بی کربنات سدیم و کربن اکتیو دو ماده بسیار پرکاربرد در جهان شیمی هستند که اغلب به عنوان تصفیه کننده مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد در صنایع غذایی، دارویی و تولید خوراک دام استفاده می شوند.

بخش زیادی از بی کربنات سدیم تولیدی، مربوط به مصارف خانگی مثل تهیه خمیر مایه برای پخت و پز و همچنین به عنوان پاک کننده های خانگی است. این ترکیب در پزشکی به عنوان اکسپکتورانت و برای درمان سوزش سر دل مورد استفاده قرار می گیرد. کربن اکتیو نیز به عنوان یکی از مواد شیمیایی آزمایشگاهی بسیار پرکاربرد، در طیف گسترده ای برای مصارف صنعتی و خوراکی مثل تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه آب زیرزمینی و شهری، جذب گازهای نیروگاهی، دفن زباله و بازیافت فلزات گران بها استفاده می شود.

بی کربنات سدیم

بی کربنات سدیم که با نام آیوپاک سدیم هیدروژن کربنات یا جوش شیرین شناخته می شود یک ترکیب شیمیایی پرکاربرد است و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. فرمول مولکولی این ماده NaHCO3 است و به عنوان بافر کننده، خنثی کننده، منبع CO2 و به یک کاتالیزور در فرآیندهای متعدد عمل می کند. شایان ذکر است که کپسول های آتش نشانی نیز اغلب از بی کربنات سدیم برای خاموش کردن شعله های آتش استفاده می کنند.

کاربرد بی کربنات سدیم

خاموش کننده های شیمیایی خشک به طور معمول حاوی گرید ریز بی کربنات سدیم هستند. این ترکیب در دمای بالا تجزیه شده و دی اکسید کربن آزاد می کند. دی اکسید کربن براساس ویژگی های خود، اکسیژن در دسترس برای ادامه آتش سوزی را کاهش می دهد و در فرآیند اطفاء سریع حریق حائز اهمیت است.

بی کربنات سدیم در صنایع غذایی مثل پخت نان و شیرینی و در صنایع شیمیایی مثل تولید رنگ، پلاستیک های فوم، معرف های فلوریک، تولید لاستیک کف، چرم سازی (دباغی)، صنایع نساجی (تمامی پارچه های ابریشمی و نخی) و صنعت پزشکی و داروسازی برای تولید دارو، مکمل های فعال بیولوژیکی و همودیالیز مورد استفاده قرار می گیرد.

بی کربنات سدیم یک ترکیب حیاتی در فرآیند تصفیه گازهای دودکش است. اسکرابرهای گاز خشک از گرید ریز بیکربنات سدیم برای واکنش با آلاینده های اسیدی و گوگردی استفاده می کنند. این ترکیب یکی از کارآمدترین جاذب های خشک برای تصفیه گازهای دودکش است.

در صنعت حفاری بیکربنات سدیم برای تصفیه شیمیایی گل حفاری زمانی که با یون های کلسیم سیمان یا آهک آلوده می شوند، کاربرد دارد. این ماده شیمیایی با یون های کلسیم واکنش می دهد تا رسوب کلسیم بی اثری تولید کند که می تواند از سیستم حذف شود.

گرید مصرفی بی کربنات سدیم متناسب با زمینه مصرف آن متفاوت است. به عنوان مثال فرمولاسیون دارویی به بیکربنات سدیم با سطوح بالایی از خلوص نیاز دارند. بی کربنات سدیم به عنوان یک ماده فعال دارویی یا به عنوان یک ماده کمکی در فرمولاسیون داروها برای اجرای فرآیندهایی از جمله تنظیم PH استفاده می شود. همچنین به طور گسترده ای به عنوان یک عامل بافر کننده در آنتی اسیدها، محلول های دیالیز و قرص های جوشان استفاده می شود.

کربن اکتیو

کربن‌ اکتیو شکل‌ فرآوری ‌شده کربن است . تخلخل بسیار توسعه ‌یافته، مساحت سطحی بزرگ از ۵۰۰ تا ۳۰۰۰ متر مربع در گرم، ویژگی ‌های متغیر شیمی سطحی و درجه واکنش ‌پذیری بالا از مهمترین ویژگی های کربن‌ اکتیو  هستند.

تولید کربن اکتیو

پیش سازهای کربن فعال یا منشا گیاهی دارند (مانند چوب و پوسته نارگیل) یا از مواد گیاهی تخریب شده و زغال شده (مانند ذغال سنگ نارس، زغال سنگ) به دست می آیند. مواد پایه معمول برای ساخت کربن اکتیو پوسته نارگیل، زغال سنگ یا چوب است. محصولات جانبی کشاورزی نیز به عنوان منبع بسیار مهمی برای تولید کربن فعال در نظر گرفته می شوند زیرا تجدید پذیر و کم هزینه هستند.

کربن‌ اکتیو اکثر اوقات توسط یک فرآیند دو مرحله ‌ای یعنی کربونیزاسیون و سپس فعال ‌سازی تولید می‌ شود. در مرحله اول غنی ‌سازی محتوای کربن و ایجاد تخلخل اولیه انجام شده و مرحله دوم به تقویت ساختار منافذ کمک می ‌کند. کربن‌ های فعال ممکن است با فعال ‌سازی فیزیکی (با بخار یا گاز (CO2 یا فعال‌ سازی شیمیایی توسط واکنش ‌های شیمیایی قوی مانند ZnCl2، H3PO4  و هیدروکسیدهای فلزات قلیایی مانند NaOH و KOH  تولید شوند. کربن‌ های فعال شیمیایی دارای پایداری حرارتی خوب، ساختار متخلخل مشخص و سطح داخلی و حجم متخلخل بزرگ هستند.

کاربرد کربن اکتیو

کربن اکتیو که ذغال فعال یا کربن فعال نیز نامیده می شود به دلیل مساحت سطحی بالا، ساختار متخلخل (میکرو، مزو و ماکرو) و درجه واکنش پذیری بالایی که دارد برای تصفیه، کلر زدایی، بوزدایی و رنگ زدایی در کاربردهای مایع و بخار استفاده می شود.

کربن‌های فعال شده جاذب ‌های مقرون به صرفه ای برای بسیاری از صنایع مانند تصفیه آب، محصولات غذایی، آرایشی و بهداشتی، خودروسازی، تصفیه گاز صنعتی، نفت و بازیافت فلزات گرانبها مانند طلا هستند.

کربن اکتیو اشباع شده همچنین برای تصفیه گازهای دودکش در نیروگاه های تولید زغال سنگ و سایر برنامه های کنترل آلودگی هوا استفاده می شود. کربن فعال را می توان به طور خاص برای حذف گازهای اسیدی، آمونیاک و آمین ها، آلدئیدها، ید رادیواکتیو، جیوه و گازهای معدنی مانند آرسین و فسفین اشباع کرد. به عنوان مثال کربن آغشته به اکسید فلزی، گازهای معدنی از جمله HCN، H2S، فسفین و آرسین را هدف قرار می دهد.

انواع زغال فعال

کربن‌های فعال به روش‌ های مختلفی طبقه ‌بندی می ‌شوند، اگرچه می ‌توان یک طبقه ‌بندی کلی بر اساس ویژگی ‌های فیزیکی انجام داد که آنها را به کربن فعال پودری، کربن فعال دانه‌ ای، کربن فعال اکسترود شده، کربن اشباع شده، کربن پوشش ‌داده شده پلیمری و غیره دسته بندی می کند.

کربن‌ های فعال پودری مستقیما به واحدهای فرآیند اضافه می ‌شوند، کربن ‌های دانه‌ بندی شده برای بو زدایی و جداسازی اجزا در سیستم‌ های جریان دار، کربن‌ های فعال اکسترود شده عمدتا برای کاربردهای فاز گاز و کربن ‌های اشباع‌ شده برای کاربردهای خاص در کنترل آلودگی هوا و پلیمر استفاده می ‌شوند.

اشباع سطحی کربن اکتیو از طریق توزیع مواد شیمیایی ریز و ذرات فلزی بر روی سطوح داخلی منافذ صورت گرفته و به عبارت دیگر، آن را از نظر شیمیایی اصلاح می کند. این فرآیند به میزان زیادی ظرفیت جذب کربن را از طریق هم افزایی بین مواد شیمیایی و کربن افزایش می دهد و روشی مقرون به صرفه برای حذف ناخالصی ‌ها از جریان ‌های گاز ارائه می ‌دهد.