الكربون المنشط المصنوع من الفستق

من أهم المشكلات البيئية التي تُخلّ بالتوازن البيولوجي وجود مركبات عضوية وسامة في الماء، ناتجة عن عمليات طبيعية متنوعة، كالأمطار، والجريان السطحي، والنفايات الصناعية والبلدية، ومياه الصرف الصحي. لكن المشكلة الأبرز في هذا الصدد هي تفاعل هذه المركبات العضوية مع نواتج التطهير الثانوية، كالكلور ومشتقاته، مُنتجةً مواد سامة. نظراً لأهمية مشاكل مياه الصرف الصحي وكونها تشكل تهديداً كبيراً، لا سيما في الصناعات الغذائية، ومصانع البتروكيماويات، ومصانع الجلود، ومصانع الورق واللب، ومصانع الألبان والسكر، فإنه من الضروري الإلمام التام بالمعايير الكمية والنوعية لمياه الصرف الصحي لتحديد درجة التنقية اللازمة. فعلى سبيل المثال، قد تحتوي كل مياه صرف صحي ونفايات على مركبات عضوية مختلفة، بما في ذلك البروتينات، والكربوهيدرات، والدهون، والزيوت، والراتنجات، والأصباغ، والفينولات، ومشتقات البترول، والمنظفات، والمبيدات الحشرية، والبوليمرات الاصطناعية، ولكل منها طرق معالجة خاصة. وتتنوع طرق معالجة مياه الصرف الصحي بين الطرق الميكانيكية والكيميائية والبيولوجية والمختلطة وطرق التطهير. تتضمن معظم عمليات معالجة مياه الصرف الصحي أربع مراحل: ميكانيكية، وبيولوجية، وإزالة المركبات البيولوجية، ومرحلة تجديد المياه. ومع ذلك، قد تبقى بعض المواد غير القابلة للتحلل الحيوي في الماء في النهاية، والتي يمكن امتصاصها بواسطة الكربون المنشط.

يمكن إنتاج الكربون المنشط من المخلفات الزراعية. على سبيل المثال، إنتاج الكربون المنشط من قشور الجوز، والكربون المنشط من قشور البندق، وجوز الهند، ونوى الفاكهة، وغيرها، كلها تساهم في الاستدامة البيئية بالإضافة إلى كونها اقتصادية.

إنّ أهمّ ما يجعل الكربون المنشط مادةً ماصةً متعددة الاستخدامات وفعّالة للمركبات العضوية وغير العضوية ذات البنى الجزيئية والأحجام المختلفة هو نوع سطح الكربون ومساميته المناسبة. وقد أثبت الكربون المنشط المصنوع من الفستق، والذي يُحضّر بالتسخين والتنشيط الفيزيائي باستخدام ثاني أكسيد الكربون أو البخار، أو بالتنشيط الكيميائي باستخدام هيدروكسيد الصوديوم، أو نترات الأمونيوم، أو حمض الكبريتيك، أو حمض الهيدروكلوريك، فعاليته كمادة ماصة لمجموعة متنوعة من الملوثات العضوية وغير العضوية. ويتمتع هذا النوع من الكربون بقدرة على إزالة ثاني أكسيد النيتروجين، وكبريتيد الهيدروجين، وثاني أكسيد الكبريت، والمركبات العضوية المتطايرة، والأصباغ العضوية، والمركبات الفينولية، والبارابين، والمركبات الصيدلانية، والسيانيد، وأيونات المعادن الثقيلة، وأيونات المعادن الانتقالية، وغيرها.

الكربون المنشط المصنوع من قشور الفستق

يمكن تنشيط الكربون المستخلص من قشور الفستق الحلبي باستخدام طريقتين: التنشيط الفيزيائي والكيميائي. تشير الدراسات إلى أن التنشيط الفيزيائي والكيميائي لقشور الفستق الحلبي يُغير بشكل ملحوظ نسبة الكربون والعناصر الأخرى مقارنةً بما قبل التنشيط. وقد وُجد، وفقًا لهذه الدراسات، أن الكربون المُحضر من قشور الفستق الحلبي بالتنشيط الفيزيائي يختلف اختلافًا كبيرًا عن الكربون المُحضر بالتنشيط الكيميائي، وهو اختلاف يُعزى إلى اختلاف التفاعل بين الكتلة الحيوية وثاني أكسيد الكربون أو حمض الفوسفوريك. تزيد طريقة التنشيط الكيميائي للكربون المُنشط من قشور الفستق الحلبي بشكل ملحوظ من محتوى الإضافات غير العضوية في بنية الكربون. وتتفاقم هذه المشكلة بشكل أكبر عند استخدام حمض الأورثوفوسفوريك في التنشيط الكيميائي.

تكمن أهم نقطة في طرق التنشيط المختلفة في أن الكربون المنشط المصنوع من قشور الفستق، عند استخدام طرق تنشيط فيزيائية وكيميائية متنوعة، يحتوي على مجموعات حمضية وقاعدية، إلا أن نسبتها تختلف باختلاف نوع التنشيط. فعلى سبيل المثال، يحتوي الكربون المنشط المصنوع من قشور الفستق عند تنشيطه كيميائياً على مجموعات حمضية أكثر من 13 ضعفاً مقارنةً بالمجموعات القاعدية. تجدر الإشارة إلى أن استخدام غاز ثاني أكسيد الكربون مع درجة حرارة تنشيط عالية (800 درجة مئوية) يُسهم في إنتاج مجموعات قاعدية، بينما يؤدي استخدام حمض الأورثوفوسفوريك كعامل تنشيط عند درجة حرارة منخفضة (عادةً من 500 إلى 600 درجة مئوية) إلى تكوين سطح حمضي.