فیلتر کربنی {Activated Carbon}

فیلتر کربنی تصفیه آب

فیلتر کربنی (Activated Carbon) با نام‌های صافی کربنی، کربن فعال یا زغال اکتیو شناخته می‌شود. صافی کربن فعال نوعی فیلتر است که با ساختار منحصر به فرد قادر به جذب آلاینده‌ها از آب، هوا و فاضلاب است. کربن فعال دارای میلیون‌ها منافذ ریز در سطح خود است که به آن توانایی جذب بالایی می‌دهد. این فیلترها برای حذف طعم، بو، رنگ و کلر از آب استفاده می‌شوند و در مراحل مختلف تصفیه آب به کار می‌روند.

نحوه تصفیه آب توسط فیلتر کربن فعال

این فیلترها به دلیل توانایی بالای جذب مواد آلی، یکی از روش‌های مؤثر در سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب هستند. این تجهیزات می‌توانند طیف وسیعی از مواد آلی و آلاینده‌ها را از آب جذب کنند. عملکرد فیلتر کربنی اکتیو بر پایه جذب سطحی مواد آلاینده است. آب حاوی مواد آلی و سایر آلاینده‌ها از روی گرانول‌های کربن فعال عبور داده می‌شود. در این فرآیند مواد آلی به دلیل وجود نیروهای جاذبه سطحی به گرانول‌های کربن فعال می‌چسبند. این فیلترها دارای درجه بندی‌های مختلفی بر اساس میزان جذب هستند و پس از مدتی باید تعویض شوند.

ساختار فیلتر کربن فعال

دستگاه‌های تصفیه آب با فیلترهای کربن اکتیو اغلب از مخزن، شیر ورودی، کربن اکتیو و شیر خروجی تشکیل شده‌اند. بدنه فیلتر کربن فعال از جنس استیل، کربن استیل با رنگ اپوکسی یا FRP تولید می‌شود. در برخی سیستم‌ها علاوه بر فیلتر کربن از یک لایه سیلیس استفاده می‌شود. سیلیس به عنوان یک ماده جاذب، می‌تواند مواد جامد معلق را از آب جذب کند و باعث بهبود کیفیت فیلتراسیون شود. نحوه قرار گرفتن سیلیس و کربن اکتیو به این گونه است که ابتدا آب از لایه سیلیس عبور می‌کند. سپس آب وارد لایه کربن اکتیو می‌شود.

کربن اکتیو چیست؟

کربن اکتیو یا زغال اکتیو یکی از مواد پرکاربرد در تصفیه آب، هوا و فاضلاب است. این ماده به دلیل ساختار متخلخل و منحصر به فرد ، قادر به جذب مقادیر زیادی از مواد آلی و آلاینده‌ها است. این ماده به شکل گرانول، پودر یا بلوک در دسترس است و می‌تواند در فرآیندهای مختلف تصفیه آب و فاضلاب به کار رود. ساختار متخلخل کربن اکتیو به این معناست که این ماده دارای تعداد زیادی منافذ با اندازه‌های مختلف است. منافذ کوچکتر برای جذب مواد کوچکتر و گازها مناسب هستند. کربن فعال با منافذ بزرگتر قادر به جذب ذرات بزرگتر است. روش‌های تولید کربن اکتیو شامل فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی است. در روش‌های فیزیکی موادی مانند چوب، زغال سنگ یا پوسته نارگیل در دماهای بسیار بالا ذوب می‌شوند. در نتیجه کربنی با سطح متخلخل تولید می‌شود. مواد پایه کربنی با مواد شیمیایی فعال کننده مانند اسیدها در فرآیند شیمیایی ترکیب می‌شوند. سپس با قرار گرفتن در دما و حرارت بالا، کربن اکتیو با ساختار متخلخل ایجاد می‌شود.

انواع فیلتر کربنی

در سال‌های اخیر صافی کربنی یا کربن فعال به دلیل مزایا و ویژگی‌های منحصر به فرد، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این فیلترها نقش مهمی در تأمین آب سالم برای شرب و استفاده در صنایع دارند. آنها قادر به حذف بسیاری از آلاینده‌ها از جمله کلر، مواد آلی و ترکیبات شیمیایی مضر هستند. این فیلترها بر اساس نوع کربن و اندازه ذرات به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند.

فیلتر کربن فعال پودری (PAC)

فیلتر کربن پودری (PAC) از ذرات بسیار ریز تشکیل شده است. این فیلترها پرکاربردترین نوع فیلترهای کربنی محسوب می‌شوند. ذرات این نوع کربن فعال بسیار کوچک و حدود 0.18 میلی‌متر است. بنابراین قادر به جذب سریع آلاینده‌ها هستند. این نوع کربن اکتیو اغلب برای جذب آلاینده‌ها با بار منفی به کار می‌رود. از PAC می‌توان در مراحل مختلف فرآیند تصفیه آب از جمله پیش تصفیه یا در مراحل نهایی تصفیه استفاده کرد.

فیلتر کربنی گرانول یا دانه‌ای (GAC)

فیلتر کربن گرانول یا GAC یکی از رایج‌ترین انواع فیلترهای کربنی است که در سیستم‌های تصفیه آب استفاده می‌شود. GAC از دانه‌های کوچک کربن فعال تشکیل شده است که شکل و اندازه آنها شبیه به شن است. این دانه‌های کربنی سطح تماس کمتری با آب دارند. در نتیجه نسبت به کربن فعال پودری (PAC) از راندمان جذب کمتری برخوردار است. معمولاً این نوع کربن فعال از دوام بیشتری برخوردار است و نیاز به تعویض کمتری دارد.

فیلتر کربنی بلاک (Active Carbon Filter Block)

این نوع کربن‌های اکتیو از کربن فعال بلوکی تولید شده‌اند که یکپارچه و فشرده‌تر هستند. اغلب فیلتر کربنی بلاک یا Active Carbon Filter Block برای جذب مواد شیمیایی و فلزات سنگین استفاده می‌شود. این فیلترها قدرت جذب کمتری نسبت به فیلترهای کربن گرانولی و پودری دارند. اما به دلیل اندازه و ابعاد بزرگتر کربن، فرآیند تصفیه را به صورت کامل‌تر و دقیق‌تری انجام می‌دهند.

کاربرد فیلتر کربنی در تصفیه آب

معمولاً رنگ کدر آب نشان‌ دهنده وجود مواد معلق مانند رس، گل، مواد آلی یا مواد معدنی است. بوی نامطبوع ممکن است به دلیل وجود مواد آلی طبیعی یا صنعتی باشد. بوی بد آب گاهی اوقات نشان ‌دهنده رشد باکتری‌ها و میکروب‌ها در آب است. بعضی مواد شیمیایی نیز می‌توانند رنگ یا بوی نامطبوعی به آب بدهند. به عنوان مثال کلر برای ضد عفونی آب استفاده می‌شود که می‌تواند بوی خاصی به آب بدهد. در صورت کدر بودن و بوی نامطبوع آب، چندین راهکار وجود دارد. امروزه تجهیزات و روش‌های مدرن‌تری برای تصفیه آب طراحی شده‌اند. به عنوان مثال تجهیزاتی همچون سختی گیر آب، آب شیرین کن صنعتی و دیونایزر در تامین آب سالم و با کیفیت نقش بسزایی دارند. یکی دیگر از روش‌های مدرن تصفیه آب، استفاده از فیلتر کربنی است که در منازل و صنایع مختلف کاربرد دارد. این فیلترها می‌توانند مواد معلق، مواد شیمیایی و میکروب‌های موجود در آب را حذف کنند. در ادامه به سایر کاربردهای فیلتر کربنی اشاره می‌کنیم:

نقش فیلترهای کربنی در پیش تصفیه RO

از فیلترهای کربنی در مرحله پیش تصفیه سیستم‌های اسمز معکوس (RO) استفاده می‌شود. این امر موجب افزایش کارایی و طول عمر سیستم RO می‌شود. فیلترهای کربنی فعال با حذف مواد آلی و کلر، از آسیب دیدن غشاهای RO جلوگیری می‌کنند. به طور مثال کلر می‌تواند به غشاهای اسمز معکوس آسیب برساند. بنابراین حذف آن قبل از رسیدن به این غشاها ضروری است که توسط کربن‌های فعال انجام می‌شود.

کاربرد فیلتر کربنی در تصفیه آب استخر

استفاده مکرر از آب استخر معایب فراوانی دارد. آب گرم و مرطوب محیط مناسبی برای رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها و جلبک‌ها است. سختی آب می‌تواند به تاسیسات استخر آسیب رسانده و باعث انسداد لوله‌ها و سایر تجهیزات شود. برای مقابله با این مشکلات توصیه می‌شود که آب استخرها به طور منظم تمیز و تصفیه شود. همچنین میزان کلر و pH آب به دقت کنترل شود. استفاده از فیلترهای مناسب همچون فیلتر شنی و کربنی می‌تواند به حفظ کیفیت آب کمک کند.

حذف انواع آلاینده‌ها با فیلتر کربن اکتیو

کلر آزاد به دلیل خواص میکروب در تصفیه آب استفاده می‌شود. اما وجود بیش از حد کلر آزاد در آب می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند. کربن فعال به دلیل توانایی بالا در جذب کلر، یکی از بهترین روش‌ها برای حذف کلر آزاد از آب است. این فیلترها قادر به حذف اکثر آلاینده‌ها و باکتری‌های موجود در آب هستند که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم:

• کلرید

در آب‌های شهری مقداری کلرید وجود دارد. کلرید نقش مهمی در حفظ فشار و حجم خون دارد. در حالی که مقادیر کم کلرید برای سلامتی ضروری است، مقادیر بیش از حد آن می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند. همچنین مقادیر بیشتر کلرید در آب می‌تواند باعث افزایش شوری آب شود. کربن فعال می‌تواند تا حدود 70 درصد کلرید موجود در آب را حذف کند و به این ترتیب کیفیت آب را بهبود بخشد.

• آفت کش‌ها

هالومتان‌ها ترکیبات شیمیایی هستند که به عنوان آفت کش‌ها در کشاورزی استفاده می‌شوند. این ترکیبات به دلیل پایداری بالا و قابلیت حل شدن در آب، می‌توانند در محیط زیست باقی بمانند. همچنین به آب‌های زیر زمینی نفوذ کنند. حذف کامل هالومتان‌ها از آب به وسیله روش‌های معمول تصفیه مانند رزین‌ها یا اسمز معکوس دشوار است. کربن اکتیو به عنوان یکی از بهترین گزینه‌ها برای حذف هالومتان‌ها و سایر آلاینده‌های آلی از آب در نظر گرفته می‌شود.

• حذف فلزات سنگین

برخی از فلزات سنگین موجود در آب مانند جیوه و سرب می‌توانند باعث سرطان شوند. حذف فلزات سنگین از آب بسیار مهم است. استفاده از کربن اکتیو یکی از روش‌های مؤثر برای حذف فلزات سنگین از آب است.

مزایای فیلتر کربنی فعال نسبت به کلر

استفاده از مواد ضد عفونی کننده مانند کلر به بهبود کیفیت آب کمک می‌کند. کلر یکی از مواد ضد عفونی کننده متداول است که برای تصفیه آب استفاده می‌شود. این ماده به نابودی میکروب‌ها و باکتری‌های موجود در آب کمک می‌کند. این ماده به عنوان یک روش ضد عفونی ارزان قیمت و کارآمد شناخته شده است. با این حال میزان کلر در آب بسیار مهم است. اگر مقدار کلر خیلی زیاد باشد، می‌تواند باعث ایجاد طعم و بوی نامطبوع در آب شود. واکنش کلر با مواد طبیعی موجود در آب می‌تواند ترکیباتی به نام تری هالومتان‌ها تولید کند. این مواد خطر ابتلا به سرطان را افزایش می‌دهند. همانطور که اشاره کردیم، فیلترهای کربن اکتیو ساده‌ترین روش برای حذف کلر از آب هستند که از مزایای فوق العاده‌ای برخوردار هستند. این فیلترها به راحتی نصب می‌شوند و نیازی به تعمیر و نگهداری دشواری ندارند. سایر مزایای آنها عبارتند از:

1. مقرون به صرفه
2. سازگار با محیط زیست
3. راندمان بالا و توانایی جذب اکثر آلاینده‌ها و ذرات بزرگ
4. بهبود کیفیت طعم و نگ آب
5. عدم تولید مواد و ترکیبات شیمیایی

مقایسه فیلتر شنی و کربنی

فیلترهای شنی و کربنی هر دو در تصفیه آب کاربرد دارند. هر دو نوع فیلتر می‌توانند به صورت مکمل در یک سیستم تصفیه آب به کار روند. ابتدا آب از فیلتر شنی عبور کرده و سپس از صافی کربنی می‌گذرد تا آلاینده‌های آب به صورت کامل حذف شوند. انتخاب بین این دو فیلتر بستگی به نوع آلاینده‌های موجود در آب و نیاز شما دارد. در ادامه به تفاوت‌های صافی شنی و کربنی اشاره می‌کنیم:

• کاربرد

فیلتر شنی برای جداسازی ذرات ریز در اندازه‌های ۱۰۰ میکرون به بالا کاربرد دارد. کربن فعال می‌تواند ذرات با اندازه‌های مختلف را حذف کند. این امر به نوع کربن فعال و ساختار منافذ آن بستگی دارد.

• عملکرد

صافی کربن با جذب سطحی و بر قراری پیوند قطبی میان یون‌های موجود در آب فرآیند تصفیه را انجام می‌دهد. در فیلتر شنی آب از لایه‌های مختلف شن و ماسه عبور کرده و ذرات بزرگتر جدا می‌شوند.

• ساختار

صافی کربنی حاوی کربن فعال است که سطح آن متخلخل بوده و منافذ زیادی دارد. معمولاً سیلیس‌ها در فیلتر شنی به صورت یک لایه یا چند لایه قرار می‌گیرند. این لایه‌ها از دانه‌های سیلیس با اندازه‌های مختلف تشکیل شده‌اند.

فاکتورهای مهم در قدرت جذب سطحی صافی کربنی

قدرت جذب سطحی کربن فعال به توانایی این ماده در جذب و نگهداری آلاینده‌ها بر روی سطح خود اشاره دارد. کربن فعال به دلیل ساختار متخلخل، می‌تواند مقادیر زیادی از مواد مختلف را به خود جذب کند. قدرت جذب سطحی این ماده به عوامل مختلفی بستگی دارد. مساحت سطح جاذب در قدرت جذب سطحی کربن فعال نقش بسیار مهمی دارد. هر چه مساحت سطحی کربن فعال بیشتر باشد، قدرت جذب بیشتری دارد. سایر عوامل عبارتند از:

• تاثیر PH و دمای آب

بر اساس تحقیقات قدرت جذب کربن فعال جذب کربن فعال تحت تأثیر پارامترهایی مانند pH و دمای آب قرار دارد. در pH خنثی، کربن فعال توانایی جذب بیشتری دارد. با افزایش یا کاهش pH، قدرت جذب آنها تغییر پیدا می‌کند. در دماهای پایین‌تر، کربن اکتیو توانایی جذب بیشتری دارد.

• نوع آلاینده و کربن اکتیو

آلاینده‌های مختلفی در آب وجود دارد که هر کدام ویژگی‌های متفاوتی دارند که بر روی فرآیند جذب تأثیر می‌گذارند. دومین عامل موثر بر توانایی جذب کربن اکتیو، نوع کربن فعال است. همانطور که اشاره کردیم، این ماده در انواع مختلف موجود است که ساختار آنها با یکدیگر متفاوت است. بنابراین قدرت جذب سطحی آنها نیز متفاوت خواهد بود. مدل کربن پودری نسبت به سایر مدل‌ها، قدرت جذب بیشتری دارد.

• مقدار جریان آب

سرعت جریان آب بر میزان زمان تماس آلاینده‌ها با سطح جاذب کربن تأثیر می‌گذارد. اگر جریان آب خیلی سریع باشد، زمان کافی برای جذب آلاینده‌ها وجود نخواهد داشت. در نتیجه کارایی و قدرت جذب آلاینده‌ها و باکتری‌ها کاهش می‌یابد. هرچه سطح تماس بین دانه‌های کربن فعال و آب بیشتر باشد، میزان بازدهی نیز افزایش می‌یابد. انتخاب نوع کربن فعال با اندازه ذرات مناسب می‌تواند هم سطح تماس را افزایش دهد و هم از کاهش سرعت عبور آب جلوگیری کند.

مدت زمان تعویض صافی کربن فعال

مدت زمان تعویض صافی کربنی بستگی به چندین عامل دارد. این عوامل شامل کیفیت آب ورودی، میزان مصرف، و ابعاد فیلتر و نوع کربن اکتیو می‌شود. به طور کلی فیلترهای کربنی حداکثر هر شش ماه یک بار باید تعویض شوند. با این حال در برخی موارد، فیلتر کربنی می‌تواند از ۱۸ ماه تا ۲ سال یکبار تعویض شود. برای تعیین زمان دقیق تعویض صافی کربنی، بهتر است به کاتالوگ دستگاه مراجعه کنید یا با یک متخصص مشورت نمایید.

نگهداری و بکواش فیلتر کربنی

قدرت جذب فیلتر کربنی به مرور زمان به دلیل پر شدن منافذ کربن فعال با آلاینده‌ها کاهش می‌یابد. این امر موجب می‌شود که صافی کربنی نیاز به تعویض دوره‌ای داشته باشد تا کارایی خود را حفظ کند. همچنین این فیلترها محدودیت‌هایی در جذب برخی از آلاینده‌ها مانند آمونیاک و فلزات سنگین دارند. بکواش فیلتر کربنی که به آن شستشوی معکوس نیز گفته می‌شود. بکواش فرآیندی است که در آن جریان آب به صورت معکوس از طریق فیلتر کربنی عبور داده می‌شود. سپس ذرات جمع شده و آلاینده‌ها را از منافذ کربن فعال جدا می‌کنند. این کار به بازیابی قدرت جذب فیلتر کمک می‌کند و از اشباع شدن کربن جلوگیری می‌نماید. به طور معمول این روش برای حفظ کارایی فیلتر و افزایش طول عمر فیلتر انجام می‌شود. برای بکواش این فیلترها لازم است ابتدا دستگاه را خاموش کنید تا جریان آب قطع شود. شیر فیلتر را در حالت بکواش قرار دهید. در این حالت آب باید از قسمت پایینی فیلتر وارد شده و از قسمت بالایی خارج شود. با قرار دادن شیر در حالت بکواش، جریان آب به صورت معکوس از طریق فیلتر عبور داده می‌شود. این امر باعث آزاد شدن ذرات انباشته در بستر فیلتر می‌شود. مدت زمان این فرآیند بستگی به کیفیت آب، نوع ماده فیلتراسیون و فاصله زمانی بین دو بکواش دارد. معمولاً بین 5 تا 15 دقیقه زمان می‌برد.

خرید فیلتر زغال اکتیو

آب شهری که از طریق سیستم آبرسانی در منازل مورد استفاده قرار می‌گیرد، حاوی مواد و املاحی است. برخی از املاح و مواد در تصفیه خانه‌های شهری به طور کامل حذف نمی‌شوند. این مواد شامل کلر، سرب، کلرید، نیترات و سایر آلاینده‌های شیمیایی و باکتری‌ها می‌شوند. همانطور که اشاره کردیم، این مواد برای سلامتی مضر هستند. به همین دلیل استفاده از دستگاه‌های تصفیه آب بسیار اهمیت پیدا کرده است. فیلتر کربنی یکی از متداول‌ترین انواع فیلترها در دستگاه‌های تصفیه آب است. برای خرید فیلتر کربنی متناسب با نیازهای خود بایست فاکتورهای زیر را در نظر بگیرید.

• نوع کربن فعال

اطمینان حاصل کنید که فیلتر از کربن فعال با کیفیت بالا و متناسب با نیازهای شما طراحی شده است.

• اندازه منافذ

اندازه منافذ کربن اکتیو متفاوت است. منافذ آن باید به گونه‌ای باشد تا آلاینده‌های مورد نظر شما را جذب کند.

• طول عمر و دوام

فیلترهای با کیفیت و با دوام تحت تأثیر عواملی مانند فشار آب، دما و غلظت آلاینده‌ها کمتر فرسوده می‌شوند. در نتیجه نیاز کمتری به نگهداری و تعویض دارند.

• گواهینامه‌ها و استانداردها

هنگام خرید فیلتر کربن فعال معیارهایی همچون گواهینامه‌ها و استانداردهای بین المللی بسیار حائز اهمیت هستند. وجود گواهینامه‌ها و استانداردهای لازم نشان دهنده تأیید کیفیت و کارایی فیلترها است.

• ظرفیت

ظرفیت صافی کربنی بر اساس مقدار آب ورودی و نیازهای شما محاسبه می‌شود. اگر ظرفیت فیلتر کمتر از حد نیاز باشد، کارایی لازم برای حذف آلاینده‌ها را نخواهد داشت. همچنین می‌تواند فشار زیادی به سیستم پمپاژ وارد کند که منجر به خرابی و افزایش هزینه‌های نگهداری می‌شود.

عوامل تاثیر گذار در قیمت فیلتر کربنی

قیمت فیلتر کربنی یکی از موارد مهمی است که باید هنگام خرید در نظر گرفت. انتخاب نوع برند در تعیین قیمت این فیلترها موثر است. برندهای خارجی به دلیل هزینه‌های ارز و گمرک قیمت بالاتری دارند. در مقابل تولید کنندگان داخلی فیلترهایی با کیفیت مشابه یا حتی بهتر از برندهای خارجی را با قیمت پایین‌تر ارائه می‌دهند. ابعاد و اندازه دو عامل مهم در تعیین قیمت این فیلترها هستند. فیلتر کربنی صنعتی در سایزهای مختلفی مانند 10 اینچ و 20 اینچ موجود است. با این حال قیمت آنها نسبت به مدل‌های خانگی بیشتر است. سایر عوامل عبارتند از:

1. جنس مخزن
2. نوع قطعات و لوازم جانبی
3. مقدار و اندازه کربن
4. ظرفیت
5. راندمان و قدرت دستگاه