सक्रिय कार्बन

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सक्रिय कार्बन

सक्रिय कार्बन, जिसे सक्रिय चारकोल भी कहा जाता है, कार्बन का ही एक रूप है जिसका उपयोग सामान्यतः कई अन्य उपयोगों के अलावा जल और हवा से दूषित पदार्थों को फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है। इसे छोटे, कम आयतन वाले छिद्रों के लिए संसाधित (सक्रिय) किया जाता है जो अधिशोषण (जो अवशोषण के समान नहीं है) या रासायनिक अभिक्रियाओं[1] [2]के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्रफल को बढ़ाते हैं।[3] सक्रियण सूखे मक्के के दानें से पॉपकॉर्न बनाने के समान ही है: पॉपकॉर्न हल्का, भुरभुरा होता है, और इसका सतह क्षेत्रफल दानें से बहुत बड़ा होता है। सक्रियण को कभी-कभी सक्रिय द्वारा बदल दिया जाता है।

इसकी उच्च स्तर की सूक्ष्मता के कारण, सक्रिय कार्बन के एक ग्राम का सतह क्षेत्रफल 3,000 m2 (32,000 sq ft)[2][1][4] से अधिक होता है जैसा कि गैस अवशोषण द्वारा निर्धारित किया जाता है।[2][1][5] चारकोल, सक्रियण से पहले, 2.0 - 5.0 m2/g वर्ग मीटर की सीमा में एक विशिष्ट सतह क्षेत्रफल रखता है[6][7] उपयोगी अनुप्रयोग के लिए पर्याप्त सक्रियण स्तर केवल उच्च सतह क्षेत्र से प्राप्त किया जा सकता है। आगे रासायनिक उपचार प्रायः अवशोषण को बढ़ाता है।

सक्रिय कार्बन सामान्यतः अपशिष्ट उत्पादों जैसे नारियल की भूसी से प्राप्त होता है; पेपर मिलों से निकलने वाले कचरे को सक्रिय कार्बन के स्रोत के रूप में अध्ययन किया गया है।[8] इन थोक स्रोतों को 'सक्रिय' होने से पहले सक्रिय चारकोल में बदल दिया जाता है। कोयले से प्राप्त होने पर[2][1] इसे सक्रिय कोयला कहा जाता है। सक्रिय कोक (ईंधन) से प्राप्त होता है।

उपयोग

सक्रिय कार्बन का उपयोग मीथेन और हाइड्रोजन भंडारण, वायु शोधक, संधारित्र विआयनीकरण, सुपरकैपेसिटिव स्विंग अवशोषण, विलायक रिकवरी, डिकैफिनेशन, जल शोधन, दवा, सीवेज उपचार, श्वासयंत्र में एयर फिल्टर, संपीड़ित हवा में फिल्टर, दांतों को सफेद करना, हाईड्रोजन क्लोराईड का उत्पादन, खाद्य इलेक्ट्रॉनिक्स,[9] और कई अन्य अनुप्रयोग में किया जाता है।[2][1]

औद्योगिक

एक प्रमुख औद्योगिक अनुप्रयोग में विद्युत लेपन समाधानों के शुद्धिकरण के लिए धातु परिष्करण में सक्रिय कार्बन का उपयोग सम्मिलित है। उदाहरण के लिए, चमकदार निकिल के विधुतलेपन में उपस्थित अशुद्धियों को हटाने के लिए यह मुख्य शुद्धिकरण तकनीक है। उनके गुणों में सुधार के लिए, चमक, चिकनाई, लचीलापन, आदि जैसे गुणों को बढ़ाने के लिए विभिन्न प्रकार के कार्बनिक रसायनों को जोड़ा जाता है। एनोडिक ऑक्सीकरण और कैथोडिक अपचयन के प्रत्यक्ष धारा और विद्युत-अपघटन अभिक्रियाओं के पारित होने के कारण, कार्बनिक योजक मिश्रण में अवांछित टूटने वाले उत्पाद उत्पन्न करते हैं। उनका अत्यधिक निर्माण लेपित धातु की विद्युत लेपन गुणवत्ता और उनके भौतिक गुणों पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है। सक्रिय कार्बन अभिक्रिया ऐसी अशुद्धियों को दूर करता है और विद्युत लेपन को वांछित स्तर पर पुनर्स्थापित करता है।

चिकित्सा

चिकित्सा उपयोग के लिए सक्रिय चारकोल

सक्रिय कार्बन का उपयोग मौखिक अंतर्ग्रहण के बाद विषाक्तता और अधिक मात्रा के उपचार के लिए किया जाता है। कई देशों में डायरिया, अपच और पेट फूलने के इलाज के लिए एक काउंटर पर दवा के रूप में सक्रिय कार्बन के टैबलेट या कैप्सूल का उपयोग किया जाता है। हालांकि, सक्रिय चारकोल आंतों की गैस और दस्त पर कोई प्रभाव नहीं दिखाता है, और सामान्यतः, चिकित्सकीय रूप से अप्रभावी होता है यदि विषाक्तता संक्षारक एजेंटों, बोरिक अम्ल, पेट्रोलियम उत्पादों के अंतर्ग्रहण के परिणामस्वरूप होती है, और विशेष रूप से प्रबल अम्ल या क्षार, साइनाइड, लोहा, लिथियम, आर्सेनिक, मेथनॉल, इथेनॉल या इथाइलीन ग्लाइकॉल [10] इत्यादि जहर के खिलाफ अप्रभावी है। सक्रिय कार्बन इन रसायनों को मानव शरीर में अवशोषित होने से नहीं रोकेगा।[11] यह विश्व स्वास्थ्य संगठन की आवश्यक दवाओं की सूची में है।[12]

गलत अनुप्रयोग (जैसे फेफड़ों में) के परिणामस्वरूप फुफ्फुसीय आकांक्षा होती है, जो कभी-कभी घातक हो सकती है यदि तत्काल चिकित्सा उपचार शुरू नहीं किया जाता है।[13]

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान

सक्रिय कार्बन 50% w/w, सेलाइट के साथ संयोजन में, विश्लेषणात्मक या प्रारंभिक प्रोटोकॉल में इथेनॉल (5-50%) का उपयोग करके क्रोमैटोग्राफी के रूप में कार्बोहाइड्रेट (मोनो-, डाइ-, ट्राई-सैकराइड) के कम दाब वाले वर्णलेखी पृथक्करण में स्थिर अवस्था के रूप में उपयोग किया जाता है।

सक्रिय कार्बन रक्त प्लाज्मा के नमूनों से प्रत्यक्ष ओरल थक्कारोधी (डीओएसी) जैसे डाबीगेट्रान, एपिक्सबैन, रिवरोक्सबैन और एडोक्सैबन को निकालने के लिए उपयोगी है।[14] इस उद्देश्य के लिए इसे मिनी टैबलेट में बनाया गया है, प्रत्येक में DOAC के 1ml नमूनों के शोधन के लिए 5 मिलीग्राम सक्रिय कार्बन की आवश्यकता होती है। चूंकि इस सक्रिय कार्बन का रक्त के थक्के, हेपरिन या अधिकांश अन्य थक्कारोधी पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है [15] यह डीओएसी द्वारा प्रभावित असामान्यताओं के लिए प्लाज्मा नमूने का विश्लेषण करने की अनुमति देता है।

पर्यावरण

सक्रिय कार्बन सामान्यतः जल निस्पंदन सिस्टम में उपयोग किया जाता है। इस दृष्टांत में, सक्रिय कार्बन चौथे स्तर पर है (नीचे से गिना जाता है)।

कार्बन अवशोषण के, औद्योगिक प्रक्रियाओं और क्षेत्र दोनों में वायु या जल धाराओं से प्रदूषक को हटाने में कई अनुप्रयोग हैं जैसे:

अमेरिका में 1974 के सुरक्षित पेयजल अधिनियम के प्रारंभिक कार्यान्वयन के दौरान, EPA के अधिकारियों ने एक नियम विकसित किया जिसमें दानेदार सक्रिय कार्बन का उपयोग करने के लिए पेयजल उपचार प्रणालियों की आवश्यकता का प्रस्ताव दिया गया था। इसकी उच्च लागत के कारण, तथाकथित GAC नियम को पूरे देश में जल आपूर्ति उद्योग में कड़े विरोध का सामना करना पड़ा, जिसमें कैलिफोर्निया में सबसे बड़ी जल उपयोगिताएँ भी सम्मिलित है। इसलिए एजेंसी ने इस नियम को रद्द कर दिया।[17] सक्रिय कार्बन निस्पंदन इसकी बहु-कार्यात्मक प्रकृति के कारण एक प्रभावी जल उपचार पद्धति है। इसमें सम्मिलित संदूषकों के आधार पर - विशिष्ट प्रकार के सक्रिय कार्बन निस्पंदन विधियों और उपकरणों को इंगित किया गया है।[18]

सक्रिय कार्बन का उपयोग हवा में रेडॉन की सांद्रता को मापने के लिए भी किया जाता है।

कृषि

सक्रिय कार्बन (चारकोल) जैविक किसानों द्वारा पशुपालन और शराब बनाने दोनों में उपयोग किया जाने वाला एक अनुमत पदार्थ है। पशुधन उत्पादन में इसका उपयोग कीटनाशक, पशु चारा योज्य, प्रसंस्करण सहायता, गैर-कृषि संघटक और कीटाणुनाशक के रूप में किया जाता है।[19] कार्बनिक शराब बनाने में, सक्रिय कार्बन को सफेद अंगूर के सांद्रों से भूरे रंग के रंगद्रव्य को अवशोषण लिए प्रसंस्करण एजेंट के रूप में उपयोग करने की अनुमति है।[20] इसे कभी-कभी बायोचार के रूप में प्रयोग किया जाता है।

आसुत मादक पेय शुद्धि

सक्रिय कार्बन फिल्टर (AC फिल्टर) का उपयोग कार्बनिक यौगिक अशुद्धियों जैसे वोडका और व्हिस्की को फ़िल्टर करने के लिए किया जा सकता है जो रंग, स्वाद और गंध को प्रभावित कर सकते हैं। उचित प्रवाह दर पर एक सक्रिय कार्बन फिल्टर के माध्यम से एक कार्बनिक रूप से अशुद्ध वोडका को फ़िल्टर से होकर भेजने पर गंध और स्वाद के आधार पर एल्कोहल की समान मात्रा के साथ वोडका की कार्बनिक शुद्धता में वृद्धि होगी।[21]

ईंधन भंडारण

विभिन्न सक्रिय कार्बन की प्राकृतिक गैस और हाइड्रोजन गैस को एकत्र करने की क्षमता का परीक्षण करने के लिए अनुसंधान किया जा रहा है[2][1] छिद्रपूर्ण पदार्थ विभिन्न प्रकार की गैसों के लिए स्पंज की तरह कार्य करता है। वान्डर वाल्स बलों के माध्यम से गैस कार्बन सामग्री की ओर आकर्षित होती है। कुछ कार्बन 5-10 kJ प्रति मोल (इकाई) की बंधन ऊर्जा प्राप्त करने में सक्षम हैं। हाइड्रोजन ईंधन सेल में उपयोग के लिए निकाली गई हाइड्रोजन गैस के मामले में गैस को तब उच्च तापमान दिया जा सकता है और या तो काम करने के लिए दहन किया जा सकता है। सक्रिय कार्बन में गैस भंडारण एक आकर्षक गैस भंडारण विधि है क्योंकि गैस को कम दबाव, कम द्रव्यमान, कम आयतन वाले वातावरण में संग्रहित किया जा सकता है जो वाहनों में भारी ऑन-बोर्ड दबाव टैंक से कहीं अधिक व्यवहार्य होगा। संयुक्त राज्य अमेरिका के ऊर्जा विभाग ने नैनो-छिद्रपूर्ण कार्बन सामग्री के अनुसंधान और विकास के क्षेत्र में हासिल किए जाने वाले कुछ लक्ष्यों को निर्दिष्ट किया है। सभी लक्ष्यों को अभी तक पूरा नहीं किया गया है, लेकिन ऑल-क्राफ्ट कार्यक्रम सहित कई संस्थान,[2][1][22] इस क्षेत्र में काम करना जारी रखा है।

गैस शुद्धिकरण

सक्रिय कार्बन वाले फिल्टर सामान्यतः हवा से तेल वाष्प, गंध और अन्य हाइड्रोकार्बन को हटाने के लिए संपीड़ित हवा और गैस शोधन में उपयोग किए जाते हैं। सबसे सामान्य डिजाइन 1-अवस्था या 2-अवस्था निस्पंदन सिद्धांत का उपयोग करते हैं जिसमें सक्रिय कार्बन फिल्टर मीडिया के अंदर अंतर्निहित होता है।

सक्रिय कार्बन फिल्टर का उपयोग आणविक उबलते जल रिएक्टर टर्बाइन कंडेनसर से निर्वात हवा के भीतर रेडियोधर्मी गैसों को बनाए रखने के लिए किया जाता है। बड़े चारकोल बेड इन गैसों को सोख लेते हैं और उन्हें तब तक रोक कर रखते हैं जब तक वे तेजी से गैर-रेडियोधर्मी ठोस प्रजातियों में क्षय नहीं हो जाते हैं। ठोस चारकोल कणों में फंस जाते हैं, जबकि फ़िल्टर की गई हवा चारकोल कणों में से गुजरती है।

रासायनिक शुद्धिकरण

सक्रिय कार्बन का उपयोग सामान्यतः प्रयोगशाला पैमाने पर अवांछित रंगीन कार्बनिक अशुद्धियों वाले कार्बनिक अणुओं को शुद्ध करने के लिए किया जाता है।

सक्रिय कार्बन पर निस्पंदन का उपयोग बड़े पैमाने पर सूक्ष्म रासायनिक और दवा प्रक्रियाओं में किया जाता है। कार्बन को या तो घोल में मिलाया जाता है और फिर छान लिया जाता है या एक फिल्टर में स्थिर कर दिया जाता है।

पारा स्क्रबिंग

सक्रिय कार्बन, प्रायः सल्फर या आयोडीन से प्रभावित होता है[23] व्यापक रूप से कोयले से चलने वाले बिजली स्टेशनों, चिकित्सा भस्मीकरण, और कुएं पर प्राकृतिक गैस से पारा उत्सर्जन के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि, इसकी प्रभावशीलता के बावजूद, सक्रिय कार्बन का उपयोग करना महंगा है।[24]

चूंकि इसे प्रायः पुनर्नवीनीकरण नहीं किया जाता है, पारा युक्त सक्रिय कार्बन एक निस्तारण की दुविधा प्रस्तुत करता है।[25] यदि सक्रिय कार्बन में 260 पीपीएम पारा से कम होता है, तो संयुक्त राज्य के संघीय नियम इसे भूमि भराव के लिए स्थिर (उदाहरण के लिए, कंक्रीट में फंसा) करने की अनुमति देते हैं।[citation needed] हालांकि, 260 पीपीएम से अधिक वाले कचरे को उच्च पारा उपश्रेणी में माना जाता है और इसे भूमि भराव (भूमि-प्रतिबंध नियम) से प्रतिबंधित किया जाता है।[citation needed] यह सामग्री अब प्रति वर्ष 100 टन की अनुमानित दर से गोदामों और गहरी परित्यक्त खानों में जमा हो रही है।[citation needed]

पारा युक्त सक्रिय कार्बन के निस्तारण की समस्या संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए अद्वितीय नहीं है। नीदरलैंड में, यह पारा काफी हद तक ठीक हो जाता है[citation needed] और सक्रिय कार्बन को पूरी तरह से जलाने से कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) का निर्माण होता है।

खाद्य योज्य

सक्रिय, फ़ूड-ग्रेड चारकोल 2016 में एक खाद्य चलन बन गया, जिसे हॉटडॉग, आइसक्रीम, पिज्जा बेस और बैगल्स सहित उत्पादों को थोड़ा धुएँ के रंग का स्वाद और एक गहरा रंग प्रदान करने के लिए खाद्य योज्य के रूप में उपयोग किया जा रहा है।[26] गर्भनिरोधक गोलियां और अवसादरोधी दवा लेने वाले लोगों को,[27] सक्रिय चारकोल रंग का उपयोग करने वाले नवीन खाद्य पदार्थों या पेय पदार्थों से बचने की सलाह दी जाती है, क्योंकि यह दवा को अप्रभावी बना सकता है।[28]

त्वचा की देखभाल

सक्रिय चारकोल के अवशोषित पहलुओं ने इसे कई त्वचा देखभाल उत्पादों में एक लोकप्रिय योजक बना दिया है। सक्रिय चारकोल साबुन जैसे उत्पाद[29] और सक्रिय चारकोल फेस मास्क[30] और स्क्रब साबुन की सफाई करने की क्षमता के साथ चारकोल की अवशोषण क्षमता के उपयोग को मिलाते हैं।

सक्रिय कार्बन की संरचना

सक्रिय कार्बन की संरचना लंबे समय से बहस का विषय रही है। 2006 में प्रकाशित एक पुस्तक में,[31] हैरी मार्शो और फ्रांसिस्को रोड्रिग्ज-रेइनोसो ने संरचना के लिए बिना किसी निश्चित निष्कर्ष पर पहुंचे कि कौन सा सही था 15 से अधिक मॉडल पर विचार किया। विपथन-सुधारित ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए हाल के काम ने सुझाव दिया है कि सक्रिय कार्बन में फुलरीन से संबंधित संरचना हो सकती है, जिसमें पेंटागोनल और हेप्टागोनल कार्बन रिंग होते हैं।[32]

उत्पादन

सक्रिय कार्बन कार्बनयुक्त स्रोत सामग्री जैसे बांस, नारियल की भूसी, विलो पीट, लकड़ी, कॉयर, लिग्नाइट, कोयला और पेट्रोलियम पिच (राल) से उत्पन्न कार्बन है। इसे निम्नलिखित प्रक्रियाओं में से एक द्वारा उत्पादित (सक्रिय) किया जा सकता है:


  1. भौतिक सक्रियण: स्रोत सामग्री को गर्म गैसों का उपयोग करके सक्रिय कार्बन में विकसित किया जाता है। तब हवा को गैसों को जलाने के लिए भेजा जाता है, सक्रिय कार्बन का एक वर्गीकृत, जांचा हुआ और धूल रहित रूप बनाया जाता है। यह सामान्यतः निम्नलिखित में से एक या अधिक प्रक्रियाओं का उपयोग करके किया जाता है:
    • कार्बनीकरण: कार्बन वाली सामग्री 600-900 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, सामान्यतः आर्गन या नाइट्रोजन जैसी गैसों के साथ एक निष्क्रिय वातावरण में पायरोलिसिस होती है।
    • सक्रियण/ऑक्सीकरण: कच्चा माल या कार्बनीकरण सामग्री 250 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर सामान्यतः 600-1200 डिग्री सेल्सियस के तापमान में ऑक्सीकारक वायुमंडल (ऑक्सीजन या भाप) के संपर्क में आती है। सक्रियण हवा की उपस्थिति में 450 डिग्री सेल्सियस पर मफल भट्टी में 1 घंटे के लिए नमूने को गर्म करके किया जाता है।[24]
    • रासायनिक सक्रियण: कार्बन सामग्री को कुछ रसायनों के साथ संसइक्त करा जाता है। रासायनिक यौगिक सामान्यतः एक अम्ल, प्रबल क्षार है,[2][1]या एक लवण है [33] (फॉस्फोरिक अम्ल 25%, पोटेशियम हाइड्रोक्साइड 5%, सोडियम हाइड्रॉक्साइड 5%, कैल्शियम क्लोराइड 25% और जिंक क्लोराइड 25%)। कार्बन को तब उच्च तापमान (250-600 डिग्री सेल्सियस) दिया जाता है। ऐसा माना जाता है कि तापमान इस स्तर पर कार्बन को सक्रिय करता है जिससे सामग्री को खोलने और अधिक सूक्ष्म छिद्र होने के लिए मजबूर किया जाता है। कम तापमान, बेहतर गुणवत्ता स्थिरता और सामग्री को सक्रिय करने के लिए आवश्यक कम समय के कारण रासायनिक सक्रियण को भौतिक सक्रियण के लिए प्राथमिकता दी जाती है।[34]

डच कंपनी नोरिट लिमिटेड कंपनी, जो कैबोट कॉर्पोरेशन का हिस्सा है, यह दुनिया में सक्रिय कार्बन का सबसे बड़ा उत्पादक है। श्रीलंकाई नारियल के खोल-आधारित कंपनी हायकार्ब वैश्विक बाजार हिस्सेदारी का 16% नियंत्रित करती है।[35]

वर्गीकरण

सक्रिय कार्बन जटिल उत्पाद हैं जिन्हें उनके व्यवहार, सतह की विशेषताओं और अन्य मूलभूत मानदंडों के आधार पर वर्गीकृत करना मुश्किल है। हालांकि, उनके आकार, तैयारी के तरीकों और औद्योगिक अनुप्रयोगों के आधार पर सामान्य उद्देश्यों के लिए कुछ व्यापक वर्गीकरण किए गए हैं।

चूर्ण सक्रिय कार्बन

एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी पर उज्ज्वल क्षेत्र माइक्रोस्कोपी रोशनी के तहत सक्रिय चारकोल (आर 1) का एक सूक्ष्मछवि। उनके विशाल सतह क्षेत्र पर इशारा करते हुए कणों के भग्न जैसी आकृति पर ध्यान दें। इस छवि में प्रत्येक कण, केवल लगभग 0.1 मिमी के पार होने के बावजूद, कई वर्ग सेंटीमीटर का सतह क्षेत्र हो सकता है। पूरी छवि लगभग 1.1 गुणा 0.7 मिमी के क्षेत्र को आच्छादित करती है, और पूर्ण रिज़ॉल्यूशन संस्करण 6.236 पिक्सेल/माइक्रोन के पैमाने पर है।

सामान्यतः, सक्रिय कार्बन (R 1) कण के रूप में चूर्ण या महीन कणिकाओं के रूप में 1.0 मिमी से कम आकार के होते हैं, जिनका औसत व्यास 0.15 और 0.25 मिमी के बीच होता है। इस प्रकार वे एक छोटी प्रसार दूरी के साथ एक बड़ी सतह से आयतन अनुपात प्रस्तुत करते हैं। सक्रिय कार्बन (R 1) को सक्रिय कार्बन कणों के रूप में परिभाषित किया गया है जो 50-जाली वाली छलनी (0.297 मिमी) पर बने रहते हैं।

पाउडर सक्रिय कार्बन (PAC) महीन सामग्री है। PAC जमीन कार्बन के कणों से बना होता है, जिनमें से 95-100% नामित जाल (एक निर्दिष्ट छलनी) से होकर गुजरेगा। एएसटीएम इंटरनेशनल 80-मेश छलनी (0.177 मिमी) से गुजरने वाले कणों को PAC के रूप में वर्गीकृत करता है। एक समर्पित पात्र में PAC का उपयोग करना सामान्य बात नहीं है, क्योंकि इससे अधिक नुकसान होता है। इसके बजाय, PAC को सामान्यतः सीधे अन्य प्रक्रिया इकाइयों में जोड़ा जाता है, जैसे कि कच्चे जल का सेवन, रैपिड मिक्स बेसिन, निर्मलक और गुरुत्वाकर्षण फिल्टर।

दानेदार सक्रिय कार्बन

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत सक्रिय चारकोल (जीएसी) का एक माइक्रोग्राफ

दानेदार सक्रिय कार्बन (GAC) चूर्ण सक्रिय कार्बन की तुलना में अपेक्षाकृत कणों का आकार बड़ा होता है और परिणामस्वरूप, एक छोटी बाहरी सतह प्रस्तुत करता है। इस प्रकार अधिशोष्य का प्रसार एक महत्वपूर्ण कारक है। ये कार्बन गैसों और वाष्पों के अधिशोषण के लिए उपयुक्त होते हैं, क्योंकि गैसीय पदार्थ तेजी से फैलते हैं। दानेदार कार्बन का उपयोग एयर फिल्टर और जल शोधन के लिए किया जाता है, साथ ही साथ प्रवाह प्रणालियों और रैपिड मिक्स बेसिन में सामान्य गंधहरण और घटकों को अलग करने के लिए किया जाता है। GAC को दानेदार या निष्कासित रूप में प्राप्त किया जा सकता है। GAC को आकारों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है जैसे द्रव अवस्था अनुप्रयोगों के लिए 8 × 20, 20 × 40, या 8 × 30 और वाष्प अवस्था अनुप्रयोगों के लिए 4 × 6, 4 × 8 या 4 × 10। एक कार्बन 20×40 कणों से बना होता है जो U.S. मानक मेष आकार संख्या 20 चलनी (0.84 मिमी) (सामान्यतः 85% गुजरने के रूप में निर्दिष्ट) से होकर गुजरेगा, लेकिन यू.एस. मानक मेष आकार संख्या 40 चलनी (0.42 मिमी) पर रखा जाएगा। (सामान्यतः 95%गुजरने के रूप में निर्दिष्ट)। (1992) B604 न्यूनतम GAC आकार के रूप में 50-मेष चलनी (0.297 मिमी) का उपयोग करता है। सबसे लोकप्रिय जलीय-अवस्था कार्बन 12×40 और 8×30 आकार के होते हैं क्योंकि उनके पास आकार, सतह क्षेत्र और सिर के नुकसान की विशेषताओं का अच्छा संतुलन होता है।

निष्कासित (एक्सट्रूडेड) सक्रिय कार्बन (ईएसी)

एक्सट्रूडेड सक्रिय कार्बन (ईएसी) चूर्ण सक्रिय कार्बन को एक बांधने की मशीन के साथ जोड़ता है, जो एक साथ जुड़े हुए हैं और 0.8 से 130 मिमी व्यास वाले बेलनाकार आकार के सक्रिय कार्बन ब्लॉक में निकाले जाते हैं। ये मुख्य रूप से दाब में कमी होना, उच्च यांत्रिक शक्ति और कम धूल सामग्री के कारण गैस अवस्था अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं। एक्सट्रूडेड सक्रिय कार्बन सीटीओ फिल्टर (क्लोरीन, स्वाद, गंध) के रूप में भी बेचा जाता है।

मनका सक्रिय कार्बन (बीएसी)

बीड (मनका) सक्रिय कार्बन (बीएसी) पेट्रोलियम पिच से बना है और लगभग 0.35 से 0.80 मिमी व्यास में आपूर्ति की जाती है। ईएसी के समान, यह दाब में कमी होना, उच्च यांत्रिक शक्ति और कम धूल सामग्री के लिए भी जाना जाता है, लेकिन छोटे अनाज के आकार के साथ इसका गोलाकार आकार इसे जल निस्पंदन जैसे तरलित-तल अनुप्रयोगों के लिए पसंद किया जाता है।

छिद्रयुक्त कार्बन

छिद्रयुक्त कार्बन जिसमें कई प्रकार के अकार्बनिक संसेचन होते हैं जैसे आयोडीन और चांदी। विशेष रूप से संग्रहालयों और दीर्घाओं में वायु प्रदूषण नियंत्रण में विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए एल्यूमीनियम, मैंगनीज, जस्ता, लोहा, लिथियम और कैल्शियम जैसे उद्धरण भी तैयार किए गए हैं। अपने रोगाणुरोधी और एंटीसेप्टिक गुणों के कारण, चांदी युक्त सक्रिय कार्बन का उपयोग घरेलू जल के शुद्धिकरण के लिए एक अवशोषण के रूप में किया जाता है। सक्रिय कार्बन और एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड Al (OH)3 के मिश्रण के साथ प्राकृतिक जल का उपचार करके प्राकृतिक जल से पीने का जल प्राप्त किया जा सकता है। एक ऊर्णन हाइड्रोजन सल्फाइड H2S और थायोल के अवशोषण लिए छिद्रयुक्त कार्बन का भी उपयोग किया जाता है भार के हिसाब से H2S के लिए अवशोषण की दर 50% तक बताई गई है।[citation needed]


बहुलक लेपित कार्बन

यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक छिद्रयुक्त कार्बन को बायोकंपैटिबल बहुलक के साथ लेपित किया जा सकता है ताकि छिद्रों को अवरुद्ध किए बिना एक चिकना और पारगम्य लेप किया जा सके। परिणामी कार्बन रक्त संक्रमण के लिए उपयोगी है। हेमोपरफ्यूज़न एक उपचार तकनीक है जिसमें रक्त से विषाक्त पदार्थों को निकालने के लिए रोगी के रक्त की बड़ी मात्रा को एक अधिशोषक पदार्थ के ऊपर से गुजारा जाता है।

गुँथा हुआ सक्रिय कार्बन कपड़ा

गुँथा हुआ कार्बन

कार्बन फ़िल्टरिंग के लिए तकनीकी रेयान फाइबर को सक्रिय कार्बन के कपड़े में संसाधित करने की एक तकनीक है। सक्रिय कपड़े की अवशोषण क्षमता सक्रिय चारकोल (बीईटी सिद्धांत) सतह क्षेत्र की तुलना में अधिक है: 500–1500 m2/g, रोमछिद्रों की मात्रा: 0.3–0.8cm3/g)[citation needed]. सक्रिय सामग्री के विभिन्न रूपों का उपयोग अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है (सुपरकैपेसिटर, गंध अवशोषक [1], सीबीआरएन रक्षा उद्योग आदि)।

गुण

सक्रिय कार्बन के एक ग्राम का सतह क्षेत्रफल 500 m2 (5,400 sq ft) से अधिक हो सकता है, जिसमे 3,000 m2 (32,000 sq ft) आसानी से प्राप्त किया जा सकता है।[1][4][5] कार्बन एरोजेल, अधिक महंगे होते हैं, इनके सतह क्षेत्रफल भी अधिक होते हैं, और विशेष अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।

एक इलेक्ट्रान सूक्ष्मदर्शी के तहत, सक्रिय कार्बन की उच्च सतह-क्षेत्र संरचनाएं प्रकट होती हैं। अलग-अलग कण अत्यधिक जटिल होते हैं और विभिन्न प्रकार की सरंध्रता प्रदर्शित करते हैं; ऐसे कई क्षेत्र हो सकते हैं जहां ग्रेफाइट जैसी सामग्री की सपाट सतह एक दूसरे के समानांतर चलती हैं,[1] जो केवल कुछ नैनोमीटर या उससे अधिक दूरी पर अलग होती है। ये माइक्रोपोर अवशोषण के लिए शानदार स्थिति प्रदान करते हैं, क्योंकि अवशोषण सामग्री एक साथ कई सतहों के साथ परस्पर प्रभाव डाल सकती है। अवशोषण के परीक्षण सामान्यतः उच्च निर्वात, के तहत 77 केल्विन पर नाइट्रोजन गैस के साथ किए जाते हैं, लेकिन रोजमर्रा की शर्तों में सक्रिय कार्बन अपने वातावरण से अवशोषण द्वारा, 1/10,000 के दबाव से समतुल्य उत्पादन करने में पूरी तरह से सक्षम है। 100 °C (212 °F) पर भाप से तरल जल के बराबर और एक वायुमंडल (इकाई) के 1/10,000 के दबाव से समतुल्य उत्पादन करने में पूरी तरह से सक्षम है।

जेम्स देवर , जिस वैज्ञानिक के नाम पर देवर (वैक्यूम फ्लास्क) का नाम रखा गया है, ने सक्रिय कार्बन का अध्ययन करने में काफी समय बिताया और गैसों के संबंध में इसकी अवशोषण की क्षमता के बारे में एक पेपर प्रकाशित किया।[36] इस पत्र में, उन्होंने पाया कि कार्बन को तरल नाइट्रोजन तापमान में ठंडा करने से यह कई वायु गैसों की महत्वपूर्ण मात्रा को अवशोषण की अनुमति देता है, जिसे तब कार्बन को गर्म करने की अनुमति देकर फिर से एकत्र किया जा सकता है और नारियल आधारित कार्बन प्रभाव के लिए श्रेष्ठ था। वह एक उदाहरण के रूप में ऑक्सीजन का उपयोग करता है, जिसमें सक्रिय कार्बन सामान्यतः मानक परिस्थितियों में वायुमंडलीय सांद्रता (21%) को अवशोषित कर लेता है, लेकिन अगर कार्बन को पहले कम तापमान पर ठंडा किया जाता है तो 80% से अधिक ऑक्सीजन छोड़ता है।

शारीरिक रूप से, सक्रिय कार्बन वैन डेर वाल्स बल या लंदन फैलाव बल द्वारा सामग्री को बांधता है[34]

सक्रिय कार्बन एल्कोहल, डाइऑल, प्रबल अम्ल, क्षार, धातु और अधिकांश अकार्बनिक यौगिक जैसे लिथियम, सोडियम, लोहा, लेड, आर्सेनिक, फ्लोरीन और बोरिक अम्ल सहित कुछ रसायनों से अच्छी तरह से बंध नहीं बनाता है।

सक्रिय कार्बन आयोडीन को बहुत अच्छी तरह से अवशोषित कर लेता है। आयोडीन क्षमता, mg/g, (एएसटीएम इंटरनेशनल D28 मानक विधि परीक्षण) कुल सतह क्षेत्रफल के सूचक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

कार्बन मोनोऑक्साइड सक्रिय कार्बन द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित नहीं होता है। यह विशेष रूप से उन लोगों के लिए चिंता का विषय होना चाहिए जो श्वासयंत्र, धूआं हुड या अन्य गैस नियंत्रण प्रणालियों के लिए फिल्टर में सामग्री का उपयोग करते हैं क्योंकि गैस मानव इंद्रियों, के लिए ज्ञानी नहीं है, और यह उपापचय, और न्यूरोटॉक्सिक के लिए विषाक्त है।

सक्रिय कार्बन द्वारा अधिशोषित सामान्य औद्योगिक और कृषि गैसों की पर्याप्त सूची ऑनलाइन पाई जा सकती है।[37]

कुछ अकार्बनिक (और समस्याग्रस्त कार्बनिक) यौगिकों जैसे हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S), अमोनिया (NH3), फॉर्मेल्डीहाइड (HCHO), मरकरी (Hg) और रेडियोधर्मी आयोडीन -131 (131I) को रसायन अवशोषण के रूप में जाना जाता है।

आयोडीन संख्या

कई कार्बन अधिमानतः छोटे अणुओं को अवशोषित कर लेते हैं। आयोडीन संख्या सक्रिय कार्बन प्रदर्शन को चिह्नित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला सबसे मौलिक पैरामीटर है। यह गतिविधि स्तर का एक माप है (उच्च संख्या सक्रियता के उच्च स्तर को इंगित करती है[38]) प्रायः mg/g (सामान्य श्रेणी 500–1200 mg/g) में रिपोर्ट किया जाता है। यह विलयन से आयोडीन का अवशोषण करके  सक्रिय कार्बन (0 से 20Å, या 2नैनोमीटर तक) की माइक्रोपोर सामग्री को मापने का एक उपाय है। यह 900 और 1100 m2/g के बीच कार्बन के सतह क्षेत्रफल के बराबर है। यह द्रव अवस्था अनुप्रयोगों के लिए मानक माप है।

आयोडीन संख्या को एक ग्राम कार्बन द्वारा मिलीग्राम आयोडीन अवशोषण के रूप में परिभाषित किया जाता है जब अवशिष्ट फ़िल्टर में आयोडीन सांद्रता 0.02 N (यानी 0.02N) होती है। मूल रूप से, आयोडीन संख्या छिद्रों में अवशोषित आयोडीन का एक माप है और, सक्रिय कार्बन में उपलब्ध छिद्र मात्रा का एक संकेत है। सामान्यतः, जल शोधन कार्बन में आयोडीन संख्या 600 से 1100 तक होती है। प्रायः इस पैरामीटर के उपयोग में कार्बन का कितना क्षय हुआ यह निर्धारित करने में किया जाता है। हालांकि, इस अभ्यास को सावधानी के साथ देखा जाना चाहिए, क्योंकि अधिशोषित वस्तु के साथ रासायनिक अंतःक्रिया आयोडीन को प्रभावित कर सकती है, जिससे गलत परिणाम मिलते हैं। इस प्रकार, कार्बन बेड की थकावट की डिग्री के माप के रूप में आयोडीन संख्या के उपयोग की सिफारिश केवल तभी की जा सकती है जब यह दिखाया गया हो कि यह अधिशोषित वस्तु के साथ रासायनिक रूप से निष्क्रिय है और प्रायः इस पैरामीटर का उपयोग उपयोग में कार्बन कितना उपयोग हुआ है यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

शीरा संख्या

कुछ कार्बन बड़े अणुओं के अवशोषण में अधिक कुशल होते हैं। शीरा संख्या या शीरा दक्षता घोल से शीरे के अवशोषण से सक्रिय कार्बन (20Å से अधिक, या 2 नैनोमीटर से अधिक) की मेसोपोरस सामग्री का एक उपाय है। एक उच्च शीरा संख्या बड़े अणुओं के उच्च अवशोषण (रेंज 95-600) को इंगित करती है। कारमेल डीपी (डिकोलाइज़िंग प्रदर्शन) शीरा संख्या के समान है। शीरा दक्षता को प्रतिशत (रेंज 40%-185%) और समानांतर शीरा संख्या (600 = 185%, 425 = 85%) के रूप में सूचित किया जाता है। यूरोपीय शीरा संख्या (रेंज 525–110) उत्तर अमेरिकी शीरा संख्या से विपरीत रूप से संबंधित है।

शीरा संख्या एक मानक शीरे के घोल के रंगहीन होने की डिग्री का एक माप है जिसे मानकीकृत सक्रिय कार्बन के खिलाफ पतला और मानकीकृत किया गया है। रंग निकायों के आकार के कारण, शीरा संख्या बड़ी अवशोषण वाली प्रजातियों के लिए उपलब्ध संभावित छिद्र मात्रा का प्रतिनिधित्व करती है। चूंकि किसी विशेष अपशिष्ट जल अनुप्रयोग में अवशोषण के लिए सभी छिद्र मात्रा उपलब्ध नहीं हो सकती है, और चूंकि कुछ अवशोषण छोटे छिद्रों में प्रवेश कर सकते हैं, यह एक विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए एक विशेष सक्रिय कार्बन के मूल्य का एक अच्छा उपाय नहीं है। प्रायः, यह पैरामीटर उनके अवशोषण की दरों के लिए सक्रिय कार्बन की एक श्रृंखला का मूल्यांकन करने में उपयोगी होता है। अवशोषण लिए समान छिद्र मात्रा वाले दो सक्रिय कार्बन को देखते हुए, उच्च शीरा संख्या वाले एक में सामान्यतः बड़े फीडर छिद्र होते हैं जिसके परिणामस्वरूप अवशोषण स्थान में अवशोषण का अधिक कुशल हस्तांतरण होता है।

टैनिन

टैनिन बड़े और मध्यम आकार के अणुओं का मिश्रण है। कार्बन मैक्रोपोर और मेसोपोरस सामग्री के साथ संयोजन करके टैनिन अवशोषित करता है। टैनिन के अवशोषण के लिए कार्बन की क्षमता प्रति मिलियन सांद्रता (200 पीपीएम-362 पीपीएम) में बताई गई है।

मेथिलीन नीला

कुछ कार्बन में मेसोपोर (20 Å से 50 Å, या 2 से 5 nm) तक की संरचना होती है जो मध्यम आकार के अणुओं को अवशोषित कर लेती है, जैसे डाई मेथिलीन नीला। मेथिलीन नीला अवशोषण g/100g (11–28 g/100g) सीमा में सूचित किया गया है।[39]

डीक्लोरीनीकरण

कुछ कार्बन का मूल्यांकन डीक्लोरीनीकरण की अर्ध आयु के आधार पर किया जाता है, जो सक्रिय कार्बन की क्लोरीन हटाने की दक्षता को मापता है। डीक्लोरीनीकरण के अर्ध आयु की लंबाई, कार्बन की गहराई है जो क्लोरीन सांद्रता को 50% तक कम करने के लिए आवश्यक है। निचले अर्ध आयु की लंबाई बेहतर प्रदर्शन का संकेत देती है।[40]

स्पष्ट घनत्व

सक्रिय कार्बन का ठोस घनत्व सामान्यतः 2000 और 2100 किग्रा/मी3 (125-130 lbs./cubic foot) के बीच होगा। हालांकि, एक सक्रिय कार्बन नमूने के एक बड़े हिस्से में कणों के बीच हवा का स्थान होगा, और इसलिए वास्तविक या स्पष्ट घनत्व कम होगा, सामान्यतः 400 से 500 किलो/मीटर3 25–31 एलबीएस/घन फुट)।[41] उच्च घनत्व अधिक मात्रा में गतिविधि प्रदान करता है और सामान्य रूप से बेहतर गुणवत्ता वाले सक्रिय कार्बन को इंगित करता है। एएसटीएम डी 2854 -09 (2014) का उपयोग सक्रिय कार्बन के स्पष्ट घनत्व को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

कठोरता/घर्षण संख्या

यह एट्रिशन के लिए सक्रिय कार्बन के प्रतिरोध का एक उपाय है। यह अपनी भौतिक अखंडता को बनाए रखने और घर्षण बलों का सामना करने के लिए सक्रिय कार्बन का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। कच्चे माल और गतिविधि स्तरों के आधार पर सक्रिय कार्बन की कठोरता में बड़े अंतर होते हैं।

राख सामग्री

ऐश (विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान) सक्रिय कार्बन की समग्र गतिविधि को कम करता है और पुनर्सक्रियन की दक्षता को कम करता है: यह मात्रा पूरी तरह से सक्रिय कार्बन (जैसे नारियल, लकड़ी, कोयला, आदि) के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल पर निर्भर है। धातु आक्साइड (Fe2O3) सक्रिय कार्बन से बाहर निकल सकता है जिसके परिणामस्वरूप रंग बदल सकता है। जल में घुलनशील राख की मात्रा कुल राख सामग्री की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण है। एक्वाइरिस्ट के लिए घुलनशील राख सामग्री बहुत महत्वपूर्ण हो सकती है, क्योंकि फेरिक ऑक्साइड शैवाल के विकास को बढ़ावा दे सकता है। भारी धातु विषाक्तता और अतिरिक्त पौधे/शैवाल विकास से बचने के लिए कम घुलनशील राख सामग्री वाले कार्बन का उपयोग समुद्री, ताजे जल की मछली और रीफ टैंक के लिए किया जाना चाहिए।

कार्बन टेट्राक्लोराइड गतिविधि

संतृप्त कार्बन टेट्राक्लोराइड वाष्प के अवशोषण द्वारा सक्रिय कार्बन की सरंध्रता का मापन।

कण आकार वितरण

एक सक्रिय कार्बन के कणों का आकार जितना महीन होगा, सतह क्षेत्र तक पहुंच उतनी ही बेहतर होगी और अवशोषण की बलगति दर उतनी तेज़ होगी। वाष्प अवस्था प्रणालियों में दबाव ड्रॉप के विरुद्ध इस पर विचार करने की आवश्यकता है, जो ऊर्जा लागत को प्रभावित करेगा। कण आकार वितरण का सावधानीपूर्वक विचार महत्वपूर्ण परिचालन लाभ प्रदान कर सकता है। हालांकि, सोने जैसे खनिजों के अवशोषण के लिए सक्रिय कार्बन का उपयोग करने के मामले में, कण का आकार 3.35–1.4 millimetres (0.132–0.055 in) की सीमा में होना चाहिए। 1 मिमी से कम आकार वाला कण सक्रिय कार्बन संदर्भ में (सक्रिय कार्बन से खनिज को अलग करना) के लिए उपयुक्त नहीं होगा।

गुणों और प्रतिक्रियाशीलता का संशोधन

अम्ल क्षार, ऑक्सीकरण-अपचयन और विशिष्ट अवशोषण विशेषताएं सतह कार्यात्मक समूहों की संरचना पर दृढ़ता से निर्भर हैं।[42]

पारंपरिक सक्रिय कार्बन की सतह अभिक्रियाशील है, जो वायुमंडलीय ऑक्सीजन और ऑक्सीजन प्लाज्मा भाप [43][44][45][46][47][48][49][50],भाप[51][52][53], कार्बन डाइआक्साइड[47] और ओजोन[54][55][56] द्वारा ऑक्सीकरण करने में सक्षम है।

तरल अवस्था में ऑक्सीकरण अभिकर्मकों की एक विस्तृत श्रृंखला (HNO3, H2O2, KMnO4) के कारण होता है[57][58][59]

ऑक्सीकृत कार्बन की सतह पर बड़ी संख्या में क्षारीय और अम्लीय समूहों के गठन के माध्यम से अवशोषण और अन्य गुण असंशोधित रूपों से काफी भिन्न हो सकते हैं।[42]

सक्रिय कार्बन को प्राकृतिक उत्पादों या बहुलक या नाइट्रोजनीकरण अभिकर्मकों के साथ कार्बन के प्रसंस्करण[60][61][62] द्वारा नाइट्रोजनीकृत किया जा सकता है।[63][64]

सक्रिय कार्बन क्लोरीन, ब्रोमिन [65] और फ्लोरीन[66]के साथ परस्पर क्रिया कर सकता है,[67][68]

अन्य कार्बन सामग्री की तरह, सक्रिय कार्बन की सतह, एक द्रव अवस्था में (प्रति) फ्लोरोपॉलीईथर पराक्साइड के साथ अभिक्रिया द्वारा या सीवीडी-विधि द्वारा फ्लोरोऑर्गेनिक पदार्थों की विस्तृत श्रृंखला के साथ फ्लोराएल्काइलेट प्राप्त किया जा सकता है।[69][70] ऐसी सामग्री विद्युत और तापीय चालकता के साथ उच्च हाइड्रोफोबिसिटी और रासायनिक स्थिरता को जोड़ती है और सुपर कैपेसिटर के लिए इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में उपयोग की जा सकती है।[71]

सल्फोनिक अम्ल कार्यात्मक समूहों को "स्टारबोन" देने के लिए सक्रिय कार्बन से जोड़ा जा सकता है जिसका उपयोग वसा अम्ल के एस्टरीकरण को चुनिंदा रूप से उत्प्रेरित करने के लिए किया जा सकता है।[72] हलोजनयुक्त पूर्ववर्तियों से ऐसे सक्रिय कार्बन का निर्माण एक अधिक प्रभावी उत्प्रेरक देता है जिसे स्थिरता में सुधार करने वाले शेष हैलोजन का परिणाम माना जाता है।[73] रासायनिक रूप से ग्राफ्टेड सुपरअम्ल साइटों –CF2SO3H के साथ सक्रिय कार्बन के संश्लेषण के बारे में बताया गया है।[74]

सक्रिय कार्बन के कुछ रासायनिक गुणों को सतह सक्रिय कार्बन द्विबंध की उपस्थिति के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है।[56][75]

पोलानी का संभावित सिद्धांत विभिन्न कार्बनिक पदार्थों के उनकी सतह पर अवशोषण विश्लेषण के लिए एक लोकप्रिय तरीका है।

अवशोषण के उदाहरण

विषमांगी उत्प्रेरण

उद्योग में रासायनिक अधिशोषण का सबसे सामान्य रूप तब होता है जब एक ठोस उत्प्रेरक गैसीय फीडस्टॉक, अभिकारक/एस के साथ अंतःक्रिया करता है। उत्प्रेरक की सतह पर अभिकारकों का अवशोषण एक रासायनिक बंध बनाता है, जो अभिकारक अणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बदल देता है और इसे ऐसी अभिक्रियाओं से गुजरने देता है जो सामान्य रूप से इसके लिए उपलब्ध नहीं होती हैं।

पुनर्सक्रियन और पुनर्जनन

विश्व का सबसे बड़ा पुनर्सक्रियन संयंत्र फेलुय, बेल्जियम में स्थित है।
रोइसेलार, बेल्जियम में सक्रिय कार्बन पुनर्सक्रियन केंद्र।

सक्रिय कार्बन के पुनर्सक्रियन या पुनर्जनन में सक्रिय कार्बन सतह पर अधिशोषक दूषित पदार्थों को हटाकर संतृप्त सक्रिय कार्बन के अवशोषण को पुनर्स्थापित करना सम्मिलित है।

तापीय पुनर्सक्रियन

औद्योगिक प्रक्रियाओं में नियोजित सबसे सामान्य पुनर्जनन तकनीक तापीय पुनर्सक्रियन है।[76] तापीय पुनर्जनन प्रक्रिया सामान्यतः तीन अवस्थाों का पालन करती है:[77]

  • अधिशोषक लगभग 105 °C (221 °F) पर शुष्क हो जाता है
  • उच्च तापमान पर अवशोषण और अपघटन (500–900 °C (932–1,652 °F)) एक निष्क्रिय वातावरण के तहत
  • ऊंचे तापमान पर एक गैर-ऑक्सीकरण गैस (भाप या कार्बन डाइऑक्साइड) द्वारा अवशिष्ट कार्बनिक गैसीकरण (800 °C (1,470 °F))

गर्मी उपचार अवस्था अवशोषण की उष्माक्षेपी प्रकृति का उपयोग करता है परिणामस्वरूप अवशोषण, आंशिक क्रैकिंग और अवशोषित कार्बनिक पदार्थ का बहुलकीकरण इत्यादि परिणाम होता है। अंतिम अवस्था का उद्देश्य पिछले अवस्था में छिद्रयुक्त संरचना में बने जले हुए कार्बनिक अवशेषों को हटाना और इसकी मूल सतह विशेषताओं को पुन: उत्पन्न करने वाली छिद्रयुक्त कार्बन संरचना को फिर से उजागर करना है। उपचार के बाद अवशोषण स्तंभ का पुन: उपयोग किया जा सकता है। प्रति अवशोषण-तापीय पुनर्जनन चक्र 5-15 wt% कार्बन बेड के बीच जल जाता है जिसके परिणामस्वरूप अवशोषण की क्षमता में कमी आती है।[78] उच्च आवश्यक तापमान के कारण तापीय पुनर्जनन एक उच्च ऊर्जा प्रक्रिया है जो इसे ऊर्जावान और व्यावसायिक रूप से महंगी प्रक्रिया दोनों बनाती है।[77]सक्रिय कार्बन के तापीय पुनर्जनन पर भरोसा करने वाले संयंत्रों को पुनर्जनन सुविधाओं को ऑनसाइट करने के लिए आर्थिक रूप से व्यवहार्य होने से पहले एक निश्चित आकार का होना चाहिए। परिणामस्वरूप, छोटे अपशिष्ट उपचार स्थलों के लिए अपने सक्रिय कार्बन कोर को पुनर्जनन के लिए विशेष सुविधाओं में भेजना सामान्य बात है।[79]

अन्य पुनर्जनन तकनीक

सक्रिय कार्बन के तापीय पुनर्जनन की उच्च ऊर्जा/लागत प्रकृति के साथ वर्तमान चिंताओं ने ऐसी प्रक्रियाओं के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए वैकल्पिक पुनर्जनन विधियों में अनुसंधान को प्रोत्साहित किया है। हालांकि कई पुनर्जनन तकनीकों का हवाला दिया गया है जो विशुद्ध रूप से अकादमिक अनुसंधान के क्षेत्र बने हुए हैं, उद्योग में तापीय पुनर्जनन प्रणालियों के कुछ विकल्पों को नियोजित किया गया है। धारा वैकल्पिक पुनर्जनन विधियां हैं

  • टीएसए (तापीय स्विंग अवशोषण) और/या पीएसए (दबाव स्विंग अवशोषण) प्रक्रियाएं: भाप का उपयोग करके संवहन (गर्मी हस्तांतरण) के माध्यम से,[80] गर्म अक्रिय गैस (सामान्यतः गर्म नाइट्रोजन (150-250 डिग्री सेल्सियस (302-482 डिग्री फारेनहाइट)),[81] या निर्वात (टीएसए और पीएसए प्रक्रियाओं को मिलाकर)[82] स्वस्थानी पुनर्जनन में
  • मेगावाट बिजली (माइक्रोवेव पुनर्जनन)[83]
  • रासायनिक और विलायक पुनर्जनन[84]
  • माइक्रोबियल पुनर्जनन[85]
  • विद्युत रासायनिक पुनर्जनन[86]
  • अल्ट्रासोनिक पुनर्जनन[87]
  • गीली हवा ऑक्सीकरण[88]


यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध