فيلتركربن فعال براي كاهش غلظت مواد آلي و اكسيدكننده‌ها نظير كلر آزاد از آب خوراك RO استفاده مي‌شود.

منابع کربن فعال:

كربن فعال از مواد طبيعي نظير زغال بيتومينوس (Bitiminous coal) ، زغال قهوه‌اي (Lignite) ، چوب (Wood) ، هسته‌هاي ميوه (Fruit pits)، استخوان (Bones) و پوسته‌هاي نارگيل (Coconut shells) مشتق مي‌شود. مواد خام درمحیط کم اکسیژن می‌سوزند تا زغال حاصل شده و سپس توسط بخار، دی‌اکسیدکربن و یا اکسیژن، فعال می‌شوند. براي بيشتر كاربردهاي صنعتي زغال بيتومينوس استفاده مي‌شود. زغال بيتومينوس ظرفيت بالاتري براي كلر دارد. علت اين امر اندازه منافذ كوچكتر، سطح و چگالي بالاتر اين شكل نسبت به اشكال ديگر كربن است.

شکل صنعتی کربن فعال:

كربن همچنين مي‌تواند به صورت يكي از این سه شكل باشد: پودری (PAC)، بلوک‌های قالبی (CB)، و دانه‌ای (GAC). در بيشتر كاربردهاي صنعتي از GAC استفاده مي‌كنند. زیرا كمترين هزينه‌ها را بين سه نوع بستر كربني دارد و نيز اين كربن مي تواند بازيابي شود.

همه كربن‌ها دارای مساحت سطحی بالا می‌باشند. هر گرم از کربن فعال مساحت سطحی از ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ متر مربع دارد. سطح ویژه‌ی بالا براي كاهش مواد آلي و كلر، طی مدت زمان اقامت معقول، لازم است.

عملکرد فیلترکربنی:

كلر و ديگر اكساينده‌ها با استفاده از كربن فعال به وسيله واكنش‌هاي اكسايش كاهش حذف مي‌شوند. كلر، كربن را اكسيد مي‌كند در حالي‌كه خود كلر كاهش مي‌یابد. كلر در انتها به اسيد كلريدريك تبديل مي شود.

این واكنش تقریباً آني است. غلظت‌ كلر در جريان خروجی عموماً كمتر از ppm 05/0 است كه براي خوراك‌دهي به  RO پايين دستي كافي است.

كربن فعال همچنين مي‌تواند براي حذف كلرآمين استفاده شود، اما زمان واكنش بسیار طولاني و در حدودا 10-5 دقيقه در يك بستر جديد و بالاي 30 دقيقه در يك بستر نزديك به تعادل می‌باشد.

فيلتراسيون كربن و حذف كلرآمين، مقداري آمونياك باقي مانده را در پشت غشا باقي مي‌گذارد. آمونياك گازی توسط غشاهای پلی‌آمید RO پس زده نمي‌شود. pH محلول بايد براي اشکال يوني‌شده آمونياك (آمونيوم) كمتر از 5/7 باشد تا به خوبي توسط غشا RO پس‌زده شود. بنابراين گاز آمونياك، غشای RO را متورم مي‌كند كه منجر به پس‌زدگي كمتر جامدات حل‌شده توسط غشا مي‌شود.

حذف مواد آلي (عموماً اندازه‌گيري شده به صورت مجموع كربن آلي يا TOC) يك فرايند جذب سطحي است. سطح كربن فعال هم آبگريز است و هم چربي‌دوست كه شرايط مساعدي براي حذف TOC فراهم می‌نماید. ظرفيت مواد آلي تابعي از دما، pH، طبيعت ماده آلي و غلظت است به طوري‌كه پيش‌بيني ظرفیت دقيق ممكن نيست، با اين حال، عموماً 25 تا80 درصد TOC از طريق فيلتر كربن حذف مي‌شود.

فيلتركربن براي حذف جامدات معلق یا باكتري‌ها طراحي نمی‌شود. درحقیقت، فيلتركربن با حذف مواد آلي از طریق بستر، فراهم کننده مواد مغذی برای میکروب‌ها هست. و رشد باكتري‌ها را افزایش می‌دهند. اين موضوع زمانی كه از كربن براي پیش‌تصفیه قبل از RO استفاده می‌شود، قابل تأمل است. ذرات كربن مستمراً از بستر خارج مي‌شوند. ممكن است این ذرات توسط باكتري‌هایی كه مي‌توانند وارد سيستم RO و سبب گرفتگي غشا شوند، آلوده گردند. سرويس‌دهي دوره‌اي كربن با آب داغ يا ضد عفوني به منظور نابودسازی باكتري‌هاي بستر ضروری است. توجه داشته باشيد كه استفاده از كربن به عنوان یک مكانيسم حذف اكساينده، نياز به شست‌وشوی واحد كربن از گرفتگي بيولوژيكي را کاهش نمی‌دهد.

کیفیت آب ورودی:

فيلترهاي كربني به منظور اطمينان از عملكرد بهينه فيلتر به مشخصات زیر در جريان ورودي آب نیازمندند:

• کدورت کمتر از NTU 5
• كلر آزاد کمتر از ppm10
• TOC کمتر از ppm5

دبي سرويس براي فيلترهاي كربن زماني‌كه به منظور پیش‌تصفیه آب خوراك RO استفاده مي‌شوند، مطابق زير است:

• حذف TOC: gpm/ft³ 1 (m³/m².h 0/8)
• حذف كلر (پیش‌تصفیه RO): gpm/ft³ 2 (m³/m².h 0/16)

شست و شوی فیلتر کربنی و نگهداری:

فيلترها گه‌گاه شست‌وشوي معكوس مي‌شوند تا هرگونه جامدات معلقي كه ممكن است بر روي سطح بستر تجمع يافته باشند، حذف شوند. شست‌وشوي معكوس، مواد جذب شده در منافذ كربن را حذف نمي‌كند. تأسيسات كمي این امکان را دارند که با روش‌هايي نظير حرارت، بخار، استخراج حلال يا تكنيك‌هاي ديگر، كربن را بازيابي ‌كنند. در بيشتر كاربردها هنگامي‌كه كربن كارايي‌اش را از دست می‌دهد، تعويض مي‌گردد. عموماً عمر كربن مورد استفاده براي حذف TOC، 6-12 ماه است. براي حذف كلر، طول عمر فیلتر کربنی 12-18 ماه می‌باشد.

فيلتركربني زماني یک روش استاندارد براي حذف كلر از جريان آب ورودي RO بود. اگرچه به دلیل گرفتگي ميكروبي كه در جريان پايين دستي فيلتر كربني رخ می‌دهد، كاربرد اصلي آن در RO، امروزه به کاهش TOC محدود شده‌است.

شرکت پالافرآیند راستین با توان مهندسی و امکانات آزمایشگاهی خود، توانایی انجام خدمات زیر را در حوزه فیلترهای کربن فعال دارد:

• طراحی فیلترهای کربنی برای کاربردهای عموی تصفیه آب و نیز حذف یک آلاینده خاص
• ارزیابی خواص فیزیکی نمونه های کربن فعال
• ارزیابی ظرفیت جذب تعادلی نمونه‌های کربن فعال برای یک آلاینده مشخص
• تعیین ظرفیت جذب دینامیکی کربن فعال برای آلاینده مشخص و پیش‌بینی عمر یک بستر کربن فعال