ดัชนีบทความ
ถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon) ที่ใช้ในตู้ทะเล
หน้า 2 - ปัจจัยที่มีผลต่อคุณลักษณะของถ่านกัมมันต์
หน้า 3 - การใช้งานถ่านกัมมันต์ในตู้ทะเล
ทุกหน้า
ปัจจัยที่มีผลต่อคุณลักษณะของถ่านกัมมันต์

carbon-fig01

ถ่านกัมมันต์มีมากมายหลายชนิด แต่ละชนิดก็เหมาะกับแต่ละงานไม่เหมือนกัน เบื้องต้น จำแนกออกเป็นใช้กับอากาศ และใช้กับของเหลว พวกที่ใช้กับอากาศ จะพบได้ในเครื่องปรับอากาศ ระบบฟอกอากาศ หน้ากากแก๊ส โดยทั่วไปพวกสาร pollutant ในอากาศ (ไม่รู้จะใช้คำไหนดี เอาเป็นว่าสารพวกที่ไม่เป็นที่ต้องการ แต่ไม่ถึงขนาดเป็นมลพิษ เช่นกลิ่นต่างๆ) มีโมเลกุลขนาดเล็ก ถ่านกัมมันต์ที่เลือกใช้ จึงควรมีรูพรุนขนาดเล็ก (จำพวก microporous) ซึ่งจะเป็นตัวดูดซึม/ซับ ได้ดีที่สุด... แต่ถ้านำถ่านกัมมันต์ชนิดนี้ไปใช้ในตู้ทะเล จะกลับมีประสิทธิภาพที่ต่ำ!!! ทั้งนี้เนื่องจากรูขนาดเล็กประมาณ 15 อังสตรอม (1อังสตรอม=0.0000000001 เมตร) นั้นเล็กเกินที่จะดูดซับ "มลสารตู้ปลา" (aquarium pollutant) ซึ่งโดยมากเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลใหญ่ ส่วนถ่านกัมมันต์ที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ (macroporous) ประมาณ 30 อังสตรอม ซึ่งมีขนาดใหญ่พอที่จะดูดซับ "มลสารตู้ปลา" (aquarium pollutant) ไว้ได้

วัตถุดิบที่นำมาผลิตถ่านกัมมันต์ มีผลอย่างมากต่อขนาดรูพรุนที่เกิดขึ้น เช่นถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าว รูพรุนที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่จะมีขนาดเล็ก (microporous) ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้ว ถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าว จะใช้ในการกำจัดคลอรีนในน้ำประปา ถ่านหินลิกไนต์ใช้ในการทำถ่านกัมมันต์ที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ (macroporous) ส่วนไม้ หากนำมาทำจะให้รูพรุนขนาดเกือบๆ ใหญ่ (ประมาณ 25 อังสตรอม)

ตัวแปรอื่นที่ถูกนำมาใช้ในเชิงการตลาด ได้แก่ ปริมาณพื้นที่ทั้งหมด (Total Surface Area, TSA) มีหน่วยเป็น ตารางเมตรต่อกรัม แต่ทั้งนี้ควรจะทราบด้วยว่าถ่านกัมมันต์ที่มีร่างแหรูพรุนภายในโครงสร้าง จำนวนมาก แต่ช่องเปิดออกสู่ภายนอกขนาดเล็กมาก หรือไม่มีเลย ก็มีค่า TSA สูงเช่นเดียวกัน ซึ่งในกรณีนี้กลับไม่มีประสิทธิภาพในการดูดซับอะไรเลย การประเมินค่าความพรุนของรูขนาดเล็ก (microporosity) นั้นจะดูที่ Iodine Number (คนละอันกับค่าความไม่อิ่มตัวของไขมันละเอ้อ) ค่า Iodine number ที่มากกว่า 1000 ชี้ให้เห็นว่าถ่านกัมมันต์มีรูพรุนขนาดเล็ก (microporous) จำนวนมาก ซึ่งรูพรุนขนาดเล็กจำนวนมากส่งผลให้ปริมาณพื้นที่ทั้งหมด (TSA) สูงเช่นกัน ส่วนค่า Molasses Number ใช้ในการประเมินว่า รูขนาดใหญ่นั้นใหญ่มากน้อยแค่ไหน (macroporosity) โดยทั่วไปค่า Molasses Number ควรมากกว่า 400 ถ่านกัมมันต์บางชนิด มีค่า Molasses Number เท่ากับ 1000 เลยทีเดียว... ต่างกับค่า Iodine Number ยิ่งค่า Molasses Number มาก (ขนาดรูใหญ่) แต่ค่า TSA กลับลดลง (ด้วยหลักการของพื้นที่ผิวธรรมดา) ซึ่งค่าเหล่านี้ควรจะทราบไว้ เวลาดูสเป็กของถ่านกัมมันต์ที่จะซื้อ

ในบางครั้ง เราอาจจะเจอค่า Hardness และ Abrasion number แต่ไม่ต้องใส่ใจ เพราะมันใช้สำหรับคาร์บอนที่จะใช้แบบใช้ซ้ำ โดยอาศัยกระบวนการฟื้นสภาพ (reactivation) การฟื้นสภาพถ่านกัมมันต์ จะทำกันในโรงบำบัดน้ำขนาดใหญ่บางแห่งเท่านั้น (เนื่องจากการลงทุนเครื่อง reactivate แพง...) การฟื้นสภาพ ต้องทำในสภาวะอุณหภูมิสูงโคตรพ่อ และควบคุมสภาพแวดล้อม เพื่อที่จะคืนสภาพหน่วยดูดซับ...

การอัดผงถ่านกัมมันต์ และปล่อยให้น้ำไหล ผ่านช้าๆ เป็นการเพิ่มช่วงเวลาที่น้ำสัมผัสกับถ่านกัมมันต์ ซึ่งจะช่วยเพิ่มโอกาสการดูดซึม/ซับ มลสารต่างๆ ได้

โดยทั่วไปแล้ว ถ่านกัมมันต์ที่ใช้ในระบบตู้ทะเล จะมีขนาดของเกล็ดประมาณ 1.4 มม. ถึง 4.75 มม. การนำถ่านกัมมันต์มาซักช้อนโต๊ะนึง แล้วบดให้เป็นผง แทบจะไม่ได้เป็นการเพิ่ม พื้นที่ผิวอะไรเลย เนื่องจากตัวถ่านกัมมันต์เอง มีความพรุนอย่างมากในโครงสร้างของมันอยู่แล้ว ดังนั้นการนำมาบดเป็นเพียงการเปิดให้พื้นที่ผิวภายในเม็ดออกมาเท่านั้น (อาจจะเพิ่มบ้าง แต่แทบไม่ถือว่าเป็นสาระสำคัญ) ดังนั้นการนำถ่านกัมมันต์มาบด จึงสามารถเพิ่มอัตราการดูดซึม/ซับได้ (ดูดได้เร็วขึ้น) แต่ไม่ได้ทำให้มันสามารถจุมลสารได้มากขึ้นเลย

ขี้เถ้า เป็นสารอนินทรีย์ที่หลงเหลือจากกระบวนการผลิตถ่านกัมมันต์ โดยส่วนใหญ่แล้วก็คือเหล็ก และแคลเซียมออกไซด์เป็นหลัก สำหรับขี้เถ้าที่ละลายน้ำได้ จะถูกน้ำพาออกจากเม็ดถ่านระหว่างกระบวนการล้างด้วยน้ำ ในการผลิตถ่านกัมมันต์คุณภาพสูง ถ่านจะถูกล้างด้วยกรดอีกทีเพื่อกำจัดสารอนินทรีย์ที่ยังหลงเหลือทั้งหมด แต่โดยมาก มักจะใช้กรดฟอสฟอริก จึงไม่เหมาะที่จะนำมาใช้กับตู้ปลา เนื่องจากเป็นแหล่งฟอสเฟต

ตอนนี้อาจจะคิดว่าเราดู spec ของถ่านกัมมันต์ก็ตัดสินได้แล้วว่าอันไหนดีกว่าอันไหน (ในการใช้งานแบบเดียวกัน) .......... แหะๆ ไม่เชิงครับ^^' ถึงแม้ในทางทฤษฎีจะเป็นอย่างนั้น แต่ในทางปฏิบัติกลับมีประโยคกล่าวสรุปไว้ว่า "ไม่มีทฤษฎีที่ถูกต้องที่สุดในการเลือกถ่านกัมมันต์ที่เหมาะสม และดีที่สุด โดยปราศจากการทดลองใช้จริง!" ... ได้มีการนำถ่านกัมมันต์สองยี่ห้อที่มี spec เหมือนกันมาทดลองเปรียบเทียบอัตราเร็ว และความจุในการดูดซึม/ซับ แต่กลับให้ผลแตกต่างกันอย่างมาก!!! ถ่านกัมมันต์สำหรับใช้ในตู้ปลาบางยี่ห้อมีราคาสูงมาก แต่กลับมีประสิทธิภาพน้อยกว่าถ่านกัมมันต์เอนกประสงค์ (ใช้ทั่วๆ ไป) ที่ราคาไม่แพงซะด้วยซ้ำ หนึ่งในวิธี (ที่ไม่ถูกต้องนัก) ที่นิยมใช้ในการเปรียบคุณภาพของถ่าน กัมมันต์ยี่ห้อต่างๆคือ "ดูความสามารถในการดูดสารจำพวกสีย้อม" เช่นเมทิลลีนบลู (methylene blue) แต่นั่นมันก็เป็นเพียงความสามารถในการดูดซึม/ซับ สารจำพวกสีย้อม ผู้ผลิตไส้กรองรายนึงโชว์การแสดงว่า ไส้กรองคาร์บอนที่เขาผลิต มีความสามารถดูดสี มาลาไคกรีน (malachite green) ได้ดีกว่าไส้กรองยี่ห้ออื่นๆ แต่เมื่อนำมาทดสอบอย่างละเอียดแล้วพบว่า สีของมาลาไคกรีนที่หายไป เกิดจากเม็ดสีไปจับกับโพลีเอสเทอร์ที่เป็นภาชนะบรรจุ ไม่ได้เกิดจากถ่านกัมมันต์ภายใน หนำซ้ำ เมื่อเอาถ่านกัมมันต์ภายในกระบอกกรองนี้ออกจนหมดแล้ว เจ้ากระบอกโพลีเอสเทอร์เปล่าๆ มันยังดูดมาลาไคกรีนได้ดีกว่าถ่าน กัมมันต์ยี่ห้ออื่นๆเลย (ฮาาาาาาาซะ) แต่การทดลองนี้ใช้ได้กับมาลาไคกรีนเท่านั้น ถ้าไส้กรองชนิดเดิมนี้ใช้กับสีย้อมชนิดอื่น กลับให้ผลแย่ที่สุด ไม่ว่าจะเป็นเรื่องอัตราการดูดซึม/ซับ หรือความจุการดูดซึม/ซับ เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ไส้กรองจากผู้ผลิตรายอื่นๆ (ฮาาา รอบสอง)

การใช้ถ่านกัมมันต์ในตู้ทะเลนั้น ก็เพื่อกำจัดสารประกอบอินทรีย์ ซึ่งมีหลายประเภทมาก หากจะทดสอบประสิทธิภาพ หรือประเมินคุณภาพในห้องทดลอง ก็ควรจะใช้มลสารแวดล้อมให้เหมือนกับตู้ปลาจริงๆ ไม่ใช่ใช้เพียงชนิดเดียวแล้วจะมาตัดสินนั้นเป็นสิ่งไม่ถูกต้อง ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพที่กล่าวอ้างไม่ตรงกับความเป็นจริงและทำให้ผู้ เลี้ยงปลาไม่พึงพอใจ

การทดสอบทางวิทยาศาสตร์ต้องดูค่า "adsorption isoterms" ซึ่งก็คือความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณสารที่ถ่านกัมมันต์ดูดเข้าไป และความเข้มข้นสารที่หลงเหลืออยู่ในน้ำด้วย การตรวจหาค่าความต้องการออกซิเจนจากปฏิกิริยาเคมี (COD) / ความต้องการออกซิเจนจากสิ่งมีชีวิต (BOD) / ปริมาณคาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมด (TOC) เหล่านี้ต้องใช้เครื่องมือที่มีราคาสูงมาก ในอนาคต อาจะมีการนำแสงเลเซอร์มาใช้ในการประเมินคุณภาพน้ำในตู้ทะเล และคุณภาพของถ่านกัมมันต์ (ชาว DIY ท่านใดอยากจะทำก็ลองเอาผลงานมาเสนอกันมั่งนะ)... นักเลี้ยงปลาส่วนใหญ่ ไม่มีความรู้พื้นฐานทางวิทย์ปฏิบัติการที่จะนำไปศึกษาประสิทธิภาพการดูดซึมของถ่านกัมมันต์ ส่วนใหญ่จะอาศัยดูจากโฆษณา การแนะนำจากร้านค้า หรือจากเพื่อน หนังสือเลี้ยงปลาบางเล่มเชียร์ถ่านกัมมันต์ (รวมถึงสินค้าอื่นๆ) บางยี่ห้อเพียงเพราะว่าคนเขียนขายยี่ห้อนั้นๆ อยู่ โดยไม่คำนึงถึงข้อเท็จจริง และผลการศึกษาทางวิทยาศาสตร์อะไรเลย (-_-')a ดังนั้นนักเลี้ยงปลาจึงควรระวังที่จะตัดสิน "คุณภาพ" ถ่านกัมมันต์จาก "ราคา" ถึงแม้ว่าถ่านกัมมันต์ที่มีคุณภาพดีมักจะมีราคาสูง แต่ราคาที่สูงกลับไม่ได้บ่งบอกว่าถ่านกัมมันต์ยี่ห้อนั้นดี....

มีการทดลองหาฟอสเฟตในถ่านกัมมันต์ 9 ตัวอย่าง ซึ่งจากการทดลองครั้งนั้น พบฟอสเฟตถึง 5 ตัวอย่าง และใน 5 ตัวอย่างนี้ มีชนิดที่เรียกตัวเองว่า "ถ่านกัมมันต์สำหรับตู้ปลา" อยู่ด้วย!!!

อีกหนึ่งความเข้าใจผิดก็คือ ความคิดที่ว่าถ่านที่ดี เวลาใส่น้ำจะมีเสียงฟู่ หรือปล่อยฟองอากาศออกมา ถ่านกัมมันต์ที่เจ๋งๆ หลายตัวไม่ได้มีเสียง หรือปล่อยฟองเลย! ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ หรืออุตสาหกรรมการผลิตถ่านกัมมันต์เองก็ตาม ไม่ได้ใช้ "เสียงฟู่" เป็นตัวบ่งบอกคุณภาพแต่อย่างใดเลย

ผู้เลี้ยงสามารถประเมินถ่านกัมมันต์หลายๆ ยี่ห้ออย่างง่ายด้วยตนเอง ในตู้ทะเลของตน โดยการเลือกใช้ทีละยี่ห้อ และใช้จนกว่ารู้สึกว่าต้องเปลี่ยน ระหว่างนี้ให้สังเกต และจดบันทึกความใส สี และโฟมในสกิมเมอร์ ค่า pH ก็ควรจะนิ่ง โดยทั่วไป ถ่านกัมมันต์จะวัดเป็นปริมาตร ไม่ใช่น้ำหนัก ปริมาณถ่านกัมมันต์ควรจะเท่ากันในการทดลองแต่ละครั้ง เช่นในคราวแรกใช้ยี่ห้อ ก. หนึ่งถ้วยต่อน้ำ 55 แกลลอน เมื่อเปลี่ยนมาใช้ยี่ห้อ ข. ก็ควรจะใช้อัตราเดียวกันนี้ ถ่านกัมมันต์ที่มีคุณภาพดี จะมีผลทำให้น้ำสะอาด และใส (แสงผ่านได้มากเนื่องจากสารอินทรีย์ต่างๆ ถูกถ่านกัมมันต์ดูดเอาไว้) ผู้เลี้ยงหลายๆ รายสามารถดูคุณภาพน้ำได้จากลักษณะปรากฎพวกไม่มีกระดูกสันหลังในตู้ (ถึงแม้ว่าจะเป็นสปีชีส์เดียวกัน แต่ลักษณะปรากฏในแต่ละตู้ทะเล จะไม่เหมือนกัน) แต่ลักษณะเหมือนๆ กันที่บอกได้ว่า น้ำคุณภาพไม่ดีคือ มันจะหด หรือดู "แย่" ... ปริมาณสารอินทรีย์ที่ลดลงจากคาร์บอน การเปลี่ยนน้ำ หรือการเปลี่ยนหัวทรายในสกิมเมอร์ จะมีผลเชิงบวกกับชีวดัชนี (สิ่งมีชีวิตที่เป็นตัวบ่งชี้) เหล่านั้นด้วย

ในทุกๆ รอบของการทดลอง ควรอย่างยิ่งที่จะทำให้สภาวะเหมือนๆกัน ตั้งแต่ปริมาณสิ่งมีชีวิตภายในตู้ (รวมถึงพวกหินเป็นด้วย) ปริมาณการให้อาหาร และอื่นๆ ซึ่งหากไม่ควบคุมสิ่งเหล่านี้ จะทำให้ผลที่ได้ไม่ตรงความเป็นจริงครับ