ข้อมูลเบื้องต้นของถ่านกัมมันต์
ถ่านกัมมันต์ คืออะไร
ถ่านกัมมันต์ คือ ถ่านที่มีรูพรุนสำหรับดูดจับจำนวนมาก ประกอบไปด้วยอะตอมคาร์บอนที่ยึดเกาะกันเป็นโครงสร้างซับซ้อน รูพรุนจำนวนมากในถ่านกัมมันต์เกิดขึ้นจากการเรียงตัวกันของแผ่นโครงสร้างอะตอมคาร์บอน เรียงตัวระเกระกะไม่เป็นระเบียบ แผ่นโครงสร้างเหล่านี้มีการยึดติดกันด้วยพันธะเคมี แต่เป็นไปแบบประปราย บางส่วนมีการยึดเกาะกัน บางส่วนก็ไม่ได้ยึดติดกัน จึงเกิดเป็นช่องว่างที่ห่างกันของแผ่นโครงสร้างเหล่านี้ เป็นช่องว่างเล็กบ้างใหญ่บ้าง ซอกเล็กซอกน้อยจำนวนมากมาย จึงกลายเป็นโครงสร้างของรูพรุนจำนวนมากมาย
ถ่านกัมมันต์ผลิตขึ้นจากกะลามะพร้าว, ถ่านหิน, ไม้, เมล็ดพืช และวัสดุจำพวกที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ การผลิตถ่านกัมมันต์จากวัสดุเหล่านี้ทำได้ทั้งแบบใช้สารเคมีหรือใช้ไอน้ำอุณหภูมิสูง
โครงสร้างที่เป็นรูพรุนในเนื้อถ่านกัมมันต์ทำให้เกิดการแยกสารปนเปื้อนทั้งหลายออกจากแก๊สและของเหลวได้ โดยกลไกที่เรียกว่าการดูดจับ โครงสร้างรูพรุนเหล่านี้เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้ถ่านกัมมันต์มีประสิทธิภาพในการดูดจับได้
การดูดจับ
การดูดจับเกิดขึ้นจากการเกาะตัวหรือยึดติดกันของอะตอมไอออนและโมเลกุลต่างๆ จากแก๊สหรือของเหลวหรือสารละลาย มาดูดติดกับพื้นผิวของถ่านกัมมันต์ การเป็นรูพรุนของถ่านกัมมันต์เกิดเป็นพื้นที่ผิวมากมายมหาศาล ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เกิดการดูดจับ การดูดจับเกิดขึ้นในรูพรุนที่มีขนาดใหญ่กว่าขนาดของโมเลกุลที่จะถูกดูดจับอยู่เล็กน้อย ซึ่งเรื่องนี้เป็นสิ่งสำคัญอย่างมากในการเลือกโมเลกุลที่จะดูดจับให้เหมาะสมกับขนาดรูพรุนของถ่านกัมมันต์ โมเลกุลที่จะดูดจับนี้ จะถูกดูดจับและกักเก็บไว้ในรูพรุนที่อยู่ลึกๆข้างในเนื้อถ่านกัมมันต์ การดูดจับและ เกาะรวมตัวกันบนพื้นผิวรูพรุนเกิดขึ้นโดยการใช้แรงดึงดูดแบบ Van Der Waals หรือการดูดจับด้วยแรงชนิดอื่น
ถ่านกัมมันต์ชนิดต่างๆ
ถ่านกัมมันต์แบ่งชนิดหลักๆได้ 3 ชนิด ได้แก่ ชนิดเกล็ด ชนิดผง และชนิดอัดขึ้นรูป(แบบไส้ดินสอ) ในแต่ละชนิดก็มีหลายขนาด ประเภทของงานที่ต้องการใช้จะเป็นตัวกำหนดขนาดและชนิดของถ่านกัมมันต์
ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ด
ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ด มีขนาดเม็ดหลายขนาดแตกต่างกันเกิดขึ้นจากการบดและการร่อนคัดขนาด มีขนาดตั้งแต่ 0.2 มม. จนถึง 5 มม. ถ่านชนิดเกล็ดมีข้อได้เปรียบกว่าชนิดผง เรื่องมีความแข็งของเม็ดถ่านและใช้งานได้ในระยะยาวกว่าชนิดผง ไม่สกปรก เปรอะเปื้อนในการนำไปใช้งาน สามารถกรองแก๊ซหรือของเหลวปริมาณมากๆด้วยประสิทธิภาพแน่นอน และสามารถนำกลับมาฟื้นฟูสภาพ เพื่อนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลาย ๆ ครั้ง ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ดที่ใช้ในการบำบัดของเหลวหรือแก๊ซ สามารถใช้ได้ทั้งระบบสารกรองอยู่นิ่งกับที่ หรือสารกรองที่หมุนเวียนเคลื่อนที่ในระบบ
ในการกรองของเหลว ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ด จะถูกใส่ไว้ในเครื่องกรองและให้ของเหลวไหลผ่านไป ใช้ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ดสำหรับกรองผลิตภัณฑ์ปริมาณมากแบบต่อเนื่อง ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ดมีแรงดันต้านทานของชั้นถ่านที่เหมาะสมเพียงพอในการใช้กรองแก๊ซ
ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ด สามารถนำมาฟื้นฟูสภาพเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายครั้ง
ถ่านกัมมันต์ชนิดผง
โดยทั่วไปถ่านกัมมันต์ชนิดผง ชนิดหยาบและชนิดละเอียดมีขนาดรูพรุนระหว่าง 5-150 อังสตรอม ข้อดีของถ่านกัมมันต์ผงคือ ขบวนการใช้งานมีต้นทุนน้อยและมีความยืดหยุ่นในการปรับเปลี่ยนขบวนการใช้งานได้ ปริมาณการใช้ถ่านกัมมันต์ผงสามารถเพิ่มหรือลดได้แปรไปตามสะภาวะการเปลี่ยนแปลงของระบบ ถ่านกัมมันต์ชนิดผงส่วนใหญ่ใช้งานกับของเหลว โดยผสมลงในของเหลวนั้น และเมื่อมีการดูดซับแล้วจึงแยกถ่านกัมมันต์ชนิดผงออกโดยวิธีตกตะกอนและการกรองแยกออกมา โดยทั่วไปจะใช้ถ่านกัมมันต์ผงเป็นครั้งๆในขบวนการและสามารถเพิ่มเติมปริมาณการใช้ได้ง่ายรวมทั้งแยกเอาถ่านออกได้ง่ายๆ ผงถ่านที่เปียกหรืออิ่มตัวแล้วไม่สามารถนำมาฟื้นฟูสภาพได้ แต่กำจัดได้โดยการเผาหรือฝังกลบ
ถ่านกัมมันต์ชนิดอัดขึ้นรูป
ถ่านกัมมันต์ชนิดนี้มีลักษณะเป็นทรงกระบอกมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1-5 มม. การอัดขึ้นรูปและการใช้วัสดุในการอัดมีผลทำให้ถ่านกัมมันต์มีความแข็ง เหมาะกับการใช้งานหนัก ถ่านกัมมันต์ชนิดไส้ดินสอมีแรงดันต้านทานต่ำ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญที่พิจารณาใช้กับงานของแก๊ซ การจำหน่ายมุ่งไปที่งานประเภท การนำสารละลายชนิด Solvent กลับมาใช้ซ้ำใหม่ ( Solvent Recovery) การฟอกอากาศให้สะอาด และใช้ในอุปกรณ์ควบคุมการระเหยของน้ำมันรถยนต์ ซึ่งเป็นงานที่ต้องการปริมาตรความจุของการดูดซับสูงมาก แรงดันต้านทานต่ำ และมีความทนทานของเม็ดถ่าน ใช้ได้ยาวนานเท่าอายุการใช้งานของรถยนต์
