فیلتر کربنی

معرفی فیلتر کربنی و عملکرد آن

فیلتر کربنی (Carbon Water Filter) یا فیلتر کربن فعال، یکی از مراحل مهم در فرآیند تصفیه آب صنعتی و آشامیدنی است. این فیلتر با استفاده از کربن فعال (Activated Carbon)، قادر به حذف کلر آزاد، ترکیبات آلی، رنگ، بو و طعم نامطلوب آب می‌باشد.
آلاینده‌های آلی موجود در آب از مهم‌ترین عوامل کدورت و تغییر طعم هستند که به دلیل ساختار کربنی خود، به‌راحتی با فیلترهای کربن فعال واکنش داده و جذب می‌شوند.
در نتیجه، آب خروجی از فیلتر کربنی شفاف، بی‌بو و بدون طعم ناخوشایند خواهد بود و عمر سایر فیلترهای دستگاه تصفیه آب نیز افزایش می‌یابد.

ساختار فیلتر کربنی

فیلترهای کربنی شامل بخش‌های زیر هستند:

• مخزن تحت فشار از جنس استیل، فولاد کربنی با پوشش اپوکسی، یا فایبرگلاس (FRP)
• شیر ورودی و خروجی آب
• لایه‌های فیلتراسیون شامل سیلیس و کربن فعال
  آب پس از ورود از شیر ورودی، از بستر کربنی عبور کرده و مواد آلی را از دست می‌دهد. سپس در لایه سیلیس، ذرات معلق و جامد از آن جدا شده و در نهایت، آب تصفیه‌شده و زلال از شیر خروجی خارج می‌گردد.

مواد مورد استفاده در فیلتر کربن فعال

درون فیلتر کربنی معمولاً از یکی از انواع مواد زیر استفاده می‌شود:

• زغال سنگ بتومینس (Bituminous Coal)
• مواد مبتنی بر چوب
• پوسته نارگیل، پسته، بادام یا گردو (کربن گیاهی)

در سیستم‌های تصفیه آب آشامیدنی، استفاده از کربن گیاهی پایه ارگانیک توصیه می‌شود.
کربن‌های غیرگیاهی (مانند زغال سنگ یا آنتراسیت) ممکن است حاوی مواد سمی یا آرسنیک باشند و برای تماس مستقیم با آب شرب مناسب نیستند.

اساس طراحی فنی و سرعت خطی در فیلتر کربنی

طراحی فیلتر کربنی بر اساس سرعت خطی جریان آب (Linear Velocity) انجام می‌شود.
سرعت خطی، حجم آبی است که در هر ساعت از هر مترمربع سطح بستر فیلتر عبور می‌کند (m³/m²·h).
این مقدار بر حسب میزان کدورت آب ورودی تعیین می‌شود:

هرچه آب کدرتر باشد، سرعت خطی باید کمتر انتخاب شود تا جذب و حذف آلاینده‌ها با راندمان بالاتر انجام شود.

انواع فیلترهای کربنی

فیلترهای کربنی بر اساس نوع و اندازه ذرات کربن فعال به سه دسته تقسیم می‌شوند:

فیلتر کربن دانه‌ای (GAC – Granular Activated Carbon)

این نوع فیلتر از دانه‌های ریز زغال فعال تشکیل شده و به دلیل سطح تماس بالا، در حذف کلر، طعم و بو مؤثر است. GAC معمولاً در مراحل ابتدایی تصفیه خانگی و صنعتی استفاده می‌شود.

• • مزایا: دبی بالا، تعویض آسان، قیمت مناسب.
  • معایب: احتمال عبور ذرات ریز، نیاز به نگهداری مداوم.

فیلتر بلوک کربن (Carbon Block Filter)

این نوع با فشرده‌سازی پودر کربن ساخته می‌شود. تراکم بالا باعث افزایش دقت در جذب آلاینده‌ها می‌شود.

• • مزایا: حذف مؤثر کلر و ذرات معلق، کارایی بالا در کاهش طعم و بو.
  • معایب: افت فشار بیشتر نسبت به GAC.

فیلتر کاتالیتی کربن (Catalytic Carbon Filter)

در این فیلترها سطح کربن به‌صورت شیمیایی اصلاح شده تا قابلیت حذف ترکیبات پیچیده‌تری مانند کلرامین و سولفید هیدروژن را داشته باشد.
کاربرد: سیستم‌های پیشرفته تصفیه آب شهری و صنعتی.

جدول مقایسه انواع فیلترهای کربنی

مکانیسم عملکرد فیلتر کربنی

فیلترهای کربنی از طریق فرآیند جذب سطحی (Adsorption) عمل می‌کنند؛ به این معنی که مولکول‌های آلاینده به سطح زغال فعال چسبیده و از جریان آب یا هوا جدا می‌شوند.

فرآیند جذب در کربن فعال

هر گرم زغال فعال می‌تواند تا بیش از ۳۰۰۰ مترمربع سطح تماس مؤثر ایجاد کند. این سطح بالا به فیلتر اجازه می‌دهد ترکیباتی مانند کلر، تری‌هالومتان‌ها و مواد آلی فرار را به دام اندازد.

ساختار و ویژگی‌های کربن فعال

مواد اولیه رایج برای تولید کربن فعال شامل پوسته نارگیل، زغال سنگ و چوب است. فرآیند فعال‌سازی در دمای بالا، منافذ میکروسکوپی ایجاد می‌کند که مسئول جذب هستند.

پارامترهای کلیدی عملکرد

• نرخ جریان: سرعت عبور آب از فیلتر
• زمان تماس (CT): هرچه بیشتر، جذب بهتر
• اندازه ذرات کربن: ذرات ریزتر، جذب بالاتر
• فشار آب و دما: بر راندمان اثر مستقیم دارد

مزایا و ویژگی‌های فیلتر کربن فعال

• جذب مؤثر مواد آلی، کلر و ترکیبات فرار
• حذف بو، طعم و رنگ نامطلوب از آب
• افت فشار کم در حین عملکرد
• طول عمر بالا و نگهداری آسان
• بهبود عملکرد سایر مراحل تصفیه آب

فیلترهای کربنی شرکت آرتا انرژی پایدار با استفاده از بهترین نوع کربن فعال گیاهی، برای کاربردهای صنعتی و شرب طراحی شده‌اند و توانایی حذف طیف وسیعی از آلاینده‌ها را دارند.

آلاینده‌هایی که فیلتر کربنی حذف می‌کند

• کلر آزاد: عامل اصلی بو و طعم نامطلوب در آب
• ترکیبات کلریدی: که در مقادیر زیاد موجب شوری آب می‌شوند
• آفت‌کش‌ها و ترکیبات آلی فرار (VOCs): شامل هالومتان‌ها و مواد شیمیایی صنعتی
• بو و رنگ‌های نامطبوع: ناشی از ترکیبات آلی و فلزات سنگین

معایب فیلتر کربنی

• توانایی حذف مواد معدنی محلول (TDS) را ندارد
• نیاز به تعویض دوره‌ای فیلتر کربن فعال برای حفظ کیفیت عملکرد

محدودیت‌ها و کاهش عملکرد

با گذشت زمان، منافذ کربن اشباع شده و جذب کاهش می‌یابد. شست‌وشوی معکوس یا تعویض دوره‌ای فیلتر برای جلوگیری از دسوربشن (Desorption) ضروری است.

مقایسه فیلتر کربن با سایر فیلترها

۱. فیلتر کربنی در برابر فیلتر رسوب‌گیر:

فیلترهای رسوب‌گیر ذرات درشت مانند شن، خاک و گل‌ولای را حذف می‌کنند، در حالی که فیلتر کربن فعال وظیفه جذب مواد آلی و حذف بو و طعم نامطلوب را بر عهده دارد. استفاده از فیلتر رسوب‌گیر در مرحله قبل از فیلتر کربنی باعث افزایش طول عمر آن می‌شود.

۲. فیلتر کربنی در برابر سیستم اسمز معکوس (RO):

اسمز معکوس قابلیت حذف مواد معدنی محلول را دارد، اما در برابر کلر آسیب‌پذیر است.
به همین دلیل، فیلتر کربن فعال در مراحل ابتدایی سیستم RO برای محافظت از غشای اسمز معکوس نصب می‌شود.

کاربردهای فیلتر کربنی

• تصفیه آب آشامیدنی شهری و صنعتی
• حذف کلر و مواد آلی از آب ورودی به سیستم‌های RO
• استفاده در استخرها و مراکز بهداشتی
• صنایع غذایی، دارویی و آرایشی
• فیلتراسیون آب خنک‌کننده و فاضلاب صنعتی

شرکت آرتا انرژی پایدار به‌عنوان سازنده تخصصی انواع فیلترهای کربنی و فیلترهای تصفیه آب صنعتی، آمادگی دارد خدمات طراحی، ساخت و راه‌اندازی فیلترهای کربنی فرآیندی را مطابق با نیاز صنایع مختلف ارائه دهد.

برای دریافت مشاوره فنی و ثبت سفارش، از بخش تماس با ما در وب‌سایت شرکت با کارشناسان آرتا انرژی پایدار در ارتباط باشی