Cara Memilih Karbon Aktif untuk Pengolahan Air

Apa itu Karbon Aktif?

Karbon aktif adalah jenis bahan karbon mikrokristalin yang terbuat dari bahan mentah yang mengandung karbon-. Ini menampilkan penampilan hitam, struktur pori internal yang sangat berkembang, luas permukaan spesifik yang besar dan kapasitas adsorpsi yang kuat, dan banyak digunakan sebagai adsorben, katalis atau pembawa katalis.

Berdasarkan sumber bahan bakunya, karbon aktif dapat dikategorikan menjadi karbon aktif-berbasis kayu, karbon aktif cangkang kacang, karbon aktif tulang/darah hewan, karbon aktif berbasis mineral-, karbon aktif resin sintetik, karbon aktif karet/plastik, karbon aktif hasil regenerasi, dll. Di antara seri cangkang kacang,Karbon Aktif Batok Kelapa untuk Pengolahan Airmenonjol karena mikroporinya yang melimpah dan kinerja pengolahan air yang stabil. Berdasarkan bentuk fisiknya, karbon ini dibagi menjadi karbon aktif bubuk, granular, granular tidak beraturan, silindris, bulat, dan berserat. Banyak proyek pengolahan air mengadopsi tipe granular dan melaksanakannyaPenyaringan air karbon aktif granularuntuk menghilangkan polutan organik dan kroma secara efisien.

Karbon aktif memiliki aplikasi yang sangat luas yang mencakup hampir semua sektor ekonomi nasional dan skenario kehidupan sehari-hari, termasuk pemurnian air, ekstraksi emas, penghilangan warna gula, penyulingan injeksi farmasi, pemurnian darah, pemurnian udara, perlindungan keselamatan pribadi dan banyak lagi.

 

 

Komposisi dan Pembuatan Karbon Aktif

Bahan karbon aktif mengacu pada karbon amorf yang diproses melalui perlakuan khusus. Ia memiliki luas permukaan spesifik yang besar dan kapasitas adsorpsi yang sangat baik untuk zat anorganik/organik dan partikel koloid dalam fase gas dan cair. Varietas utama meliputi Karbon Aktif (AC) dan Serat Karbon Aktif (ACF).

Sebagai adsorben berperforma tinggi-, kinerjanya yang luar biasa berasal dari karakteristik struktur permukaan dan sifat kimia permukaan yang unik. Karbon aktif memiliki sifat kimia yang stabil, kekuatan mekanik yang tinggi, tahan asam/alkali/panas, tidak larut dalam air dan pelarut organik, dan dapat didaur ulang. Ini telah banyak diadopsi dalam industri kimia, perlindungan lingkungan, pengolahan makanan, metalurgi, penyulingan farmasi, perlindungan kimia militer dan bidang lainnya. Saat ini, karbon aktif yang dimodifikasi banyak digunakan dalam pengolahan air limbah dan pengendalian polusi udara, sehingga menunjukkan prospek yang menjanjikan untuk perbaikan lingkungan.

Lebih dari 80%-90% karbon aktif terdiri dari unsur karbon, yang menyebabkan sifat adsorpsi hidrofobiknya. Selain karbon, ia mengandung dua jenis pengotor:

• Unsur-unsur yang terikat secara kimia: terutama oksigen dan hidrogen. Residu ini berasal dari karbonisasi yang tidak sempurna, atau unsur asing non-karbon yang terikat secara kimia pada permukaan karbon selama aktivasi. Misalnya, oksidasi permukaan terjadi pada aktivasi uap.
• Kandungan abu: fraksi anorganik dari karbon aktif.

Hampir semua bahan organik kaya karbon-dapat berfungsi sebagai bahan baku karbon aktif, seperti batu bara, kayu, tempurung kelapa, cangkang kenari, cangkang aprikot, cangkang jujube, dll. Bahan baku karbon ini diubah menjadi karbon aktif melalui pirolisis di dalam tungku aktivasi pada suhu tinggi dan tekanan tertentu. Selama aktivasi, luas permukaan spesifik yang sangat besar dan jaringan pori yang kompleks secara bertahap terbentuk, tempat terjadinya reaksi adsorpsi. Ukuran pori memberikan karbon aktif kinerja adsorpsi selektif, karena molekul besar tidak dapat memasuki pori-pori yang lebih kecil dari ukuran molekulnya sendiri. Seperti produk kulit-kacang pada umumnya,Karbon Aktif Batok Kelapa untuk Pengolahan Airdiproduksi dengan aktivasi uap tempurung kelapa, membentuk-pori-pori mikro yang berkembang dengan baik, ideal untuk menghilangkan sisa-sisa organik.

Karbon aktif adalah adsorben hidrofobik yang dihasilkan melalui-karbonisasi suhu tinggi dan aktivasi bahan baku berbasis karbon-. Mikropori yang melimpah memberikan area permukaan spesifik yang sangat-besar, memungkinkan penghilangan warna, bau, sebagian besar polutan organik, dan zat anorganik tertentu (termasuk logam berat beracun) secara efektif dalam limbah sekunder.

 

Prinsip Kerja Karbon Aktif

 

1. Prinsip Filtrasi

Filter karbon aktif mencegat polutan tersuspensi dalam air, dan padatan tersuspensi yang terperangkap mengisi rongga di antara partikel karbon. Ukuran pori dan porositas lapisan filter membesar seiring dengan meningkatnya ukuran partikel karbon. Karbon aktif yang lebih kasar memberikan ruang yang lebih besar untuk penyimpanan padatan tersuspensi, meningkatkan kapasitas filtrasi, kapasitas menahan kotoran, dan total volume intersepsi polutan. Seluruh logika operasiPenyaringan air karbon aktif granularbergantung pada mekanisme ganda intersepsi fisik dan adsorpsi permukaan.

Pori-pori yang lebih besar memungkinkan padatan tersuspensi menembus lebih dalam ke lapisan karbon rendah. Dengan ketebalan filter yang memadai, lebih banyak kontaminan yang dapat terperangkap, sehingga memberikan pengaruh penuh terhadap kinerja intersepsi lapisan tengah dan bawah serta meningkatkan kapasitas sistem menahan polutan secara keseluruhan.

Secara teoritis, kapasitas intersepsi padatan tersuspensi berasal dari total luas permukaan karbon aktif. Pada kecepatan aliran rendah, penyaringan mendominasi penyaringan; pada kecepatan aliran tinggi, adsorpsi permukaan partikel karbon memimpin. Total luas permukaan partikel karbon yang lebih besar menghasilkan daya rekat yang lebih kuat pada padatan tersuspensi dalam air.

 

2. Prinsip Adsorpsi

Berdasarkan gaya antarmolekul antara karbon aktif dan molekul polutan, adsorpsi terbagi dalam dua kategori: adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia (disebut juga adsorpsi aktif).

• Adsorpsi fisik: didorong oleh gaya Van der Waals atau tarikan elektrostatik. Kekuatan adsorpsi terutama bergantung pada sifat fisik karbon, hampir tidak dipengaruhi oleh komposisi kimianya. Gaya Van der Waals lemah dan hanya menimbulkan sedikit perubahan struktural pada polutan, serupa dengan kondensasi. Polutan mempertahankan sifat kimia aslinya setelah adsorpsi fisik.
• Adsorpsi kimia: didorong oleh ikatan kimia, sebanding dengan reaksi kimia dengan perubahan struktural yang parah pada molekul polutan. Ini melibatkan pembagian atau transfer elektron daripada polarisasi lemah, dan merupakan proses yang tidak dapat diubah. Perbedaan mendasar antara adsorpsi fisika dan kimia terletak pada gaya pembentukan ikatan adsorpsi.

Adsorpsi adalah proses eksotermik dimana molekul polutan menempel pada permukaan padat dengan energi bebas tereduksi, melepaskan panas adsorpsi. Gaya divergen menyebabkan perbedaan panas adsorpsi, laju, energi aktivasi, selektivitas suhu, jumlah lapisan adsorpsi dan spektrum adsorpsi antara adsorpsi fisik dan kimia.

Teknologi adsorpsi karbon aktif telah diterapkan untuk pemurnian dan penghilangan warna dalam industri farmasi, kimia dan makanan selama beberapa dekade, dan diadopsi untuk pengolahan air limbah industri sejak tahun 1970an. Produksi praktis memverifikasi kinerja adsorpsi yang luar biasa untuk melacak polutan organik dalam air, memberikan efek pengolahan yang luar biasa pada pencetakan & pencelupan, zat warna, pemrosesan makanan, dan air limbah kimia organik. Ini secara unik menghilangkan bahan organik yang diwakili oleh BOD dan COD, termasuk pewarna sintetis, surfaktan, fenol, benzena, organoklorin, pestisida, dan produk petrokimia. Oleh karena itu, adsorpsi karbon aktif telah menjadi salah satu proses pengolahan sekunder dan tersier utama untuk air limbah industri.

Adsorpsi adalah fenomena antarmuka lambat yang berkorelasi dengan tegangan permukaan dan variasi energi permukaan. Dua kekuatan pendorong memicu adsorpsi: tolakan pelarut air terhadap zat hidrofobik, dan tarikan afinitas antara adsorben padat dan zat terlarut. Adsorpsi air limbah umumnya merupakan efek gabungan dari kedua gaya.

Kapasitas adsorpsi ditentukan langsung oleh luas permukaan spesifik karbon aktif dan struktur pori. Jenis karbon harus dipilih melalui uji kualitas air sesuai dengan karakteristik air limbah; karbon dengan pori-pori transisi yang melimpah lebih disukai untuk mencetak dan mewarnai air limbah. Faktor lain yang mempengaruhi antara lain:

• Kadar abu: abu yang lebih rendah sama dengan kinerja adsorpsi yang lebih baik;
• Tingkat kecocokan antara ukuran molekul adsorbat dan diameter pori karbon: kecocokan ukuran yang lebih dekat memfasilitasi adsorpsi;
• Konsentrasi adsorbat: kapasitas adsorpsi meningkat dalam kisaran konsentrasi tertentu;
• Suhu air dan nilai pH: kapasitas adsorpsi menurun seiring dengan meningkatnya suhu air.

 

 

Sifat Karbon Aktif

 

1. Properti Adsorpsi

Adsorpsi karbon aktif menghilangkan bahan organik terlarut, deterjen sintetis, mikroorganisme, virus, dan sebagian logam berat dengan menjebak kontaminan pada permukaan karbon berpori, sekaligus mewujudkan dekolorisasi, penghilang bau, dan pemurnian udara.

Karbon aktif terdiri dari butiran karbon kecil dengan luas permukaan besar dan pori-pori mikro kapiler di dalamnya. Kapiler memiliki kapasitas adsorpsi yang kuat. Kontak penuh antara permukaan karbon dan pengotor gas/cair menyebabkan adsorpsi dan pemurnian.

Metode BET adalah satu-satunya standar yang dapat diandalkan untuk pengujian luas permukaan tertentu, sementara banyak instrumen dalam negeri hanya mendukung metode perbandingan langsung. BET-titik berfungsi sebagai standar pengujian global terpadu, yang didokumentasikan dalam Standar Nasional Tiongkok GB/T 19587-2004: Penentuan Luas Permukaan Spesifik Padatan dengan Adsorpsi Gas Menggunakan Prinsip BET.

Pengukuran luas permukaan tertentu memerlukan waktu-memakan waktu; sampel tertentu mungkin memerlukan waktu satu hari penuh untuk diuji. Peralatan non-otomatis memerlukan-pengawasan operator penuh waktu, dengan kesalahan pengoperasian kecil yang menyebabkan kegagalan pengujian dan membuang-buang jam kerja. Penganalisis luas permukaan spesifik F-Sorb 2400 sepenuhnya mendukung pengukuran BET (kompatibel dengan metode perbandingan langsung). Ini adalah satu-satunya perangkat pengujian luas permukaan spesifik yang cerdas dan otomatis di Tiongkok, yang memiliki konsistensi internasional yang tinggi, hasil pengujian yang stabil, kesalahan manusia yang minimal, dan akurasi data yang unggul.

 

2. Sifat Kimia

Karbon aktif bergantung pada adsorpsi fisik dan kimia, yang ditentukan bersama oleh struktur pori dan komposisi kimia.

Selain karbon, karbon aktif mengandung sejumlah kecil gugus fungsi oksigen dan hidrogen yang terikat secara kimia, termasuk gugus karbonil, karboksil, fenolik, lakton, kuinon, dan eter. Oksida permukaan dan kompleksnya berasal dari turunan bahan mentah atau reaksi dengan udara/uap selama dan setelah aktivasi; sulfida permukaan dan klorida kadang-kadang juga dapat terbentuk. Mineral dari bahan mentah terkonsentrasi menjadi abu selama aktivasi, terutama garam logam alkali dan alkali tanah seperti karbonat dan fosfat.

 

3. Sifat Mekanik

• Ukuran partikel: diukur melalui penyaringan saringan standar untuk menghitung massa yang tertahan dan lolos setiap saringan untuk analisis distribusi ukuran partikel.
• Kepadatan curah semu: massa karbon aktif per satuan volume termasuk volume pori internal dan volume rongga antar{0}}partikel.
• Kepadatan partikel: massa karbon aktif per satuan volume termasuk volume pori internal tetapi tidak termasuk volume rongga antar partikel.
• Kekerasan: ketahanan terhadap fragmentasi.
• Ketahanan terhadap abrasi: kinerja-anti aus.

Sifat mekanik secara langsung mempengaruhi efek aplikasi: kepadatan menentukan volume tangki; kehalusan bubuk berdampak pada filtrasi; distribusi ukuran karbon granular mengatur ketahanan fluida dan penurunan tekanan; ketahanan fragmentasi mempengaruhi masa pakai dan efisiensi regenerasi karbon limbah.

 

Klasifikasi Karbon Aktif

 

1. Berdasarkan Bahan Baku

• Karbon aktif-berbasis kayu
• Karbon aktif tulang/darah hewan
• Karbon aktif-berbasis mineral
• Karbon aktif bahan baku lainnya
• Karbon aktif yang diregenerasi

 

2. Berdasarkan Proses Manufaktur

• Karbon aktif secara kimia (karbon kimia)
• Karbon aktif secara fisik (karbon fisik)
• Gabungan karbon aktif kimia-fisik / fisik-kimia

 

3. Berdasarkan Bentuk Fisik

Karbon aktif bubuk, karbon aktif granular, karbon aktif granular tidak beraturan, karbon aktif silinder, karbon aktif bulat, dan karbon aktif berbentuk-khusus lainnya.

 

4. Berdasarkan Ukuran Pori

• Makropori: diameter pori Lebih besar dari atau sama dengan 1000 Å
• Pori-pori transisi: diameter pori 20 ~ 1000 Å
• Mikropori: diameter pori Kurang dari atau sama dengan 20 Å Mikropori menyumbang sebagian besar luas permukaan spesifik karbon aktif.

 

5. Berdasarkan Kategori Bahan Baku

• Karbon aktif-berbasis kayu: dibuat dari serpihan kayu, arang, dll.
• Karbon aktif cangkang kacang: dibuat dari tempurung kelapa, cangkang kenari, cangkang aprikot, dll.
• Karbon aktif berbasis-batubara: dibuat dari lignit, gambut, batubara bitumen, antrasit, dll.
• Karbon aktif berbasis minyak bumi: misalnya, karbon aktif berbentuk bola berbasis pitch yang terbuat dari pitch
• Karbon aktif yang diregenerasi: karbon limbah yang diaktifkan kembali

 

Jenis karbon aktif ini dimurnikan dari-arang dan serpihan kayu berkualitas tinggi melalui kombinasi proses aktivasi fisik dan kimia. Bubuk hitam, tidak-beracun dan tidak berbau, dengan-pori-pori yang berkembang dengan baik dan tidak ada-zat yang larut dalam air yang berbahaya bagi kualitas air. Ini memiliki kapasitas adsorpsi yang kuat, dekolorisasi yang sangat baik dan kecepatan filtrasi yang cepat. Ini secara efektif menyerap zat berbahaya molekuler besar dan kecil dalam fase cair, banyak diterapkan pada limbah domestik, air limbah kimia, air limbah medis, air limbah kota dan badan air lainnya, dengan kinerja luar biasa dalam dekolorisasi, penghilang bau dan pengurangan COD.

 

 

Karakteristik Karbon Aktif-Berkualitas Tinggi

Karbon aktif premium harus memiliki kapasitas adsorpsi yang besar, masa pakai yang lama, kekuatan mekanik yang tinggi, kadar abu yang rendah, pencucian balik yang mudah, dan kualitas limbah yang stabil. Ini menghilangkan bau aneh, meningkatkan kroma, dan mencapai tingkat penghilangan tinggi polutan air beracun termasuk klorin, fenol, merkuri, timbal, arsenik, klorida, deterjen, pestisida, dan pupuk kimia.

 

Indikator Teknis Inti

• Ukuran partikel (10~24 mesh, 2.0~0.8mm): Lebih besar dari atau sama dengan 95% Catatan: Partikel yang lebih kecil memberikan luas permukaan spesifik yang lebih besar dan adsorpsi yang lebih baik, namun menghasilkan kehilangan dan debu yang lebih tinggi.
• Angka yodium: Lebih besar atau sama dengan 1000 mg/g Catatan: Angka yodium yang lebih tinggi menunjukkan kapasitas adsorpsi yang lebih kuat.
• Luas permukaan spesifik: 1000–1200 m²/g Catatan: 1 gram karbon aktif terbentang pada 1000 meter persegi luas dinding pori. Kinerja adsorpsi tergantung pada tingkat perkembangan pori.
• Kekuatan dekolorisasi metilen biru: Lebih besar dari atau sama dengan 10 mL/g Catatan: Mewakili kemampuan dekolorisasi.
• Ketahanan abrasi: Lebih besar atau sama dengan 95% Catatan: Ketahanan abrasi yang lebih tinggi berarti kualitas karbon yang unggul.
• Kerugian pengeringan: Kurang dari atau sama dengan 10% Catatan: Mewakili kadar air; nilai yang lebih rendah menunjukkan kualitas yang lebih baik.
• Residu pembakaran (kadar abu): Kurang dari atau sama dengan 3% Catatan: Kadar abu yang lebih rendah menunjukkan kualitas yang lebih baik.
• Kepadatan curah: 0,48–0,55 g/mL Catatan: Kepadatan curah yang lebih rendah umumnya menghasilkan kapasitas adsorpsi yang lebih kuat.

 

Terima kasih banyak telah membaca sampai akhir! Kemungkinan besar Anda telah memperoleh pemahaman tentang penerapan karbon aktif dalam pengolahan air. Sebagai perusahaan yang berpengalaman selama 27 tahun dalam memproduksi karbon aktif, kami menawarkan rangkaian produk karbon aktif untuk pengolahan air yang dapat Anda pilih. Jangan ragu untuk menghubungi kami kapan saja dan kami akan memberi Anda layanan online 24 jam.

Hubungi sekarang