Activated Carbon
ถังถ่านกัมมันต์ดูดซับไอระเหยอย่างไร และเมื่อไรต้องเปลี่ยนถ่าน
ถังถ่านกัมมันต์ดูเป็นอุปกรณ์ที่เรียบง่าย ไม่มีน้ำ ไม่มีปั๊ม แต่มีจุดอ่อนสำคัญคือ ถ่านอิ่มตัวได้โดยไม่มีอะไรเตือน พัดลมยังหมุน ลมยังไหล แต่ไอระเหยอาจหลุดออกทางปล่องมานานแล้วก็ได้
การดูดซับ (Adsorption) คืออะไร
คือการที่โมเลกุลของก๊าซหรือไอเกาะติดอยู่บนผิวของของแข็ง เมื่ออากาศไหลผ่านชั้นถ่าน โมเลกุลเหล่านั้นจึงถูกทิ้งไว้บนผิวถ่าน แรงที่ยึดโมเลกุลไว้มี 2 แบบ
- แรงระหว่างโมเลกุล (Van der Waals) ยึดไว้ไม่แน่นนัก เป็นกระบวนการทางกายภาพที่ย้อนกลับได้
- การดูดซับทางเคมี (Chemisorption) ยึดด้วยแรงที่แข็งแรงกว่า
ถ่านกัมมันต์เป็นตัวดูดซับที่นิยมที่สุด ตัวอื่นที่ใช้กัน เช่น อะลูมินากัมมันต์ ซิลิกาเจล และโมเลกุลาร์ซีฟ หลักการนี้ต่างจากการ "ดูดซึม" ใน Wet Scrubber ซึ่งสารต้องละลายเข้าไปในของเหลว
ถ่านอิ่มตัว และ "การทะลุ" (Breakthrough)
ผิวถ่านรับโมเลกุลได้จำกัด เมื่อใช้ไปเรื่อย ๆ ถ่านจะเต็มไปทีละชั้นจากด้านทางเข้า จนถึงจุดที่ไอระเหยเริ่มหลุดผ่านออกไปทางออก เรียกว่า การทะลุ (Breakthrough) หลังจากจุดนี้ ถังถ่านแทบไม่ได้บำบัดอะไรแล้ว
ปัญหาคือ จุดนี้มองด้วยตาไม่เห็น และความดันคร่อมถังก็ไม่ได้บอก ถ้าความดันคร่อมถังสูงขึ้น มักเป็นเพราะฝุ่นหรือละอองเข้าไปอุด ไม่ใช่เพราะถ่านอิ่มตัว
เมื่อไรต้องเปลี่ยนถ่าน
ตอบสั้น ๆ ว่า เปลี่ยนตามข้อมูล ไม่ใช่ตามความรู้สึก หลักวิศวกรรมระบุว่า ไม่ควรติดตั้งอุปกรณ์บำบัดโดยไม่มีข้อมูลเรื่องรอบเปลี่ยนและจุดทะลุ และไม่มีวิธีตรวจจับเมื่อเกิดการทะลุ ในทางปฏิบัติคือ
- ตรวจวัดความเข้มข้นทางออกเป็นรอบ ขณะเดินเครื่องจริง นี่คือตัวชี้วัดที่เชื่อถือได้ที่สุด
- บันทึกผลทุกครั้ง ค่าทางออกเปลี่ยนไปตามเวลาและตามการผลิต จึงต้องเก็บข้อมูลให้ครอบคลุมทุกช่วงการทำงาน แล้วใช้กำหนดรอบเปลี่ยนที่เผื่อเวลาไว้ก่อนถึงจุดทะลุ
- มีวิธีตรวจจับการทะลุ เช่น เครื่องตรวจวัดทางออกพร้อมสัญญาณเตือน โดยเฉพาะถ้านำอากาศที่บำบัดแล้วกลับเข้าอาคาร
- สังเกตสัญญาณหน้างาน ถ้ากลิ่นกลับมา หรือผลตรวจวัดปล่องสูงขึ้น แปลว่าเลยจุดที่ควรเปลี่ยนมาแล้ว จึงไม่ควรใช้สัญญาณนี้เป็นตัวกำหนดรอบหลัก
อายุถ่านจะสั้นหรือยาวขึ้นอยู่กับชนิดสาร ความเข้มข้น ปริมาณลม และปริมาณถ่านในถัง จึงไม่มีรอบเปลี่ยนสำเร็จรูปที่ใช้ได้กับทุกโรงงาน การประมาณอายุถ่านต้องใช้ข้อมูลจากผู้ผลิตถ่านควบคู่กับผลตรวจวัดจริง
ยืดอายุถ่านให้คุ้มค่า
- กำจัดฝุ่นและละอองก่อนเข้าถัง อนุภาคของแข็งทำให้เบดถ่านอุดตัน ลมลดลง และผิวถ่านถูกปิดไปก่อนที่จะได้ใช้งาน
- อย่าให้ไอน้ำกลั่นตัวในถัง น้ำที่กลั่นตัวทำให้อุปกรณ์แบบแห้งจับตัวเป็นก้อนและอุดตัน ต้องระวังเป็นพิเศษเมื่ออากาศมาจากกระบวนการที่มีความชื้นสูง
- ออกแบบให้เปลี่ยนถ่านได้ง่าย เช่น มีช่องเติมและช่องถ่ายถ่าน มีพื้นที่ทำงานรอบถัง ถ้าเปลี่ยนยาก มักถูกเลื่อนออกไปเรื่อย ๆ
ถ่านที่ใช้แล้วต้องจัดการอย่างไร
ถ่านที่ถอดออกมาจะมีสารที่จับไว้อยู่เต็ม ควรถือว่าอาจเป็นของเสียอันตรายจนกว่าจะตรวจพิสูจน์แล้ว และจัดการตามกฎหมายว่าด้วยการจัดการของเสียอุตสาหกรรม ไม่ควรทิ้งรวมกับขยะทั่วไป