ชุมชนบ้านมหา > ห้องสมุดบ้านมหา > คลังความรู้ > วิทยาศาสตร์

 
คำสั่งเพิ่มเติม เรียบเรียงคำตอบ
01-07-2010, 02:18 PM   #1 (permalink)
Maximum learning
ศิลปิน นักเขียน
 
 
ถ่านกัมมันต์คืออะไร?



ถ่านกัมมันต์คืออะไร?







ถ่านกัมมันต์(ถ่านกรองประสิทธิภาพสูง) คือถ่านที่ได้จากการนำไม้หรือวัสดุใกล้เคียงอื่นๆ เช่นกะลามะพร้าว มาผ่านกระบวนการคาร์บอไนซ์ โดยการเผาและอัดแรงดันที่อุณหภูมิสูงๆ ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นถ่านซึ่งมีความพรุนสูงมาก มีการใช้ประโยชน์มากมายหลายด้าน เช่นในการใช้ดูดซับสารต่างๆ การกำจัดคลอรีน เป็นต้น การใช้งานแต่ละประเภท จะต้องการคุณสมบัติของถ่าน ที่แตกต่างกันออกไปในรายละเอียดเชิงเทคนิค ไม่ใช่ว่าถ่านก็คือถ่านเหมือนๆกันไปหมด จึงจำเป็นอย่างมาก ที่เราจะต้องสามารถเลือกซื้อถ่านกัมมันต์มาใช้งานได้ และตรงตามวัตถุประสงค์



ขั้นตอนการผลิตถ่านกัมมันต์

ถ่านกัมมันต์ผลิตได้จากวัสดุหลายๆอย่าง เป็นต้นว่าไม้ ถ่านหินลิกไนต์ หรือ กะลามะพร้าวเป็นต้น ขั้นตอนหลักๆก็คือการนำมาให้ความร้อน เรียกกระบวนการนี้ว่า "คาร์บอนไนซ์เซชั่น" จากนั้นจึงอัดด้วยไอน้ำร้อนยิ่งยวด (200-1600องศาเซลเซียส) ภายใต้การควบคุมปริมาณออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้เกิดร่างแหรูพรุนภายในและร่างหมู่ฟังก์ชั่นบนพื้นผิวในแต่ละส่วน ดังนั้นกระบวนการผลิตจึงทำให้ถ่านกัมมันต์มีความสามารถในการกรองที่แตกต่าง ผลิตภัณฑ์อาจจะอยู่ในรูปเม็ดเล็กๆ (Granular Activated Carbon, GAC) อยู่ในรูปเป็นผง (Powder Activated Carbon, PAC) หรืออยู่ในรูปผงอัดเป็นแท่ง (compressed PAC) ถ่านกัมมันต์บางอย่างจะถูกล้างด้วยกรดฟอสฟอริก ซิงค์คลอไรด์ หรือโปแทสเซียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งถ่านกัมมันต์ที่ผ่านกระบวนการทางเคมีเหล่านี้ โดยมากไม่เหมาะสมที่จะนำมาใช้ในระบบกรองของตู้เลี้ยงปลาทะเลเนื่องจากจะปลดปล่อยฟอสเฟต โลหะหนัก และทำให้ค่า pH แกว่งได้



กระบวนการดูด(ซึม/ซับ) : การทำงานของถ่านกัมมันต์

ถ่านกัมมันต์กำจัดสารอินทรีย์ในน้ำโดยใช้หลักการดูดซับ (Adsorption) และดูดซึม (Absorption) .... การดูดซับจะเป็นการจับกันอย่างหลวมๆของสารอินทรีย์และคาร์บอนที่ผิวนอกของถ่านกัมมันต์ โดยยึดกันด้วยแรงแวนเดอวาล์ว ในทางทฤษฎีสารที่ถูกดูดซับอาจจะถูกปล่อยกลับออกมาได้ แต่จากการสังเกตุ ทดลอง ได้แสดงให้เห็นว่าภาวะการปล่อยกลับออกมานั้นเกิดขึ้นได้ยาก แบคทีเรียมักจะสร้างกลุ่มอยู่ที่ผิวของถ่านกัมมันต์และกินบางส่วนของสารอินทรีย์ที่ถูกดูดซับไว้ ซึ่งจะเป็นการช่วยคืนรูพรุนของถ่านกัมมันต์บางส่วนและป้องกันการหลุดกลับของสารอินทรีย์ที่ถูกดูดซับไว้


ส่วนกระบวนการดูดซึมนั้นจะอาศัยหลักการแพร่ของก๊าซหรือสารประกอบเข้าไปในร่างแหรูพรุนภายในเม็ดถ่าน ซึ่งภายในจะเกิดปฏิกิริยาเคมี หรือเกิดการจับยึดโดยความเป็นร่างแหยึดเหนี่ยวไว้ ยกตัวอย่างการเกิดปฏิกิริยาเคมี เช่นโอโซนถูกดูดซึมเข้าไปและถูกคาร์บอนรีดิวซ์เป็นออกซิเจน ซึ่งตัวโอโซนหรือออกซิเจนไม่ได้ไปสร้างหรือถูกจับไว้โดยถ่านกัมมันต์แต่อย่างใด ส่วนกระบวนการดูดซึมอีกประเภทคือการถูกดูดซึมเข้าไปแล้วเกิดปฏิกิริยาที่ย้อนกลับไม่ได้ สร้างพันธะที่หนาแน่นกับคาร์บอนของถ่านกัมมันต์


โดยทั่วไปแล้ว สารที่มีโมเลกุลใหญ่จะถูกดูดซึม/ซับได้ช้ากว่าสารที่มีโมเลกุลขนาดเล็ก นอกจากนี้อัตราการดูดซึม/ซับจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำ pH ความเค็ม แต่ปัจจัยเหล่านี้จะไม่กล่าวถึงเนื่องจากระบบตู้เลี้ยงปลาทะเลต้องการให้ปัจจัยเหล่านี้คงที่อยู่แล้ว



ปัจจัยที่มีผลต่อคุณลักษณะของถ่านกัมมันต์

ถ่านกัมมันต์มีมากมายหลายชนิด แต่ละชนิดก็เหมาะกับแต่ละงานไม่เหมือนกัน เบื้องต้นจำแนกออกเป็นใช้กับอากาศและใช้กับของเหลว พวกที่ใช้กับอากาศจะพบได้ในเครื่องปรับอากาศ ระบบฟอกอากาศ หน้ากากแก๊ส โดยทั่วไปพวกสาร pollutant ในอากาศ (ไม่รู้จะใช้คำไหนดี เอาเป็นว่าสารพวกที่ไม่เป็นที่ต้องการ แต่ไม่ถึงขนาดเป็นมลพิษ เช่นกลิ่นต่างๆ) มีโมเลกุลขนาดเล็ก ถ่านกัมมันต์ที่เลือกใช้จึงควรมีรูพรุนขนาดเล็ก (จำพวก microporous) ซึ่งจะเป็นตัวดูดซึม/ซับ ได้ดีที่สุด ... แต่ถ้านำถ่านกัมมันต์ชนิดนี้ไปใช้ในตู้เลี้ยงปลาทะเล จะกลับมีประสิทธิภาพที่ต่ำ!!! ทั้งนี้เนื่องจากรูขนาดเล็กประมาณ 15 อังสตรอม(1อังสตรอม = 0.0000000001 เมตร) นั้นเล็กเกินที่จะดูดซับ "มลสารตู้ปลา" (aquarium pollutant) ซึ่งโดยมากเป็น สารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลใหญ่ ส่วนถ่านกัมมันต์ที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ (macroporous) ประมาณ 30 อังสตรอม ซึ่งมีขนาดใหญ่พอที่จะดูดซับ "มลสารตู้ปลา" (aquarium pollutant) ไว้ได้


วัตถุดิบที่นำมาผลิตถ่านกัมมันต์ มีผลอย่างมากต่อขนาดรูพรุนที่เกิดขึ้น เช่นถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าว รูพรุนที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่จะมีขนาดเล็ก (microporous) ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าวจะใช้ในการกำจัดคลอรีนในน้ำประปา ถ่านหินลิกไนต์ใช้ในการทำถ่านกัมมันต์ที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ (macroporous) ส่วนไม้หากนำมาทำจะให้รูพรุนขนาดเกือบๆใหญ่ (ประมาณ 25 อังสตรอม)




ตัวแปรอื่นที่ถูกนำมาใช้ในเชิงการตลาดได้แก่

ตัวแปรอื่นที่ถูกนำมาใช้ในเชิงการตลาดได้แก่ ปริมาณพื้นที่ทั้งหมด (Total Surface Area, TSA) มีหน่วยเป็น ตารางเมตรต่อกรัม แต่ทั้งนี้ควรจะทราบด้วยว่าถ่านกัมมันต์ที่มีร่างแหรูพรุนภายในโครงสร้างจำนวนมาก แต่ช่องเปิดออกสู่ภายนอกขนาดเล็กมากหรือไม่มีเลย ก็มีค่า TSA สูงเช่นเดียวกัน ซึ่งในกรณีนี้กลับไม่มีประสิทธิภาพในการดูดซับอะไรเลย การประเมินค่าความพรุนของรูขนาดเล็ก (microporosity) นั้นจะดูที่ Iodine Number (คนละอันกับค่าความไม่อิ่มตัวของไขมันละเอ้อ) ค่า iodine number ที่มากกว่า 1000 ชี้ให้เห็นว่าถ่านกัมมันต์มีรูพรุนขนาดเล็ก (microporous) จำนวนมาก ซึ่งรูพรุนขนาดเล็กจำนวนมากส่งผลให้ปริมาณพื้นที่ทั้งหมด (TSA) สูงเช่นกัน ส่วนค่า Molasses Number ใช้ในการประเมินว่ารูขนาดใหญ่นั้นใหญ่มากน้อยแค่ไหน (macroporosity) โดยทั่วไปค่า Molasses Number ควรมากกว่า 400 ถ่านกัมมันต์บางชนิดมีค่า Molasses Number เท่ากับ 1000 เลยทีเดียว ... ต่างกับค่า Iodine Number ยิ่งค่า Molasses Number มาก (ขนาดรูใหญ่) แต่ค่า TSA กลับลดลง (ด้วยหลักการของพื้นที่ผิวธรรมดา) ซึ่งค่าเหล่านี้ควรจะทราบไว้เวลาดูสเป็กของถ่านกัมมันต์ที่จะซื้อ




ที่มา ginkosea.com
 
3 ท่าน ที่ขอบคุณ khonsurin
ชุมชนบ้านมหา > ห้องสมุดบ้านมหา > คลังความรู้ > วิทยาศาสตร์


ป้ายกำกับ
วิทยาศาสตร์

คำสั่งเพิ่มเติม
เรียบเรียงคำตอบ
แบบตามยาว แบบตามยาว



Custom Search


เวลาทั้งหมดอยู่ในเขตเวลา GMT +7 และเวลาในขณะนี้คือ 12:54 AM


Powered by vBulletin รุ่น 3.8.7 Copyright ©2000-2014, Jelsoft Enterprises Ltd.
Content Relevant URLs by vBSEO
© บ้านมหา.com เว็บไซต์ส่งเสริมการศึกษา ศิลปวัฒนธรรม