كيفية قياس الامتزاز في تجربة الفحم النشط؟

يُعد إجراء تجربة على الكربون المنشط لقياس الامتزاز وسيلة عملية لتقييم أداء أنواع مختلفة من الكربون المنشط. سواء كنت تقوم بالاختبارات لتنقية الهواء والماء أو لمهمات محددة مثل إزالة التلوين، فإن معرفة كيفية قياس الامتزاز بدقة تضمن نتائج موثوقة. تتطلب تجربة الكربون المنشط معدات بسيطة وإجراءات دقيقة واهتماماً بالتفاصيل. سيُطلعك هذا المقال على الطرق الرئيسية والخطوات والنصائح لقياس الامتزاز بشكل فعّال في تجربة الكربون المنشط، مع أمثلة من الواقع العملي لتسهيل متابعة الإجراء.

قبل بدء تجربة الفحم المنشط لقياس الامتزاز، يكون التحضير السليم أمرًا أساسيًا. أولاً، اختر نوع الفحم المنشط المناسب بناءً على هدف اختبارك. بالنسبة لاختبارات امتزاز الغاز، استخدم الفحم المنشط العسلي أو الأسطواني لأنه مصمم لتنقية الهواء. أما بالنسبة لاختبارات إزالة لون السوائل أو تنقيتها، فإن الفحم المنشط المسحوق يكون أكثر ملاءمة نظرًا لسرعة امتزازه العالية. وقد اختار مختبر بحثي يختبر كفاءة تنقية الهواء استخدام فحم مactivo عسلي، في حين استخدم مختبر آخر يختبر إزالة لون المياه فحمًا مactivo مسحوقًا. ثانيًا، قم بإعداد الملوث المستهدف. بالنسبة لامتزاز الغاز، قد تستخدم مركبات عضوية متطايرة مثل الفورمالدهيد أو البنزين. وبالنسبة لامتزاز السوائل، تشمل الخيارات الشائعة محاليل الصبغات أو المركبات العضوية. ثالثًا، جمع المعدات اللازمة مثل الحاويات الزجاجية وأجهزة الاستشعار والميزان والمحركات. قم بمعايرة الأجهزة مثل أجهزة الاستشعار أو أجهزة الطيف لضمان الدقة. فقد تجاهل مختبر جامعة عملية المعايرة في تجربة الفحم المنشط وحصل على بيانات امتزاز غير متسقة، مما أدى إلى إجراء اختبارات متكررة.

توجد عدة طرق موثوقة لقياس الامتزاز في تجربة الفحم المنشط. الطريقة الوزنية بسيطة وتُستخدم على نطاق واسع، وتشمل وزن الفحم المنشط قبل وبعد التجربة، حيث يدل الفرق في الوزن على كمية الملوثات التي تم امتصاصها. استخدم فريق بحثي هذه الطريقة في تجربة فحم منشط باستخدام فحم منشط أسطواني، ووجد أنها تمتص 0.8 غرام من المركبات العضوية المتطايرة لكل 10 غرامات من الفحم. أما الطريقة الطيفية الضوئية فهي مناسبة لاختبارات الامتزاز السائلة، حيث تقيس التغير في امتصاص الضوء لل محلول قبل وبعد إضافة الفحم المنشط. واستخدم مصنع أغذية هذه الطريقة لاختبار تأثير إزالة اللون بواسطة الفحم المنشط المسحوق على شراب السكر، وأظهرت النتائج انخفاضًا بنسبة 92٪ في شدة اللون. أما طريقة كروماتوغرافيا الغاز فهي مناسبة لتجارب امتزاز الغاز، خاصة لقياس المركبات العضوية المتطايرة. واستخدم مختبر بيئي هذه الطريقة لقياس امتزاز الفحم المنشط العسلي للبنزين، وحصل على تغيرات دقيقة في التركيز.

دعونا نحلل تجربة نموذجية لامتزاز السوائل باستخدام الكربون المنشط لقياس كمية الامتزاز. أولاً، حضر محلول صبغة بتركيز معروف، على سبيل المثال 100 ملغ/لتر من مادة الميثيلين الأزرق. ثانيًا، قم بوزن 0.5 غرام من الكربون المنشط المسحوق (وهو مثالي لإزالة الألوان) وأضفه إلى 500 مل من محلول الصبغة. ثالثًا، قم بتحريك الخليط بسرعة ثابتة لمدة ساعتين لضمان التماس الكامل. رابعًا، قم بترشيح الخليط لفصل الكربون المنشط عن المحلول. خامسًا، استخدم جهاز التحليل الطيفي لقياس امتصاصية المحلول المرشح، وقارنها باستيعاب المحلول الأصلي لحساب سعة الامتزاز. أجرت إحدى مصانع النسيج هذه التجربة لاختبار قدرة الكربون المنشط المسحوق على معالجة مياه الصرف الصناعية المحتوية على الصبغات. وأظهرت النتائج أن الكربون امتز بـ 85 ملغ من الصبغة لكل غرام من الكربون، ما يلبي متطلبات معالجة المياه في المصنع.

لإجراء تجربة امتزاز الغاز بالكربون المنشط، اتبع الخطوات التالية: أولاً، قم بإعداد وعاء مغلق يحتوي على تركيز معروف من غاز مستهدف مثل الفورمالدهيد (50 جزءًا في المليون). ثانيًا، ضع 10 غرامات من الكربون المنشط على شكل عسل النحل (مناسب لمعالجة الغازات) داخل الوعاء. ثالثًا، أغلق الوعاء بإحكام واتركه لمدة 4 ساعات، للتأكد من أن الكربون يمتص الغاز بالكامل. رابعًا، استخدم جهاز استشعار للغاز لقياس التركيز النهائي للغاز. احسب كمية الامتزاز عن طريق طرح التركيز النهائي من التركيز الأولي. أجرى مصنع إلكترونيات هذه التجربة لاختبار كفاءة الكربون المنشط على شكل عسل النحل في إزالة المركبات العضوية المتطايرة (VOC). انخفض تركيز الغاز إلى 8 جزء في المليون، ما يشير إلى سعة امتزاز مقدارها 42 ملغ لكل غرام من الكربون. وقد ساعد هذا المصنع في اختيار الكربون المناسب لنظام التهوية الخاص به.

للحصول على نتائج دقيقة في تجربة الفحم النشط، اتبع هذه النصائح. أولاً، اضبط العوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة لأنها تؤثر على الامتزاز. نفّس التجربة عند درجة حرارة ثابتة تبلغ حوالي 25°م. سبق أن حصلت مختبرات على نتائج غير متسقة بسبب تقلبات درجة الحرارة أثناء التجربة. ثانيًا، تأكد من توفر وقت تلامس كافٍ. عادةً تتطلب التجارب السائلة من 1 إلى ساعتين، في حين قد تحتاج تجارب الغاز إلى 3 أو 4 ساعات. ثالثًا، كرر التجربة من مرتين إلى ثلاث مرات وخذ القيمة المتوسطة لتقليل الأخطاء. رابعًا، استخدم فحمًا نشطًا عالي الجودة من مصنّعين موثوقين مثل Yihang Carbon لضمان أداء متسق. وجد معهد بحثي أن استخدام فحم منخفض الجودة أدى إلى بيانات امتزاز غير موثوقة في تجربتهم. خامسًا، سجّل جميع البيانات بعناية، بما في ذلك التراكيز والأوزان والوقت، لتسهيل تحليل النتائج.

تُظهر أمثلة عملية على تجارب الكربون المنشط كيفية عمل قياس الامتزاز. أجرى مصنع لمعالجة مياه الشرب تجربة لاختبار امتزاز الكربون النشط الحبيبي من قشر جوز الهند للكلور. استخدمت التجربة طريقة التعتيق ووجدت أن الكربون يمتز 3.2 ملغ من الكلور لكل غرام من الكربون. وقد ساعد ذلك المصنع في تحديد الجرعة المثلى من الكربون. كما اختبرت ورشة إصلاح سيارات امتزاز الكربون العمودي لأبخرة الطلاء باستخدام كروماتوغرافيا الغاز، وأظهرت التجربة أن الكربون حافظ على كفاءة امتزاز بنسبة 80% لمدة 6 أشهر. واختبر مصنع للمشروبات امتزاز الكربون النشط المسحوق للشوائب الموجودة في عصير الفاكهة، وكشفت الطريقة الطيفية عن انخفاض بنسبة 90% في الشوائب العضوية، ما جعل العصير أكثر وضوحًا وأمانًا. هذه الأمثلة تثبت أن التجربة الجيدة التصميم على الكربون المنشط توفر بيانات قيمة للتطبيقات العملية.