ถูกใช้เป็นสารดูดซับให้บริสุทธิ์มาตั้งแต่ปี 2517 ซึ่งได้รับการรับรองจาก American Water Works Association (AWWA)
GAC ปริมาณ 1 กรัม มีพื้นที่ผิวมากกว่า 1,000 ตารางเมตร ปัจจุบันถ่านกัมมันต์มีการผลิตออกมาในหลายรูปแบบ และถูกนำมาใช้งานทั้งในบ้านเรือน การค้า และอุตสาหกรรม เพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากน้ำ อากาศ ของเหลว และก๊าซ
GAC กับ PAC
GAC มีขนาดอนุภาคใหญ่กว่าแบบผงถ่านกัมมันต์ (Powdered activated carb : PAC) ซึ่งมีพื้นที่ผิวสัมผัสมากกว่า PAC เริ่มมีการนำมาใช้มากขึ้นเนื่องจากราคาถูกและมีความยืดหยุ่นในการใช้งาน โดยเฉพาะการนำมาใช้เป็นยารักษาโรคซึ่งจำเป็นจะต้องมีการปรับขนาดปริมาณ PAC ให้เหมาะกับการรักษา เช่น การรักษาอาการท้องเสีย เป็นต้น PAC ยังสามารถปรับปริมาณให้เหมาะสมเพื่อจัดการกับระดับสารปนเปื้อนในการใช้ในระบบบำบัดน้ำเสีย(Wastewater Treatment) อย่างไรก็ตาม PAC มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสูงหากใช้อย่างต่อเนื่อง ไม่สามารถ Regenerate ใหม่ได้ ก่อให้เกิดกากตะกอนจำนวนมาก และผงถ่านสามารถผ่านแผ่นกรองทำให้เกิดปัญหาน้ำออกที่สกปรก นอกจากนี้ฝุ่นที่เกิดจากอนุภาคขนาดเล็กของ PAC ยังทำให้เกิดปัญหาการจัดการที่ยากเช่นเดียวกับปัญหาการติดไฟ
GAC จึงกลายเป็นตัวเลือกที่ประหยัดมากกว่าในระบบบำบัดน้ำซึ่งต้องควบคุมรสชาติและกลิ่นอย่างต่อเนื่อง
ข้อเสียของ GAC : ราคาสูง, การใช้งานอาจมีเชื้อแบคทีเรียเจริญแต่สามารถควบคุมได้โดยการใช้คลอรีนอิสระที่เหลือ และการออกแบบถังกรองคาร์บอน ควรเลือกใช้ชนิด Perforated Plate ซึ่งมี strainer แทนแบบก้างปลา ซึ่งมักจะบรรจุกรวดทรายด้านล่าง ซึ่งจะยิ่งทำให้เกิดเชื้อแบคทีเรียเจริญมากยิ่งขึ้น
ปริมาณพื้นที่ผิวและการเข้าถึงพื้นที่การดูดซับภายในโครงสร้างรูพรุนของ Activated Carbon คือหัวใจสำคัญของการทำงานของถ่านคาร์บอน ซึ่งสามารถพิจารณาได้จากพื้นที่ผิวสัมพัทธ์ของคาร์บอนสามารถวัดได้โดยหมายเลขไอโอดีน(Iodine Number : Io N) ตามมาตฐาน ASTM
Water Quality Association (WQA) แนะนำว่าสำหรับการผลิตน้ำดื่ม Iodine Number ของ Activated Carbon ควรอยู่ในช่วง 900-1050 mg/g ตามมาตรฐาน ASTM
สังเกตได้จาก
1.จะไม่มีการลง spec "ASTM" ในการแจ้ง Iodine Number เช่น แจ้งว่า ID1100 แต่มื่อวิเคราะห์ตาม ASTM เหลือแค่ 600 mg/g ASTM เป็นต้น
2.ไม่ได้รับรองมาตรฐาน NSF
3.เปลี่ยนสารกรองคาร์บอนบ่อยผิดปกติ
ขนาดของ Activated Carbon อาจไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการดูดซับ แต่จะส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฮดรอลิก (Pressure Drop) และอัตราการเกิดปฏิกิริยา(Kinetics-Rate of Reaction)
Pressure Drop จะสูงขึ้นเมื่อมี Activated Carbon ขนาดเม็ดเล็กๆมาก แต่ขนาดเม็ดที่เล็กจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงขึ้น การใช้ชั้นสารกรอง(Bed Depth)จึงไม่จำเป็นต้องสูงมาก
อัตราการเกิดปฏิกิริยาของ Activated Carbon ขนาด 12x40 mesh จะเป็นสองเท่าของ 8x30 mesh และ 20x50 mesh นั้นเร็วเป็นสองเท่าของ 12x40 ถังกรองคาร์บอนซึ่งมีชั้นสารกรองสูงอาจเลือกสารกรองคาร์บอนขนาด 8x30
สารกรองคาร์บอนชนิดเม็ดที่ขายในท้องตลาด มีขนาดดังนี้ 8x16, 8x20, 8x25, 8x30, 10x30, 12x40, 14x40, 20x40 และ 20x50 โดยทั่วไปแล้วอุตสาหกรรมน้ำดื่มจะใช้ขนาด 8x30 ซึ่งราคาถูกที่สุด แต่การเลือกขนาด 8x16 ซึ่งเม็ดมีขนาดที่เท่ากัน(Uniform)มากกว่า การเกิด Pressure Drop จะน้อยกว่าขนาด 8x30 จึงเป็นทางเลือกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำ
เนื่องจากหน่วยบำบัดของระบบบำบัดน้ำเสียบ่อสุดท้าย(Polishing pond) ส่วนใหญ่จะถูกออกแบบไว้ไม่มีระบบเติมอากาศ เพื่อให้น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วเกิดการปรับสภาพเองตามธรรมชาติก่อนปล่อยทิ้ง แต่หากน้ำเสียยังคงมีธาตุอาหารเหลืออยู่ในปริมาณมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบ ไนเตรต ไนไตรท์ แอมโมเนีย และฟอสเฟต และมีเวลากักพักที่นานเกินไป จะทำให้แบคทีเรียบำบัดน้ำเสียตัวดี(Effective bacteria)เจริญเติบโตไม่ทันเนื่องจากออกซิเจนในน้ำมีน้อย จนทำให้สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอื่น เช่น สาหร่ายเซลล์เดียว(Unicellular algae) สาหร่ายขนาดเล็ก(Microscopic algae) เป็นต้น ซึ่งสามารถดำรงชีพอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ออกซิเจนน้อยได้ดีกว่า เกิดขึ้นแทนที่แบคทีเรียอย่างรวดเร็ว ที่เรียกว่า ปรากฏการณ์สาหร่ายเบ่งบานหรือ Algae Boom นั่นเอง ปฏิกิริยาทางชีวเคมีดังกล่าว เกิดขึ้นได้ 2 สภาวะดังนี้
รูปการกำจัดสารประกอบไนโตรเจนในน้ำเสียชุมชมโดยผักตบชวาสามารถทนทานและเจริญเติบโตได้ดีที่สุด
แหล่งที่มา : http://www.datacenter.deqp.go.th/service-portal/environmental-media-system/electronics-detail/?id=101031
รูปผักตบชวา (Water hyacinth) ช่วยดูดธาตุอาหารที่เหลืออยู่ในน้ำเสีย โดย คุณ Capture the World
ถ่านกัมมันต์ สามารถแบ่งออกตามรูปลักษณ์ภายนอกได้ 3 แบบ คือ GAC, EAC และ PAC
GAC: Granular Activated Carbon
ใช้สำหรับบำบัดมลพิษในของเหลว (liquid phase) และในอากาศ(gas phase) สามารถฟื้นคืนสภาพได้ มีความเหมาะสมทางด้านเศรษฐศาสตร์ในระบบการผลิตน้ำโดยเฉพาะน้ำเพื่อการบริโภค
EAC: Extruded Activated Carbon
ใช้สำหรับบำบัดมลพิษอากาศ (gas phase) สามารถนำมาฟื้นคืนสภาพได้ ข้อเสีย ไม่สามารถใช้กับอุปกรณ์สำหรับพ่น ประสิทธิภาพในการกำจัดมลพิษน้อยกว่า PAC
PAC: Powdered Activated Carbon
ใช้สำหรับบำบัดมลพิษอากาศ (gas phase) และในของเหลว(liquid phase) สามารถใช้กับอุปกรณ์สำหรับพ่น (spray) ได้ ประสิทธิภาพดีกว่า EAC แต่มีข้อเสียคือไม่สามารถนำกลับมาคืนสภาพเดิมได้ (Non-regenerate) โดยสามารถใช้ได้เพียงครั้งเดียว (Single use only)
รูป Granular Activated Carbon(GAC) และ Powdered Activated Carbon(PAC)
ถ่านกัมมันต์ถูกใช้อย่างกว้างขวางในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนต่าง ๆในอากาศและแก๊ส โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบอินทรีย์ระเหย (Volatile Organic Compounds : VOCs) สารประกอบอินทรีย์ระเหยได้ปานกลาง(Semi- Volatile Organic Compounds: Semi-VOCs) และโมเลกุลที่ทำให้เกิดกลิ่น
VOCs โดยทั่วไปถูกปล่อยมาจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การผลิตสารเคมี ยา การระบายจากถังบรรจุปิโตรเคมี บูธสเปรย์ และการฟื้นฟูดิน โดย VOCs ที่ปล่อยออกมายกตัวอย่างเช่น อะซิโตน(acetone) เบนซีน(benzene) ไซลีน(xylene) สไตรีน(styrene) และโทลูอีน(toluene) นอกจากนั้นในการเผาไหม้เชื้อเพลิงจากขยะ ยังอาจปล่อย สารประกอบ Semi-VOCs เช่น ไดออกซิน (Dioxins) และฟูแรน (Furans) ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งและมีความเป็นพิษอย่างมาก
ระบบควบคุมกลิ่นสามารถใช้ถ่านกัมมันต์ในกำจัดสารประกอบ เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S), Mercaptans, ไดเมททิลซัลไฟด์ (CH3SCH3 : Dimethyl Sulfide : DMS) และแอมโมเนีย (NH3)
ในกรณีของแก๊สธรรมชาติจะมีการปล่อยโลหะหนัก เช่น ปรอทและแคดเมียม ซึ่งถ่านกัมมันต์ก็เป็นทางเลือกหนึ่งในการนำมาใช้ในการดูดซับ
ในอุตสาหกรรมน้ำมันและปิโตรเคมีจะใช้ถ่านกัมมันต์แบบพิเศษเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา(Catalyst) ยกตัวอย่างเช่น การออกซิเดชั่นของ Mercaptan ในกระบวนการ Merox โดย Mercaptans จะถูกกำจัดออกจากไฮโดรคาร์บอนโดยถูกแปลงให้เป็นซัลไฟด์เหลว(liquid disulfides)
การนำมาใช้สำหรับป้องกันภัยส่วนบุคคล ถ่านกัมมันต์สามารถนำไปประกอบใช้ใน เครื่องช่วยหายใจ หน้ากากปิดจมูกและเครื่องดูดควันแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งสามารถกำจัดสารประกอบแก๊สที่เป็นอันตรายหรือเป็นพิษได้
มากไปกว่านั้นถ่านกัมมันต์ยังสามารถนำไปใช้ในก้นบุหรี่เพื่อกำจัดสารประกอบบางอย่างของควันเพื่อปรับปรุงรสชาติด้วย
บริษัท นำเข้าถ่านกัมมันต์ชนิด GAC EAC และ PAC ซึ่งได้รับการรับรองจากสถาบัน NSF Halal และ Kosher ลูกค้าสามารถนำถ่านกัมมันต์ไปใช้งานได้อย่างมั่นใจ ราคาคุ้มค่า