้ง่ายตลอดทั้งปี มะพร้าวเติบโตเป็นจำนวนมากและสามารถเก็บรักษาไว้ได้นาน

น้ำอาจมีสารปนเปื้อนซึ่งอาจส่งผลต่อสุขภาพและคุณภาพชีวิต น้ำที่ใช้บริโภคของมนุษย์ต้องปราศจากสิ่งมีชีวิตและสารเคมีที่อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพ น้ำที่เราดื่มทุกวันต้องปราศจากมลพิษ น้ำดื่มมีอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ น้ำบริสุทธิ์และน้ำสะอาด สิ่งสำคัญคือต้องแยกความแตกต่างระหว่างน้ำดื่มทั้ง 2 ประเภทนี้

น้ำบริสุทธิ์อาจหมายถึงน้ำที่ปราศจากสารแปลกปลอม ไม่ว่าจะไม่เป็นอันตรายหรือไม่ก็ตาม อย่างไรก็ตาม จากมุมมองเชิงปฏิบัติแล้ว การผลิตน้ำบริสุทธิ์นั้นทำได้ยาก แม้จะมีอุปกรณ์ที่ทันสมัยในปัจจุบันก็ตาม ในทางกลับกัน น้ำที่ปลอดภัยคือน้ำที่ไม่น่าจะก่อให้เกิดผลเสียหรือไม่พึงประสงค์ น้ำที่ปลอดภัยอาจมีสารปนเปื้อนอยู่บ้าง แต่สารปนเปื้อนเหล่านี้จะไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงหรือผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ สารปนเปื้อนจะต้องอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้

ตัวอย่างเช่น การใช้คลอรีนเพื่อฆ่าเชื้อในน้ำ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้จะทำให้ไตรฮาโลมีเทน (THM) เข้าไปในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป THM อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพได้ การดื่มน้ำที่มีคลอรีนเป็นเวลานานอาจเพิ่มความเสี่ยงในการเกิดมะเร็งกระเพาะปัสสาวะได้มากถึง 80 เปอร์เซ็นต์ ตามการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารของสถาบันมะเร็งแห่งชาติ (St. Paul Dispatch & Pioneer Press, 1987)

เนื่องจากประชากรโลกมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นและความต้องการใช้น้ำที่ปลอดภัยก็เพิ่มมากขึ้นกว่าเดิม ในอนาคตอันใกล้นี้ ระบบบำบัดน้ำจะต้องมีประสิทธิภาพมากขึ้น จึงเป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างยิ่ง ในทางกลับกัน แหล่งน้ำสำหรับครัวเรือนยังคงถูกคุกคามจากสารปนเปื้อน เช่น สารเคมีและจุลินทรีย์
ถ่านกัมมันต์ถูกนำมาใช้เป็นตัวกลางในการกรองน้ำเพื่อกรองน้ำดื่มมาเป็นเวลานานหลายปีแล้ว โดยถ่านกัมมันต์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อกำจัดสารปนเปื้อนในน้ำ เนื่องจากมีความสามารถในการดูดซับสารดังกล่าวได้สูง เนื่องมาจากมีพื้นที่ผิวและรูพรุนขนาดใหญ่ ถ่านกัมมันต์มีลักษณะพื้นผิวและการกระจายขนาดรูพรุนที่หลากหลาย ซึ่งลักษณะเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการดูดซับสารปนเปื้อนในน้ำ