انتاج الكربون النشط من قشر وقش الارز(النسخة العربية)

انتاج الكربون النشط من قشر وقش الارز

مقدمة دراسة اولية
يعتبر جزئ الكربون النشط أحد صور الكربون ذات مساحة السطح الكبيرة التي لها القدرة علي امتصاص الغازات والأبخرة من الهواء الجوي وكذلك من المواد المذابة والمشتقة من السوائل وقد زادت أهمية الكربون النشط مع زيادة الاتجاه إلى حماية البيئة من الغازات والمذيبات الضارة للبيئة ويعتمد هذا المشروع علي إنتاج الكربون النشط من قشر الأرز

أهداف المشروع

يؤدي إنتاج الكربون النشط من قشر الأرز إلى التخلص منه بطريقة سليمة وصحية لحماية البيئة، إلى الاستفادة منه في مجالات كثيرة مثل الزراعة )تكرير سكر القصب) وإزالة الأملاح من الماء وتنقية المواد الكيماوية والدوائية وكذلك البتر وكيماوية وتنقية الزيوت النباتية والمشروبات ويستخدم كذلك بكثرة من أحواض الاستخلاص بالمذيبات للألياف الصناعية مثل الرايون والبولي استر مع العلم بأن هذا المنتج من الكربون لا ينتج في مصر على الإطلاق

المنتجات

إنتاج الكربون النشط من قشر الأرز

الخامات

تتوافر الخامات اللازمة لهذا المشروع من زراعات الأرز ومضارب الأرز المنتشرة في مصر وخاصة في الوجه البحري

الصودا الكاوية وينتج من المصانع المصرية

مراحل التصنيع وخط الإنتاج

مرحلة تجميع وتخزين وتنقية.

مرحلة تحضير محلول الصودا الكاوية.

مرحلة معالجة قشر الأرز النقي بالصودا الكاوية.

مرحلة حرق قشر الأرز المعالج بالصودا في الفرن الدوار.

مرحلة فصل سيليكات الصوديوم عن الكربون.

مرحلة ترشيح الكربون النشط الطافي فوق سطح الماء.

عملية تركيز محلول سيليكات الصوديوم.

عملية غسيل وتجفيف الكربون النشط.

طحن الكربون.

ويستخدم مجموعة من المعدات منها

فرن دوار لحرق قشر الأرز
- خزان صودا لمعالجة قشر الارز
- غرابيل هزازة لتنقية القشر
- مولد الغاز
- خزان معالجة بالماء
- مرشح بالضغط لترشيح الكربون
- طاحونة لطحن الكربون

المساحة والموقع

يلزم لهذا المشروع مساحة حوالي 400 متر مربع لخطوط الإنتاج والتخزين مع وجود تهوية طبيعية وصناعية جيدة ومصدر كهرباء ومياه ويفضل أن يكون المشروع في إحدى محافظات الوجه البحري حيث زراعة الأرز بكثرة

العمالة

يتميز المشروع بإيجاد فرص عمل لشباب الخريجين بالإضافة إلى العمالة الفنية، ويحتاج المشروع إلى 7 أفراد

التسويق والمبيعات

يعتبر الكربون النشط منتج ذو استخدام واسع حيث يمكن تسويقية في كثير من الصناعات مثل صناعة السكر ، الزيوت النباتية والصباغة ومصانع إنتاج الألياف الصناعية وكذلك مصانع الكيماويات ومحطات معالجة المياه ومصانع الأدوية

الاشتراطات الصحية والبيئية

يراعى اتخاذ الحيطة عند نقل الخامات وخاصة الصودا الكاوية حيث ينصح باستخدام الملابس الواقية عند التعامل مع الخامات

يجب المعالجة بمضاد الحروق عند لمس الصودا الكاوية

اختيار مناسب لموقع المشروع

انتاج الكربون النشط وسيليكات الصوديوم من قشرالرز

اولا طرق الانتاج والتنشيط
مجموعة تكنولاب البهاء جروب
عقيد دكتور
بهاء بدر الدين محمود
استشارى كيميائى

اثناء عملية تبييض الرز نحصل على 70% رز ابيض وحوالى 20-30% قشر رز حيث يجمع القئر ويغربل للحصول على القشر السليم الذى يحتوى على طاقة حرارية تقدر ب 14 ميجا كالورى لتعادل الطاقة الحرارية الناتجة من زيت الديزل بنسبة=35%.
ولكى نحصل على كلا من سيليكات الصوديوم السائلة والكربون النشط الصلب نقوم باذابة قشر الرز مع محلول مخفف من الصودا الكاوية ثم يتم ترشيح الناتج من عملية الاذابة للحصول على سيليكات صوديوم سائلة بتركيز 24% سيليكات ومحتوى مائى 8% والحصول على كربون نشط صلب بمحتوى مائى=8%.

طرق انتاج الكربون النشط من قشر الرز

اولا/ الطريقة الطبيعية الحرارية

وتتم خلال خطوتين:-

1-الكربنة

الحرق بمعزل عن الهواء عند درجات حرارة=600-900 درجة مئوية فى وجود غازات مثل الارجون او النيتروجين

2-الاكسدة والتنشيط

بتعرض الناتج من عملية الكربنة لعامل مؤكسد قوى هوائى مثل ثانى اكسيد الكربون عند درجة حرارة 450-550 درجة مئوية او الاكسجين عند درجة حرارة=800-1180 درجة مئوية حيث تبدا الاكسدة المبدئية عند درجة حرارة=250 درجة مئوية وتزيد بناءا على العامل المؤكسد المستخدم

ثانيا/الطريقة الكيميائية للتنشيط

وهى مزج قشر الرز مع محلول الصودا الكاوية او هيدروكسيد البوتاسيوم كمواد قلوية او المزج مع حمض الفوسفوريك كمادة كيماوية حامضية او املاح معدنية ككلوريد الزنك لمدة ساعتين مع الغلى داخل الفرن
او اجراء عملية المزج مع محلول الصودا الكاوية بتركيز 5% والكربنة داخل فرن كربنة مزود بقلاب افقى ليسمى فرن دوار لمدة 39 دقيقة فى درجة حرارة من 450-900 درجة مئوية
وعلى هذا تعتبر عملية التنشيط الكيميائى افضل من الطريقة الحرارية الطبيعية من حيث قصر الوقت وانخفاض درجات الحرارة المطلوبة

حجم الحبيبة الناتج من كربنة وتنشيط قشر الرز يتراوح مابين 6-16 ميش حيث يتم الحصول على هذا الحجم عند الكربنة بدرجات حرارة=700-800 درجة مئوية بمعزل عن الهواء ويتراوح زمن الكربنة من نصف ساعة الى ساعتين ونصف ثم يتم تنشيط الناتج من عملية الكربنة بمادة كيميائية غير عضوية مثل محلول مخفف من الصودا الكاوية بتركيز=5% ويتم المزج مع التسخين المستمر والتقليب السريع المستمر لمدة ساعتين وتتفاعل الصودا الكاوية مع السيليكات الموجودة كمكون اساسى بنسبة 24% لقشر الرز لتكوين سيليكات الصوديوم السائلة ثم تبدا عملية الترشيح والغسيل بالمياه وتستمر عملية الغسيل الى ان نصل الى اس هيدروجينى متعادل لسائل الغسيل الناتج واغلبه سيليكات صوديوم بتركيز يتراوح مابين =20-24% سيليكا وبمحتوى مائى=8% وتجمع فى خزانات وبعد ذلك تبدا عملية التجفيف للكربون النشط الصلب الناتج وتكون عند درجات حرارة تتراوح مابين 50-60 درجة مئوية وتاخذ عينات اختبارية لقياس مستوى النشاطيه بقياس الرقم الايودى للكربون
وتكرر هذة الخطوات فى حالة استخدام كلوريد الزنك بالتقليب المستمر مابين كلوريد الزنك وقشر الرز فى درجة حرارة=90 درجة مئوية لعدة ساعات لكامل تحلل المكونات العضوية والغير عضوية بقشر الرز ثم الكربنة العالية فى درجات حرارة=600-700 درجة مئوية ثم تتبع بعمليات التبريد والتجفيف والترشيح والغسيل

انواع الكربون النشط

مجموعة تكنولاب البهاء جروب
عقيد دكتور
بهاء بدر الدين محمود
استشارى كيميائى

يصنف الكربون النشط بناءا على خواصه الطبيعية غالبا لان تصنيفة بناءا على اسلوب تشغيله او خواص سطحه او طريقة انتاجه صعبة لانه مركب معقد التركيب
انواعه:-
اولا/
الكربون النشط البودرة(المسحوق)
تجاريا نجد ان الشكل العام للكربون المنتج من قشر الرز يكون فى شكل مسحوق او محبب بحجم حبيبة اقل من 0.1 مم وبقطر يتراوح مابين 0.15-0.25 مم ولكن مساحة السطح تكون كبيرة بالمقارنة مع حجم الحبيبة الصغير
وصنع الكربون النشط المسحوق من ناتج طحن حبيبات الكربون الكبيرة الحجم من حلال مطحنة تصمم لذلك معدة بمقاسات مطلوبة لاشكال الكربون ومقاساته وهى 5 مقاسات اخرها الطحن الناعم للحصول على الكربون المسحوق
وبالمقارنة للكربون النشط المحبب نجد ان حجم الحبة=50 ميش مايعادل=0.297مم بينما حجم حبة الكربون النشط المسحوق=80 ميش مايعادل=0.177مم واقل
ويضاف الكربون النشط المسحوق مباشرة لعمليات معالجة المياه والترشيح كما فى خزانات تجميع المياه الاولية لمياه الشرب وفى خزانات الترسيب بالمزج السريع والمروقات
ثانيا/
الكربون النشط المحبب
يعتبر الكربون النشط المحبب اكبر حجما من الكربون النشط البودرة ولكنه اصغر فى مساحة السطح منه
ولكنه يعتبر اعلى قوة واسرع فى عملية الامتصاص والادمصاص لكل حالات المادة السائلة والغازية ولذلك يستحدم اساسا فى معالجة المياه للتخلص من الملوثات خلال سريان المياه
وترتب احجامه كالتالى
8- 20
20-40
8-30
ميش وهذا فى حالات الاستخدامات للمواد السائلة
بينما للحالات الغازية والهوائية
4x6
4x8
4x10
ميش
وبناءا على المواصفات الامريكية العالمية نجد مثلا ان الحجم=20-40ميش يعنى=0.84-0.42 مم اى ان نسبة الترشيح داخل ذرة الكربون =85-95% ويؤدى هذا الى ادراك ان حجم الفتحات الداخلية للكربون تبدا بالفتحات الكبيرة الحجم اولا وتسمى الماكرو بورز ثم تنتهى بالفتحات صغيرة الحجم ثانيا وتسمى بالميكروبورز
وبناءا على المنظمة العالمية لشئون المواد الكيماوية المتعلقة بالمياه(ايه دبليو دبليو ايه) والتجربة المسجلة بحجم حبيبة الكربون النشط المحبب(بى 604)ان اقل حجم لحبيبة الكربون النشط المحبب=50ميش=0.297 مم
ويعتبر كلا من المقاسين (12-40) و(8-30)ميش من اهم الانواع تجاريا لان 95% من خواص الكربون المطلوبة تتواجد بهم ومن اهمها التوزيع الممتاز لحجم الفتحات داخل الحبيبة ومساحة السطح الكبيرة وانخفاض نسبة الفاقد منهم عند التشغيل
ثالثا/
الكربون النشط المشكل(البيليت)
يتكون من اشكال اسطوانية اوهندسية يتراوح قطرها مابين (0.8-45مم) وتستخدم اساسا لتنقية الهواء والغازات لانهم يقللوا من سرعة مرور الهواء داخلهم فيؤدى الى اعلى مستوى من الامتزاز والامتصاص للشوائب مع اقل كمية غبار ناتج

خواص الكربون النشط

مجموعة تكنولاب البهاء جروب
عقيد دكتور
بهاء بدر الدين محمود
استشارى كيميائى
اولا/
الرقم الايودى

يعتبر الرقم الايودى اعلى مواصفة لاختبار الكربون النشط وتحديد سعره تجاريا
فهو يقيس مستوى نشاطية الكربون بقياس العدد التقريبى لفتحات الترشيح الداخلية فى الكربون والمسئولة عن تنشيط الكربون وارتفاع مستوى ترشيحه وتقدر حسابيا بحوالى( 500-1200 مجم/جرام كربون) وتقيس قطر فتحة ترشيح داخلية صغيرة الحجم (ميكروبورز) تتراوح مابين (0-20 انجستروم)مايعادل (0-2 نانومتر) وذلك بقدرة فتحة الترشيح على امتصاص اليود وبناءا على ذلك نقدر حجم مساحة سطح الكربون والتى تتراوح مابين (900-1100متر مربع/جرام كربون) وهذا يعتبر مواصفة قياسية عالمية لاختيار الكربون النشط فى ترشيح المواد السائلة
ويعرف الرقم الايودى بانه كمية المليجرامات من اليود ذو التركيز=0.02 مجم التى تمتص بواسطة جرام كربون نشط من خلال فتحات الترشيح الموجودة به
وعلى العموم فان استخدام الكربون النشط فى معالجة المياه يجب ان تكون نسبة الرقم الايودى=600-1100مجم/جرام كربون لانه يقيس نسبة اجهاد سرير الكربون الموجود فى المرشحات والزمن اللازم لغسيل الكربون ثم تنشيطه مرة اخرى

خواص الكربون النشط

مجموعة تكنولاب البهاء جروب
عقيد دكتور
بهاء بدر الدين محمود
استشارى كيميائى

Molasses

الجزيئية
لان الكربون النشط يستهلك عند امتزاز احجام كبيرة من الجزيئات فلهذا اصبح قياس رقم الجزيئية او القدرة على امتزاز الجزيئات ضرورة قصوى لقياس حجم وقدرة فتحات الكربون الداخلية المتوسطة الحجم (الميسو بورز) هل قطرها اصبح اكبر من(20 انجستروم=اكبر من 2 نانومتر) كحجم قياسى عند امتزازها لجزيئات كبيرة الحجم من المواد السائلة المارة داخلها ام لا
ويقدر مستوى الكفاءة الجزيئية=95-600جزئ/جرام كربون كقياس امريكى
ويعرف مستوى الكفاءة الجزيئية بانه القدرة على ازالة اللون من محلول جزيئى ويعين فى هذه الحالة بالنسب المئوية=(40-185)% ويتراوح القياس الاوروبى مابين(110-525 جزئ/جرام كربون )
وعلى هذا يستحدم هذا القياس لتقييم قدرة جزئ الكربون على الاشكال المختلفة للامتزاز بناءا على الاحجام المختلفة للجزيئات الملوثة المراد ازالتها من المادة السائلة المارة خلاله

Tannin

التانين
هو قياس لنسب الفتحات الداخلية للكربون ونسبة الكبيرة الحجم(ماكروبورز) والمتوسطة الحجم(ميسوبورز)والصغيرة الحجم(الميكروبورز)
وقدرة الكربون على امتزاز مادة التانيين وتقدر بالبى بى ام=200-362 بى بى ام)

Methylene Blue
الميثيلين الازرق

وهو قياس لمدى امتزاز الجزيئات متوسطة الحجم فى الفتحات المتوسطة (ميسوبورز) والتى تتراوح اقطارها مابين(20-50 انجستروم=2-5 نانومتر)
وتقدر نسبة الميثيلين الازرق=(11-28 جم/100 جم كربون)

Dechlorination
ازالة الكلور

تعتمد فترة نصف العمر للكربون على مدى تعامل الكربون مع المواد السائلة التى تحتوى على نسب عالية من الكلور وقدرة الكربون على ازالة الكلور وذلك للاجهاد الكبير لفتحات الترشيح والامتزاز داخل الكربون عند التعامل مع مواد الكلور ومشتقاته
وتقدر قدرة الكربون لازالة الكلور=3.5-5 بى بى ام كلور/جرام كربون

[b]

خواص الكربون النشط

مجموعة تكنولاب البهاء جروب
عقيد دكتور
بهاء بدر الدين محمود
استشارى كيميائى

Apparent Density

الكثافة الظاهرية

كلما زادت الكثافة الظاهرية كلما زاد حجم النشاطية كلما زادت جودة الكربون النشط

وتقدر الكثافة الظاهرية بوزن الكربون النشط داخل جرام الكربون وتقدر ب 048-0.52جم/سم مكعب من الجرام

Hardness/Abrasion Number

درجة الصلابة

وهى قدرة الكربون على الاحتمال وعدم التفتت عند التعرض لظروف تشغيل قاسية وهى مقياس لقوة تماسك الكربون داخليا وفيزيائيا بناءا على قوة تجاذب فان ديرفال عند التعرض للغسيل العكسى القوى
وتقاس نسبة الصلابة بناءا على المادة الخام المصنع منها الكربون=45-90

Ash Content

نسبة الرماد
كلما زادت نسبة الرماد المترسب من الكربون النشط كلما انخفض مستوى نشاطية الكربون كلما انخفض كفاءة اعادة تنشيطه مرة اخرى
فمركبات مثل اكسيد الحديديك تؤدى الى تكوين طحالب وعلى هذا يستدعى استخدام كربون قليل الرماد الناتج منه مع البيئات البحرية وتنقية المياه من خلال مياه البحر للحصول على اعلى مستوى من النشاطيه

Carbon Tetrachloride Activity

مقياس نشاطية الكربون رباعى الكلور

وهو قياس لقوة فتحات الترشيح بالكربون على امتزاز بخار الكربون الرباعى الكلور المتشبع

الطريقة الكيميائية لانتاج وتنشيط الكربون من قشر الرز باستخدام كلوريد الزنك

مجموعة تكنولاب البهاء جروب
عقيد دكتور
بهاء بدر الدين محمود
استشارى كيميائى

اولا/ مكونات قشر الرز
Composition of Husk (%Dry Basis):
silica=19-23%
Protein=3%
Crude fat=0.8%
Crude fiber=45%
Ash=21%
n-free eztract=30%
sugar=0.7%
pentasan=21%

ثانيا/خطوات الطريقة الكيميائية

Methods:

a. Separate and clean rice husj
b. Sun dry.
c. Burn dried rice husk at burning sink or drum at 300-500 oC for 3-5 hours.
d. Soak charcoal in chemical solution (CaCl2 or ZnCl2 25%) (Calcium Chloride or Zinc Cholride 25%) for 12-18 hours to become activated charcoal.
e. Wash charcoal with distilled/clean water.
f. Spread on tray at room temperature to be drained.
g. Dry in oven at temperature 110 oC for 3 hours.
h. Crush or refine activated charcoal with crusher wood/iron into size of 100 mesh.
i. Pack activated charcoal in plastic.
الطريقة
1- فصل قشر الرز من باقى المكونات وتنظيفه وتجميعه
2- تجفيفه فى الشمس لمدة 24 ساعة
3-يحرق فى فرن كربنة ويفضل ان يكون به ذراع تقليب(فرن دوار)لمدة 3-5 ساعات عند درجات حرارة مابين 300-500 درجة مئوية
4-يغمر ناتج الاحتراق فىمحلول مخفف من كلوريد الكالسيوم او كلوريد الزنك تركيز 25% لمدة مابين 12-18 ساعة حتى يتم تنشيط كل الكربون الموجود
5-يغسل الكربون النشط الناتج بالماء المقطر او الماء العادى النظيف جدا
6-يفرد على منشر كبير خشبى فى غرفة مغلقة ويعلو عن الارض بمقدار 1 متر
7-يجفف فى فرن تجفيف عند درجة 110 درجة مئوية لمدة 3 ساعات
8- يطحن ويكسر فى كسارة عند مقاسات تبدا من 100 ميش فاقل
9- يعباا فى خزانات بلاستيك الى ان يعبا بشكاير صوفية من الداخل وبلاستيكية من الخارج

مخطط عام لمصنع انتاج وتنشيط الكربون النشط من قشر الرز

مجموعة تكنولاب البهاء جروب
عقيد دكتور
بهاء بدر الدين محمود
استشارى كيميائى

1- المساحة المطلوب=400 متر
2- غرفه تجميع قشر الرز
3- غرفة تجفيف قشر الرز فى الشمس(حجرة بدون سقف) وينشر القشر على مصطبة خشبية بمساحة الغرفة وتعلو عن الارض بمقدار متر
4- فرن كربنة دوار مساحته بناءا على كمية الكربون المطلوبة انتاجها فى المصنع وتبدا درجات حرارته من 100-1200 درجة مئوية ويفضل ان يكون مزود بذراع تقليب او محور حلزونى دوار
5- حجرة تخزين الكيماويات
6- خزانات غمر الكربون بمحاليل كلوريد الزنك او كلوريد الكالسيوم تركيز 25%
7- وحدة معالجة مياه للحصول على مياه نقية خالية من الاملاح والشوائب
8- خزانات غسيل الكربون وتزود بقاعدة حديدية فى وسط الخزان لوضع الكربون عليها وغسيله لان ناتج الغسيل يجمع فى خزانات لاحتوائه على مادة سيليكات الصوديوم السائلة بتركيز 24%
9- خزانات تجميع سيليكات الصوديوم المائية
10- غرفية خشبية مغلقة بها مصطبه خشبية لنشر الكربون وتجفيفه فى درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة وترتفع عن الارض بمقدار متر
11- فرن تجفيف افقى الشكل تتراوح ابعاده بناءا على كمية الكربون المنتجة وتتراوح درجات الحرارة مابين 100-300 درجة مئوية
12- كسارة كربون مزودة بمكبس لانتاج كافة الاحجام المطلوبة من الكربون
13- ماكينة تعبئة وتغليف للشكاير البلاستيكية الصوفية
14- منطقة مخازن الكربون المعبا ويقسم الى 3 مخازن(مسحوق+محبب+بيلليت)
15- معمل لقياس الخواص الطبيعية والكيميائية ومعدل النشاطية للكربون المنتج
16- منطقة الادارة والمكاتب
17- منطقة السور مع مراعاة وجود عدد بوابتين لسهولة دخول السيارات الكبيرة سعة من 4 طن الى 60 طن

بيان عدد الماكينات المطلوبة
1- فرن كربنة بذراع او دوار
2- خزانات غمر الكيماويات بلاستيكية او حديدية
3- خزانات غسيل الكربون مزودة بمواسير لخزانات تجميع السيليكات
4- خزانات تجميع السيليكات
5- قواعد خشبية للتجفيف الاولى والنهائى
6- فرن تجفيف
7- كسارة ومطحنة
8- مكبس
9- ماكينه تعبئة وتغليف
10- معمل
11- مكاتب
12- حاسبات
13- طباعة وسكانر وفاكس وتليفون

[img]

انتاج الكربون النشط من قشر وقش الارز(النسخة العربية) 4a11g010

[/img]

[img]

انتاج الكربون النشط من قشر وقش الارز(النسخة العربية) 36236010

[/img]

» دراسة جدوى لشركة استثمارية اجنبية لتصنيع الكربون النشط من قش الارز فى مصر(النسخة الانجيليزية)
» دراسة جدوى فنية مالية لمصنع انتاج الكربون النشط من الاخشاب بمصر
» انتاج الكربون النشط من اشجار البرتقال والمانجو 2017 لاول مره فى مصر باستخدام افران الكربنه والتجفيف تحت اشراف مجموعة تكنولاب البهاء جروب
» المواصفات العامة للاوساط الترشيحية (الرمل الزجاجى/الكربون النشط/الرمل الاخضر المنجنيزى/الالومينا النشطة/البيرولوسيت/الزلط/الرمل الجرانيتى
» دراسة جدوى لاستخدام الكربون النشط فى تحلية مياه البحر