احیای فیلتر کربن اکتیو یکی از اقدامات بسیار مهم برای بهبود راندمان و کارایی دستگاه است که به شیوه های مختلف انجام میشود. انباشته شدن بیش از اندازه آلاینده ها بر روی منافذ کربن اکتیو باعث کاهش قدرت تبادل یون در آنها شده و روند تصفیه را با اختلال مواجه می کند. به جای تعویض کربن اکتیو می توان آنها را با روش های شیمیایی و فیزیکی و بیولوژیکی احیا و مجدد در فیلترها استفاده کرد. در ادامه به انواع روش های احیای فیلتر کربن اکتیو و مزایا و معایب آنها اشاره خواهیم داشت.
دلیل احیای فیلتر کربن اکتیو چیست؟
آلاینده های موجود در آب و هوا مشکلات بسیار زیادی را در صنایع مختلف و زندگی بوجود می آورد و به شیوه های متعددی می توان آنها را جداسازی کرد. فیلتر کربن اکتیو یکی از تجهیزات کاربردی در این زمینه است که با استفاده از کربن فعال آلاینده ها را از آب حذف می کند. کربن اکتیو یا کربن فعال قدرت تبادل یون بسیار بالایی دارد و به شدت واکنش پذیر است. به همین دلیل مواد آلی موجود در آب به سرعت بر روی منافذ آن تجمع پیدا نموده و از آب جدا میشوند.
هر اندازه تبادل یون بیشتری در فیلترها انجام شود، به همان نسبت قدرت کربن در این کار کاهش پیدا خواهد کرد. از آنجا که هزینه های خرید کربن اکتیو در بخش های صنعتی زیاد است، بهترین کار احیای آن است. به همین دلیل بعد از بررسی خروجی فیلتر کربن اکتیو زمان مناسب برای احیای آن مشخص شده و به یکی از روش های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی این کار انجام میشود.
روش های احیای فیلتر کربن اکتیو
روش های متعددی برای احیای کربن فعال ارائه شده است و برخی از آنها تنها در سطح آزمایشگاهی استفاده میشوند. برخی دیگر از این روش ها از نظر هزینه های اقتصادی مقرون به صرفه بوده و در سطح صنعتی قابل استفاده هستند. از رایج ترین این روش ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
احیای فیلتر کربن اکتیو با حرارت
یکی از روش های قدیمی برای احیای مجدد کربن فعال، حرارت دهی است. با قرار گرفتن کربن فعال در کوره هایی با دمای 800 درجه سانتی گراد می توان بسیاری از مواد آلاینده در منافذ کربن را حذف کرد. البته لازم به ذکر است که این روش برای احیای تعداد کمی از این تجهیزات تصفیه آب از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. بلکه تنها برای احیای تعداد زیاد کربن فعال کاربرد دارد و تا 2 درصد نیز ممکن است حجم کربن کاهش پیدا کند.
لازم به ذکر است که روشن شدن کوره با دمای 800 درجه سانتی گراد زمانی می تواند از نظر اقتصادی توجیه داشته باشد که روزانه 5 تا 6 تُن کربن وارد آن شود. علاوه براین، حرارت دهی به تنهایی نمی تواند احیای فیلتر کربن اکتیو را در سطح مطلوبی انجام دهد. به همین دلیل باید زمان زیادی کربن در کوره قرار بگیرد که این کار منجر به کاهش حجم کربن و کوچک شدن آنها شود که در روند کار فیلتر اختلال ایجاد خواهد کرد.
احیای فیلتر کربنی با بخار آب
یکی دیگر از روش های احیای فیلتر کربن اکتیو، استفاده از بخار آب است. بخار آب با عبور از روی منافذ کربن فعال آلاینده ها را جدا و حذف می کند. این روش در سطح صنعتی کاربرد ندارد، چون باعث کم شدن حجم کربن شده و بعد از چند مرتبه احیا باید کربن به طور کامل تعویض شود. علاوه براین، این روش از نظر اقتصادی نیز توجیه ندارد و نمی تواند در بازه زمانی کوتاه تمام آلاینده ها را از روی کربن از بین ببرد.
روش شیمیایی احیای فیلتر کربن
استفاده از حرارت و تبخیر برای احیای فیلتر کربن اکتیو در گروه روش های فیزیکی قرار دارند و در اغلب با صرف هزینه کم نتیجه مطلوبی نخواهند داشت. به همین دلیل از روش های شیمیایی برای این منظور استفاده میشود. یکی از روش های شیمیایی استفاده از گاز متان و متانول است که در زمان کوتاه بسیاری از آلاینده ها را از روی کربن جدا می کنند. با عبور این گازها از روی کربن اکتیو مواد آلاینده حذف شده و در نهایت قدرت تبادل و واکنش پذیری کربن مجدد احیا میشود.
از مهم ترین دلایلی که روش شیمیایی کمتر مورد استقبال قرار گرفته است، هزینه زیاد اجرای آن است. متان و اتانول و کربوکسیلیک و سایر مواد شیمیایی مورد نیاز برای این کار قیمت بالایی دارند و فرآیند احیا با آنها گران خواهد بود.
استفاده از کاتالیست اکسید منگنز
یکی دیگر از روش های شیمیایی برای احیای فیلتر کربن اکتیو، استفاده از کاتالیست اکسید منگنز است. علیرغم اینکه این روش نتایج خوبی را به همراه داشته است، اما به دلیل هزینه های بالای پیاده سازی و نیاز به تجهیزات متعدد تنها در سطح آزمایشگاهی کاربرد دارد.
احیای فیلتر کربن اکتیو با الکترولیز
اگر به دنبال روشی آزمایشگاهی یا در سطح صنعتی کوچک برای احیای کربن های مورد استفاده در فیلتر کربنی هستید، الکترولیز گزینه ایده آلی خواهد بود. در این روش از سیالاتی با کشش سطحی زیاد استفاده میشود و در زمان کوتاه بسیاری از آلاینده های روی منافذ کربن از آن جدا خواهد شد. قدرت احیا و حذف آلاینده ها در این روش در سطح بالایی قرار دارد اما هزینه های راه اندازی آن نسبتا زیاد است.
روش های بیولوژیکی احیای فیلتر کربنی
در تصفیه بیولوژیکی میکروارگانیسم ها برای تجزیه مواد آلی به کار میروند و بدون تولید مواد مضر جانبی این روند انجام میشود. در احیای فیلتر کربنی نیز می توان از این قابلیت استفاده کرد و مواد آلی روی کربن را به کمک باکتری ها از بین برد. کربن اکتیو در محفظه های مخصوص قرار گرفته و چندین روز داخل بیورآکتورها هستند. در این مدت باکتری ها قادر به تجزیه مواد آلی بوده و کربن احیا میشود.
باکتری ها در این روش بسیاری از مواد آلی را حذف و تجزیه می کنند، اما نیاز به زمان زیادی دارند. به همین دلیل فرآیند زمان بر بوده و در سطح صنعتی کاربرد ندارد. علاوه براین، راه اندازی این روش نیاز به تجهیزات متعددی داشته و مقرون به صرفه نخواهد بود.
نتیجه گیری
با توجه به اینکه هر یک از روش های احیا دارای مزایا و معایبی هستند، لذا بهتر است با توجه به شرایط نوع مناسب را انتخاب کرد. با توجه به مقدار کربن فعال، بودجه در دسترس و میزان خوردگی هر یک از روش ها در نهایت بهترین گزینه را انتخاب کرد. اگر مقدار کربن فعال زیاد و در حد 5 تا 6 تُن است، روش های حرارتی می توانند گزینه ایده آلی باشند. برای احیای فیلتر کربن در سطح آزمایشگاهی روش های الکترولیز و کاتالیست اکسید منگنز ایده آل هستند. روش های شیمیایی نیز در محیط های صنعتی بیشتر استفاده میشوند.
