اصل جذب فیلتراسیون کربن فعال

با توجه به نیروهای مختلف بین مولکول های کربن فعال و مولکول های آلاینده در طول فرآیند جذب، جذب را می توان به دو دسته تقسیم کرد: جذب فیزیکی و جذب شیمیایی (که به عنوان جذب فعال نیز شناخته می شود). در فرآیند جذب، زمانی که نیروی بین مولکول‌های کربن فعال و مولکول‌های آلاینده نیروی واندروالس (یا جاذبه الکترواستاتیکی) باشد، جذب فیزیکی نامیده می‌شود. وقتی نیروی بین مولکول‌های کربن فعال و مولکول‌های آلاینده پیوند شیمیایی باشد، به آن جذب شیمیایی می‌گویند. قدرت جذب جذب فیزیکی عمدتاً به خواص فیزیکی کربن فعال مربوط می شود و ارتباط چندانی با خواص شیمیایی کربن فعال ندارد. از آنجایی که نیروی واندروالس ضعیف است و تأثیر کمی بر ساختار مولکول های آلاینده دارد، این نیرو همان نیروی چسبندگی بین مولکولی است، بنابراین می توان جذب فیزیکی را با تراکم مقایسه کرد. خواص شیمیایی آلاینده ها در طول جذب فیزیکی بدون تغییر باقی می ماند.
از آنجا که پیوند شیمیایی قوی است و تأثیر بیشتری بر ساختار مولکول های آلاینده دارد، جذب شیمیایی را می توان به عنوان یک واکنش شیمیایی در نظر گرفت که نتیجه عمل شیمیایی بین آلاینده ها و کربن فعال است. جذب شیمیایی عموماً شامل اشتراک جفت الکترون یا انتقال الکترون است، نه اغتشاش ساده یا قطبش ضعیف، و یک فرآیند واکنش شیمیایی برگشت ناپذیر است. تفاوت اساسی بین جذب فیزیکی و جذب شیمیایی در نیرویی است که پیوند جذب را ایجاد می کند.
فرآیند جذب فرآیندی است که در آن مولکول های آلاینده بر روی سطح جامد جذب می شوند. انرژی آزاد مولکول ها کاهش می یابد. بنابراین فرآیند جذب یک فرآیند گرمازا است و گرمای آزاد شده را گرمای جذب آلاینده در این سطح جامد می نامند. با توجه به نیروهای مختلف جذب فیزیکی و جذب شیمیایی، تفاوت‌های خاصی را در گرمای جذب، سرعت جذب، انرژی فعال‌سازی جذب، دمای جذب، انتخاب‌پذیری، تعداد لایه‌های جذب و طیف جذب نشان می‌دهند. کربن فعال یک جاذب صنعتی با کاربردهای وسیع است. از زغال چوب، پوسته های مختلف میوه و زغال سنگ مرغوب به عنوان مواد اولیه استفاده می کند و از طریق یک سری فرآیندها مانند خرد کردن، غربال کردن، فعال سازی کاتالیزور، شستشو، خشک کردن و غربال کردن مواد اولیه به روش های فیزیکی و شیمیایی فرآوری و تولید می شود. از زمان ظهور کربن فعال در سال 1900، تاریخچه کاربرد آن دو رویداد مهم را تجربه کرده است. یکی اینکه در دهه 1920 در جنگ جهانی اول از آن برای ساخت ماسک های ضد گاز استفاده می شد. مورد دیگر این است که صدها گیاه آبی در دهه 1940 از کربن فعال برای خوشبو کردن استفاده کردند. جذب کربن فعال از ساختار مولکولی منحصر به فرد آن ناشی می شود. منافذ زیادی در داخل کربن فعال وجود دارد. اگر منافذ داخلی هر گرم کربن فعال باز شود، می تواند به 500 تا 1700 متر مربع برسد. این ساختار داخلی منحصر به فرد است که باعث می شود کربن فعال ظرفیت جذب عالی داشته باشد. کاربرد کربن فعال بسیار گسترده است.
کربن فعال با فعال‌سازی در دمای بالا و فناوری تنظیم اندازه منافذ ویژه پردازش می‌شود، به طوری که دارای سطح ویژه بزرگ و ساختار منافذ غنی است که با اندازه مولکولی گازهای مضر داخلی مطابقت دارد. به طور ویژه برای جذب فرمالدئید، بنزن، آمونیاک، رادون، TVOC و ده ها ماده مضر دیگر، همه گازهای مضر برای بدن انسان و باکتری های شناور در هوا استفاده می شود. عملکردهای جامعی مانند جذب بو، سم زدایی، بو زدایی، رطوبت زدایی، پیشگیری از کپک زدن، استریل کردن و تصفیه دارد. در حالی که گازهای مضر را جذب می کند، پاتوژن هایی مانند کپک، اشریشیا کلی، استافیلوکوکوس اورئوس و باکتری های چرک را از بین می برد، از انتشار پاتوژن های اپیدمی جلوگیری می کند و آلودگی محیط داخلی را به طور کامل از بین می برد.