کمبود منابع آبی در سراسر جهان موجب شده است که تمامی کشورها سرمایه‌گذاری‌های عظیمی در تصفیه فاضلاب‌ها، پساب‌ها و آب‌های آلوده داشته باشند و آب مورد نیاز بخش‌های مختلف را تامین کنند. برای تصفیه آب از تجهیزات و تکنولوژی‌های مختلفی استفاده می‌شود. آنتراسیت (Anthracite) به عنوان یکی از مواد طبیعی می‌تواند کارایی بالایی در تصفیه آب داشته باشد.
در حقیقت این ماده به واسطه ویژگی‌ها و مزیت‌هایی که دارد می‌تواند در حذف آلودگی‌های مختلف موجود در آب‌های آلوده نقش پررنگی داشته باشد. در ادامه مطلب به بررسی کاربرد آنتراسیت در تصفیه آب و مشخصات آن پرداخته می‌شود.
آنتراسیت چیست؟
آنتراسیت (Anthracite) در حقیقت نوعی زغال سخت، سیاه و براق است که دارای حداقل میزان آب بوده و حدوداً 75 تا 95 درصد از حجم آن از کربن تشکیل شده است. این ماده علی‌رغم حجم بالای کربنی که دارد به سختی دچار اشتعال می‌شود و در زمان سوختن نیز شعله‌های آبی کوتاه و بدون دودی ایجاد می‌کند.
این ماده عمدتاً در درجه‌بندی‌های مختلفی همچون HG (درجه بالا) و UHG (درجه فوق‌العاده) برای تولید انرژی برق به کار می‌رود و اصلی‌ترین کاربرد آن نیز در صنعت متالوژی است. آنتراسیت حدوداً یک درصد از ذخایر زغال‌سنگ جهان را تشکیل می‌دهد و امروزه در صنعت آب و فاضلاب بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
کاربرد آنتراسیت در تصفیه آب و مزایای آن
همان‌طور که گفته شد آنتراسیت کاربردهای متعددی در صنعت برق، متالوژی و … دارد و امروزه در صنعت آب و فاضلاب نیز مورد توجه قرار گرفته است. این ماده در فیلتراسیون آب و در لایه‌های فیلتر کننده به کار می‌رود و عملاً حد واسط میان سیلیس و کربن اکتیو (زغال فعال) می‌باشد.
سیلیس یک ماده معدنی خالص، کربن اکتیو یک محصول گیاهی فراوری شده و آنتراسیت زغال طبیعی است و قادر است کدورت، آهن، منگنز، کلر آزاد، کروم و فلزات سنگین، مواد آلی، چربی، روغن و … را از آب حذف و یا میزان آن را کاهش دهد.
این فیلترها برای پیش تصفیه و تصفیه آب به کار می‌روند و از آنجایی که آنتراسیت از خلوص بالایی برخوردار است می‌تواند عملکرد بسیار خوبی در حذف آلودگی‌ها داشته باشد. از مهم‌ترین مشخصات فیلترهای آنتراسیت در تصفیه آب می‌توان به مواردی همچون عمر طولانی و ماندگاری فیلترها، نیاز کمتر به شستشوی فیلترها، افزایش میزان جریان آب، سرویس‌دهی بیشتر نسبت به انواع فیلترهای تک لایه و … اشاره کرد. از جمله مهم‌ترین مزیت‌های استفاده از آنتراسیت در تصفیه آب می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- آنتراسیت می‌تواند یک مکمل عالی برای فیلترهای چند لایه باشد که از سایر واسطه‌ها مانند ماسه سیلیس نیز برخوردارند.
- میزان جریان آب عبوری از لایه آنتراسیت نسبت به لایه‌های ماسه سیلیسی بیشتر است
- آنتراسیت می‌تواند در برابر مواد شیمیایی مقاومت بالایی داشته باشد
- فیلترهای تک لایه آنتراسیت قابلیت تبدیل شدن به فیلترهای دو لایه ماسه سیلیس و آنتراسیت را دارند
- میزان شست و شوی فیلتر آنتراسیت بعد از تصفیه بیشتر از ماسه سیلیس است
- دانه‌های آنتراسیت به‌گونه‌ای هستند که می‌توانند ذرات معلق موجود در آب را به‌راحتی به دام بیندازند.
تفاوت آنتراسیت با کربن اکتیو
کربن اکتیو نیز از جمله موادی است که امروزه در انواع فیلترهای تصفیه‌ای به کار می‌رود و می‌تواند مزیت‌های متعددی داشته باشد. آنتراسیت در مقایسه با کربن اکتیو از ویژگی‌ها و مشخصات منحصربه‌فردی برخوردار است که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر هستند:
- آنتراسیت دارای منافذ بیرونی بسیار کوچکی بوده و در جذب مولکولی ضعیف بوده و توانایی حذف بسیاری از مولکول‌های مزاحم در آب مانند مواد روغنی و مواد فرار را ندارد
- کربن اکتیو گرانولی (CAG) به دلیل بافت خود توانایی جذب عمقی‌تری نسبت به آـنتراسیت دارد و قادر است بو، مواد آلی و روغنی و رنگ را به‌خوبی حذف کند.
- در شستشوی معکوس فیلترها، امکان پاک‌سازی کربن اکتیو وجود ندارد اما از آنجایی که آنتراسیت دارای قدرت جذب سطحی است، به‌راحتی پاک‌سازی می‌شود.
انواع آنتراسیت مصرفی در صنعت آب و فاضلاب
کاربرد آنتراسیت در تصفیه آب و مزایای آن باعث شده است که امروزه انواع مختلفی از آن در مراحل مختلف تصفیه استفاده شود. به صورت کلی آنتراسیت به همراه سیلیس و کربن اکتیو در فیلترهای دو یا چند بستره (Dual Media Filters) (Multi Media Filters) تصفیه آب به کار می‌رود. طراحی کلی فیلترهای دو یا چند بستره مانند فیلترهای شنی تحت فشار بوده ولیکن در دانه‌بندی و شستشوی معکوس باید ملاحظات ویژه‌ای صورت بگیرد. از جمله انواع آنتراسیت های مورد استفاده در صنعت آب و فاضلاب می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- آنتراسیت وارداتی که درصد خلوص بیشتر از 92 درصد دارد
- آنتراسیت اینتراکتیو که شباهت بالایی به کربن اکتیو داشته و خلوص آن بیشتر از 83 درصد است
- آنتراسیت شسته شده بدون خاکستر که می‌تواند درصد خلوص‌های (75 تا 88 درصد، 88 تا 90 درصد، بیشتر از 90 درصد) متفاوتی داشته باشد.
- آنتراسیت شسته شده با درصد خلوص 50 تا 70 درصد
- آنتراسیت شسته شده با درصد خلوص 72 تا 80 درصد
- آنتراسیت شسته شده با درصد خلوص 75 تا 88 درصد
- آنتراسیت شسته شده با درصد خلوص 90 درصد
جمع‌بندی نهایی
آنتراسیت نوعی زغال سخت، سیاه و براق است که یک درصد از منابع زغال جهان را تشکیل داده و کاربردهای متعددی دارد. آنتراسیت انواع مختلفی از نظر درصد خلوص داشته و در صنعت آب و فاضلاب به منظور حذف آلودگی‌ها و تصفیه آب‌های آلوده به کار می‌رود.
استفاده از مواد طبیعی همچون آنتراسیت و بیتومن در صنایع مختلف مانند تصفیه آب، عایق‌سازی و ساخت‌وساز، نشان‌دهنده اهمیت روزافزون بهره‌گیری از منابع طبیعی در فرآیندهای صنعتی و زیست‌محیطی است. این ترکیبات به دلیل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد، نقش مهمی در بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌ها ایفا می‌کنند.