ถ่านกัมมันต์

ถ่านกัมมันต์ (อังกฤษ: activated carbon หรือ activated charcoal) โดยทั่วไปมันเป็นวัสดุที่ประกอบด้วย คาร์บอน ที่ได้จาก ถ่าน ถูกระบุว่าเป็นวัสดุที่มีพื้นที่ผิว สูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถใน การดูดซับไนโตรเจนมีสูงมาก เพราะว่ามันมีรูเล็กๆ (microporosity) จำนวนมาก และสามารถเพิ่มพลังการดูดซับได้อีกโดยใช้สารเคมีปรับสภาพ

การผลิต

โดยทั่วไปมีกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน 2 วิธีคือ:

1. การกระตุ้นทางเคมี (Chemical activation):โดยส่วนใหญ่จะใช้ กรด ผสมเข้ากับวัสดุเริ่มต้นเพื่อที่จะ กัดสิ่งสกปรก (Cauterization) ออกจากรูเล็กๆ วิธีการนี้ยังเป็นที่สงสัยกันอยู่ ตัวอย่างเช่น ว่าอาจจะมีเศษ สังกะสี ตกค้างอยู่ในผลผลิตสุดท้ายได้
2. การกระตุ้นด้วยไอน้ำ (Steam activation): วัสดุที่ทำจากคาร์บอนจะถูกผสมกับไอน้ำ และหรือ ก๊าซที่อุณหภูมิสูง เพื่อกระตุ้นมัน วัสดุเริ่มต้นสามารถใช้เป็นวัสดุคาร์บอน (carbonic materials) หลายชนิดเช่น กะลามะพร้าว ไม้ ถ่าน

อิ่มตัว ถ่านปกัมมันต์ ทำให้ใช้ได้ใหม่ (regeneration) โดยการใช้ความร้อน

ถ่านกัมมันทำจากกะลามะพร้าวส่วนใหญ่ มันประกอบด้วย 2 ประเภทคือผงละเอียดและยาหรือเกล็ดผงละเอียดเป็นสิ่งที่ดีที่กระจายอยู่ในน้ำจึงถูกนำมาใช้ในการแก้ปัญหาหรืออุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับของเหลว ยกตัวอย่างเช่นมันจะใช้ในการฟอกสีและดูดซับกลิ่นในอุตสาหกรรมน้ำตาลเพื่อผลิตน้ำมันปรุงอาหารในอุตสาหกรรมอาหารและการกลั่นน้ำประเภทเม็ดหรือเกล็ดถูกใช้ในอุตสาหกรรมก๊าซบริสุทธิ์ / ผลิตภัณฑ์เช่นก้นเครื่องฟอกอากาศ preventor ก๊าซพิษและบุหรี่ ฯลฯ

การเติบโตของตลาดคาร์บอนขึ้นอยู่กับการเจริญเติบโตของอุตสาหกรรมที่ใช้มันอย่างมากจาก whichvary อุตสาหกรรมเครื่องฟอกอากาศ, น้ำดื่มและอุตสาหกรรมน้ำประปาอุตสาหกรรมโลหะชุบและอุตสาหกรรมอาหาร นอกจากนี้ถ่านกัมมันสามารถนำมาใช้ในครัวเรือน การใช้งานในครัวเรือนที่สำคัญที่พบในผลิตภัณฑ์ที่ดูดซับกลิ่นไม่พึงประสงค์; เช่นกลิ่นอับ refrigerator.s, wardrobe.s และกลิ่นตู้เสื้อผ้าของ ฯลฯ ดังนั้นจึงจะเห็นได้ว่าตลาดคาร์บอนเป็นวงกว้างและมีศักยภาพสำหรับความต้องการที่สอดคล้องกันใน ประเทศ นอกจากนี้ยังสามารถส่งออกไปใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องมีคุณภาพคาร์บอนสูงเปิดใช้งาน; เช่นในทุกชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากเครื่องฟอกอากาศ อย่างไรก็ตามตัวเลขการนำเข้ายังคงสูงกว่าการส่งออก

ปัจจุบันมี 5 ผู้ผลิตของถ่านอยู่ในประเทศ เช่น บริษัท ซี.ไจแกนติค คาร์บอน จำกัด (C.Gigantic Carbon) www.cgc-carbon.com วัตถุดิบทั้งหมดที่สามารถจะหาในประเทศ

วัสดุที่สำคัญ ได้แก่ เปลือกมะพร้าว, กะลาปาล์มน้ำมันแกลบและขี้เลื่อยซึ่งทั้งหมดจะต้องมีการเผาไหม้เป็นเถ้าถ่านสำหรับถ่านทำ นอกจากนี้สารเคมีบางชนิด; เช่นคลอไรด์สังกะสีและ

กรดฟอสฟอริกที่ใช้ เครื่องใช้เป็นขดลวดเตาที่จะต้องมีการออกแบบโดยฝีมือวิศวกรและนักเคมี

และถ่านกัมมันต์ที่ใช้แล้ว สามารถนำมาใช้ใหม่ได้โดยการ Regeneration (Calgon Carbon) www.calgon-carbon.com Regeneration โดยกระตุ้นคุณสมบัติการดูดซับเข้าไปใหม่ เพื่อเป็นการลดปริมาณขยะจากการเหลือใช้

ปัจจัยที่มีผลต่อคุณลักษณะของถ่านกัมมันต์

ถ่านกัมมันต์มีมากมายหลายชนิด แต่ละชนิดก็เหมาะกับแต่ละงานไม่เหมือนกัน เบื้องต้นจำแนกออกเป็นใช้กับอากาศและใช้กับของเหลว พวกที่ใช้กับอากาศจะพบได้ในเครื่องปรับอากาศ ระบบฟอกอากาศ หน้ากากแก๊ส โดยทั่วไปพวกสาร pollutant ในอากาศ (ไม่รู้จะใช้คำไหนดี เอาเป็นว่าสารพวกที่ไม่เป็นที่ต้องการ แต่ไม่ถึงขนาดเป็นมลพิษ เช่นกลิ่นต่างๆ) มีโมเลกุลขนาดเล็ก ถ่านกัมมันต์ที่เลือกใช้จึงควรมีรูพรุนขนาดเล็ก (จำพวก microporous) ซึ่งจะเป็นตัวดูดซึม/ซับ ได้ดีที่สุด ... แต่ถ้านำถ่านกัมมันต์ชนิดนี้ไปใช้ในตู้เลี้ยงปลาทะเล จะกลับมีประสิทธิภาพที่ต่ำ!!! ทั้งนี้เนื่องจากรูขนาดเล็กประมาณ 15 อังสตรอม(1อังสตรอม = 0.0000000001 เมตร) นั้นเล็กเกินที่จะดูดซับ "มลสารตู้ปลา" (aquarium pollutant) ซึ่งโดยมากเป็น สารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลใหญ่ ส่วนถ่านกัมมันต์ที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ (macroporous) ประมาณ 30 อังสตรอม ซึ่งมีขนาดใหญ่พอที่จะดูดซับ "มลสารตู้ปลา" (aquarium pollutant) ไว้ได้

วัตถุดิบที่นำมาผลิตถ่านกัมมันต์ มีผลอย่างมากต่อขนาดรูพรุนที่เกิดขึ้น เช่นถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าว รูพรุนที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่จะมีขนาดเล็ก (microporous) ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าวจะใช้ในการกำจัดคลอรีนในน้ำประปา ถ่านหินลิกไนต์ใช้ในการทำถ่านกัมมันต์ที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ (macroporous) ส่วนไม้หากนำมาทำจะให้รูพรุนขนาดเกือบๆใหญ่ (ประมาณ 25 อังสตรอม)

ตัวแปรอื่นที่ถูกนำมาใช้ในเชิงการตลาดได้แก่

ตัวแปรอื่นที่ถูกนำมาใช้ในเชิงการตลาดได้แก่ ปริมาณพื้นที่ทั้งหมด (Total Surface Area, TSA) มีหน่วยเป็น ตารางเมตรต่อกรัม แต่ทั้งนี้ควรจะทราบด้วยว่าถ่านกัมมันต์ที่มีร่างแหรูพรุนภายในโครงสร้างจำนวนมาก แต่ช่องเปิดออกสู่ภายนอกขนาดเล็กมากหรือไม่มีเลย ก็มีค่า TSA สูงเช่นเดียวกัน ซึ่งในกรณีนี้กลับไม่มีประสิทธิภาพในการดูดซับอะไรเลย การประเมินค่าความพรุนของรูขนาดเล็ก (microporosity) นั้นจะดูที่ Iodine Number (คนละอันกับค่าความไม่อิ่มตัวของไขมันละเอ้อ) ค่า iodine number ที่มากกว่า 1000 ชี้ให้เห็นว่าถ่านกัมมันต์มีรูพรุนขนาดเล็ก (microporous) จำนวนมาก ซึ่งรูพรุนขนาดเล็กจำนวนมากส่งผลให้ปริมาณพื้นที่ทั้งหมด (TSA) สูงเช่นกัน ส่วนค่า Molasses Number ใช้ในการประเมินว่ารูขนาดใหญ่นั้นใหญ่มากน้อยแค่ไหน (macroporosity) โดยทั่วไปค่า Molasses Number ควรมากกว่า 400 ถ่านกัมมันต์บางชนิดมีค่า Molasses Number เท่ากับ 1000 เลยทีเดียว ... ต่างกับค่า Iodine Number ยิ่งค่า Molasses Number มาก (ขนาดรูใหญ่) แต่ค่า TSA กลับลดลง (ด้วยหลักการของพื้นที่ผิวธรรมดา) ซึ่งค่าเหล่านี้ควรจะทราบไว้เวลาดูสเป็กของถ่านกัมมันต์ที่จะซื้อ

การใช้ประโยชน์

ถ่านกัมมันต์ ใช้ใน

• การสกัดโลหะ (เช่น ทองคำ)
• ทำน้ำให้บริสุทธ์ (โดยเฉพาะถังเก็บน้ำ(aquarium)ในบ้านเรือน )
• ยา,
• การบำบัดน้ำเสีย(Sewage treatment)
• สารกรอง ก๊าซ และ หน้ากากกรอง ใช้กรองอากาศ