كربون مفعل
الكربون المنشط (ويسمى أيضًا الكربون النشط، الفحم المنشط، أو الفحم المنشط) هو شكل من أشكال الكربون الذي تمت معالجته لجعله مساميًا للغاية وبالتالي الحصول على مساحة سطحية كبيرة جدًا متاحة للامتزاز والتفاعلات الكيميائية. عادة ما يتم استخلاصه من الفحم والخشب وقشور الفاكهة الصلبة ونواة الفاكهة.
الكربون المنشط ذو قيمة لمجموعة متنوعة من التطبيقات. ومن الأمثلة على ذلك تنقية الغاز، وتنقية المياه، واستخراج المعادن، واستخلاص الذهب، والأدوية، ومعالجة مياه الصرف الصحي، ومرشحات الهواء في أقنعة الغاز وأقنعة الترشيح، والمرشحات في الهواء المضغوط. بالإضافة إلى ذلك، فإن الكربون المنشط مفيد لإزالة الروائح الكريهة من الأماكن المغلقة مثل الثلاجات والمستودعات. قد يأتي التنشيط الكافي للتطبيقات المفيدة فقط من مساحة السطح العالية، على الرغم من أن المعالجة الكيميائية الإضافية غالبًا ما تعزز قدرة المادة على الامتصاص.
التطبيقات
يستخدم الكربون المنشط في تنقية الغاز، وتنقية الذهب، واستخراج المعادن، وتنقية المياه، والأدوية، ومعالجة مياه الصرف الصحي، ومرشحات الهواء في أقنعة الغاز وأقنعة الترشيح، والمرشحات في الهواء المضغوط والعديد من التطبيقات الأخرى.
يتضمن أحد التطبيقات الصناعية الرئيسية استخدام الكربون المنشط في مجال تشطيب المعادن. يتم استخدامه على نطاق واسع جدًا لتنقية محاليل الطلاء الكهربائي. على سبيل المثال، إنها تقنية تنقية رئيسية لإزالة الشوائب العضوية من محاليل طلاء النيكل اللامعة. تتم إضافة مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية العضوية إلى حلول الطلاء لتحسين صفات الرواسب الخاصة بها ولتعزيز خصائصها مثل السطوع والنعومة والليونة. بسبب مرور التيار المباشر وتفاعلات التحليل الكهربائي للأكسدة الأنودية والاختزال الكاثودي، تولد الإضافات العضوية منتجات تحلل غير مرغوب فيها في المحلول. يمكن أن يؤثر تراكمها المفرط سلبًا على جودة الطلاء والخصائص الفيزيائية للمعدن المترسب. تعمل معالجة الكربون المنشط على إزالة هذه الشوائب وإعادة أداء الطلاء إلى المستوى المطلوب.
التطبيقات البيئية
لامتصاص الكربون تطبيقات عديدة في إزالة الملوثات من الهواء أو تيارات الماء سواء في الميدان أو في العمليات الصناعية مثل:
- تنظيف الانسكابات
- معالجة المياه الجوفية
- تصفية مياه الشرب
- تنقية الهواء
- يتم التقاط المركبات العضوية المتطايرة من عمليات الطلاء والتنظيف الجاف وتوزيع البنزين وغيرها من العمليات.
التطبيقات الطبية
يستخدم الكربون المنشط لعلاج حالات التسمم والجرعات الزائدة بعد تناوله عن طريق الفم.
ويعتقد أنه يرتبط بالسم ويمنع امتصاصه عن طريق الجهاز الهضمي. في حالات التسمم المشتبه بها، يقوم العاملون الطبيون إما بإعطاء الفحم المنشط في مكان الحادث أو في قسم الطوارئ بالمستشفى. عادة ما تكون الجرعات تجريبية عند 1 جرام/كجم من وزن الجسم، وتُعطى عادة مرة واحدة فقط. اعتمادًا على الدواء الذي يتم تناوله، يمكن إعطاؤه أكثر من مرة. في حالات نادرة، يتم استخدام الفحم المنشط في العناية المركزة لتصفية الأدوية الضارة من مجرى الدم للمرضى المصابين بالتسمم. أصبح الكربون المنشط هو العلاج المفضل للعديد من حالات التسمم، ونادراً ما تستخدم طرق إزالة التلوث الأخرى مثل التقيؤ الناجم عن عرق الذهب أو مضخات المعدة.
في حين أن الكربون المنشط مفيد في حالات التسمم الحاد، فقد ثبت أنه غير فعال في تراكم السموم على المدى الطويل، كما هو الحال مع استخدام مبيدات الأعشاب السامة.
آليات العمل:
- ربط السم لمنع امتصاص المعدة والأمعاء. الربط قابل للعكس لذا يمكن إضافة مادة مسهلة مثل السوربيتول أيضًا
- يقطع الدورة الدموية المعوية الكبدية لبعض الأدوية/السموم ومستقلباتها
- يسمح بسحب بعض الأدوية/السموم من الدم والارتباط بالفحم الموجود في الأمعاء، وهو نوع من "غسيل الكلى المعوي"
يؤدي التطبيق غير الصحيح (على سبيل المثال، في الرئتين) إلى طموح رئوي يمكن أن يكون مميتًا في بعض الأحيان إذا لم يبدأ العلاج الطبي الفوري. يُمنع استخدام الفحم المنشط عندما تكون المادة المبتلعة عبارة عن حمض أو قلوي أو منتج بترولي.
للاستخدام قبل المستشفى، يأتي في أنابيب أو زجاجات بلاستيكية، عادة 12.5 أو 25 جرامًا، ممزوجة مسبقًا بالماء. تشمل الأسماء التجارية InstaChar، وSuperChar، وActidose، وLiqui-Char، ولكن يُطلق عليه عادةً ببساطة الفحم المنشط.
كدواء بدون وصفة طبية، غالبا ما يستخدم لعلاج الإسهال الخفيف.
تنقية الغاز
تُستخدم عادةً المرشحات ذات الكربون المنشط في تنقية الهواء والغاز المضغوط لإزالة أبخرة الزيت والروائح والهيدروكربونات الأخرى من الهواء. تستخدم التصميمات الأكثر شيوعًا مبدأ الترشيح بمرحلة واحدة أو مرحلتين حيث يتم تضمين الكربون المنشط داخل وسائط الترشيح. يستخدم الفحم المنشط أيضًا في أنظمة دعم الحياة الأولية لبدلات الفضاء.
تنقية المشروبات الكحولية المقطرة
يمكن استخدام مرشحات الكربون المنشط لتصفية الفودكا والويسكي من الشوائب العضوية. نظرًا لأن الكربون المنشط لا يرتبط جيدًا بالكحوليات، فإن نسبة الإيثانول لا تتأثر بشكل كبير، ولكن الكربون سوف يرتبط ويزيل العديد من الشوائب العضوية التي يمكن أن تؤثر على اللون والطعم والرائحة.
تنقية الزئبق من الغاز المكدس
ويستخدم الكربون المنشط، المشرب في كثير من الأحيان باليود أو الكبريت، على نطاق واسع لاحتجاز انبعاثات الزئبق من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم، والمحارق الطبية، ومن الغاز الطبيعي عند رأس البئر. يعد هذا الكربون منتجًا متخصصًا ولكن غالبًا لا يتم إعادة تدويره.
يمثل الكربون المنشط المحمل بالزئبق مشكلة التخلص منه. إذا كان الكربون المنشط يحتوي على أقل من 260 جزءًا في المليون (جزء في المليون) من الزئبق، فإن اللوائح الفيدرالية تسمح بتثبيته (على سبيل المثال، حبسه في الخرسانة) لدفن النفايات. ومع ذلك، فإن النفايات التي تحتوي على أكثر من 260 جزء في المليون تعتبر ضمن الفئة الفرعية "عالية الزئبق" ويحظر دفنها في مدافن النفايات (قاعدة حظر الأرض). وتتراكم هذه المادة الآن في المستودعات وفي المناجم العميقة المهجورة بمعدل يقدر بـ 1000 طن سنوياً.
