สารกรองคาร์บอน (Activated Carbon)

สารกรองน้ำคาร์บอน (Activated Carbon)

คือวัสดุมีรูพรุนสูงที่ใช้สำหรับดักจับสารมลพิษในน้ำผ่านกระบวนการดูดซับ (adsorption) โดยสามารถลดกลิ่น สี รส และสารอินทรีย์ต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปัจจุบันมีรูปแบบของคาร์บอนหลายชนิด เช่น คาร์บอนผง (Powdered Activated Carbon, PAC) คาร์บอนเม็ด (Granular Activated Carbon, GAC) และคาร์บอนบล็อก (Carbon Block) ซึ่งแต่ละชนิดถูกเลือกใช้ตามลักษณะของสารปนเปื้อนและอัตราการไหลของน้ำที่ต้องการ 

สารกรองน้ำคาร์บอนคืออะไร?

Activated Carbon เป็นคาร์บอนที่ผ่านการกระตุ้น (activation) เพื่อสร้างผิวภายในที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง (มากกว่า 500–3,000 m²/g) ช่วยให้สามารถดักจับสารปนเปื้อนได้ดี

ชนิดของสารกรองคาร์บอน

1. คาร์บอนผง (PAC)

• ขนาดอนุภาค 1–150 µm

• ใช้ในระบบบำบัดน้ำป้อน (in-line) หรือระบบเก็บตะกอนหลังเติมคาร์บอน 

2. คาร์บอนเม็ด (GAC)

• ขนาด 0.5–4 mm

• นิยมใช้ในถังกรอง (filter vessels) สำหรับลดคลอรีน สารอินทรีย์ และกลิ่นรส 

3. คาร์บอนบล็อก (Carbon Block)

• สื่อกรองอัดแน่น ช่วยกรองอนุภาคละเอียด (<1 µm)

• เหมาะกับการกรองน้ำดื่มที่ต้องการคุณภาพสูง 

4. คาร์บอนเชิงเร่งปฏิกิริยา (Catalytic Carbon)

• พัฒนาสำหรับสลายคลอรามีน (chloramine) ในน้ำประปา

• สามารถกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) ที่ก่อให้เกิดกลิ่น “ไข่เน่า” 

หลักการทำงานของการกรองคาร์บอน

กระบวนการหลักคือการดูดซับ (adsorption) ซึ่งสารมลพิษจะถูกดึงดูดและยึดติดบนผิวภายในของคาร์บอน ด้วยความเป็นรูพรุนสูง ทำให้เกิดพื้นที่ผิวสัมผัสมากขึ้นสารมลพิษจึงสามารถติดกับคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

คุณสมบัติสำคัญที่ต้องพิจารณา

• พื้นที่ผิวจำเพาะ (Surface Area): ยิ่งสูง ยิ่งเพิ่มปริมาณการดูดซับ 

• การกระจายขนาดรูพรุน (Pore Size Distribution): เลือกให้เหมาะกับขนาดโมเลกุลของสิ่งปนเปื้อน 

• ค่าไอโอดีน (Iodine Number): วัดประสิทธิภาพการดูดซับสารโมเลกุลเล็ก (เช่น คลอรีน) 

• ค่ามอลาสส (Molasses Number) หรือค่าทานิน (Tannin Number): วัดการดูดซับสารโมเลกุลใหญ่หรือสารอินทรีย์หลายขนาด

ข้อดีและข้อจำกัด

• ข้อดี:

  • ลดกลิ่น สี รส และสารอินทรีย์ได้ดี 

  • ปรับติดตั้งได้หลากหลายรูปแบบ (PAC, GAC, Block)

  • ไม่มีการสร้างสารตกค้างหรือ by-products ที่เป็นอันตราย

• ข้อจำกัด:

  • ไม่กำจัดเกลือแร่หรือโลหะหนักได้ดี (ยกเว้นใช้ร่วมกับสารเร่งปฏิกิริยา) 

  • ต้องเปลี่ยนหรือเติมใหม่เมื่ออิ่มตัวแล้ว ไม่สามารถล้างกลับ (backwash) เพื่อใช้งานซ้ำได้อย่างเต็มที่

การใช้งานทั่วไป

• ระบบกรองน้ำดื่ม (Point-of-Use): กรองก่อนบริโภค เพื่อลดคลอรีนและสารอินทรีย์ 

• ระบบบำบัดน้ำประปา (Municipal Water Treatment): กำจัดคลอรีน สารอินทรีย์ และ trihalomethanes (THMs) 

• อุตสาหกรรม: บำบัดน้ำเสีย ลดสาร VOCs และกลิ่นก่อนปล่อยทิ้งหรือใช้ใหม่ 

การบำรุงรักษาและการต่ออายุ

• การเปลี่ยนหรือเติมคาร์บอน: ตามอัตราการไหลและปริมาณสารปนเปื้อนที่กรองได้ เช่น ทุก 6–12 เดือนในระบบบ้านพักอาศัยฃ

• การต่ออายุด้วยความร้อน (Thermal Regeneration): ต้องใช้เตาเผาและกระบวนการควบคุมคุณภาพ จึงมักเลือกวิธีการเปลี่ยนคาร์บอนใหม่ในเชิงพาณิชย์ ฃ

• การทดสอบประสิทธิภาพ: ใช้ทดสอบค่า iodine number, tannin number หลังการใช้งาน เพื่อประเมินประสิทธิภาพ 

สรุป

สารกรองน้ำคาร์บอนเป็นสื่อกรองที่มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดสารอินทรีย์ คลอรีน กลิ่น รส และสารประกอบระเหยง่าย (VOCs) จากน้ำ โดยมีหลายรูปแบบให้เลือกใช้ตามความต้องการและปริมาณการกรอง แม้จะไม่เหมาะกับการกำจัดเกลือแร่หรือสารอนินทรีย์บางชนิด แต่ด้วยคุณสมบัติการดูดซับที่ยอดเยี่ยมและง่ายต่อการติดตั้ง จึงเป็นหนึ่งในโซลูชันหลักของการกรองน้ำทั้งในระดับครัวเรือนและอุตสาหกรรม