Carbon activat prin adsorbție; Lenntech
Filtrele cu cărbune activ sunt similare în construcție cu filtrele cu nisip, cărbunele activ este plasat într-un pat și apa poluată este filtrată. Acestea sunt utilizate pentru filtrarea materiei organice sau a metalelor grele (BTEX, PAK și clorofenoli). Carbonul activ trebuie înlocuit în mod regulat, uneori poate fi regenerat.
Adsorbția este un tratament eficient pentru îndepărtarea materiei organice, mai ales atunci când sarcina moleculară este mare și polaritatea este scăzută. Prin urmare, cărbunele activ poate fi utilizat pentru îndepărtarea fenolilor, hidrocarburilor saturate care sunt molecule insolubile care sunt greu de atacat de ozon, pesticide, metale grele, agenți tensioactivi.
Adsorbția este un proces în care un solid este utilizat pentru a îndepărta o substanță solubilă din apă. În acest proces, cărbunele activ este solidul. Cărbunele activ este produs special pentru a acoperi o suprafață internă foarte mare (între 500 și 1500 m 2/g). Această suprafață mare face cărbunele activ ideal pentru adsorbție. Există două forme de cărbune activ: cărbune activ praf (PAC) și cărbune activ granular (GAC). GAC este, de cele mai multe ori, utilizat în tratarea apei, poate adsorbi următoarele substanțe solubile:
Adsorbția substanțelor organice și nepolare, cum ar fi uleiurile minerale, BTEX, hidrocarburi poliaromatice (PAC), fenoli (clorură)
Adsorbția substanțelor halogenate: I, Br, Cl, H și F
Diverse produse de fermentare
Substanțe nepolare (nu sunt solubile în apă)
Exemple de aplicare:
Tratarea apelor subterane poluate
Tratamentul împotriva micropoluanților, adsorbția urmelor anumitor metale grele
Retenția clorului
Filtrare fină pentru piscine
Filtrare finală pentru evacuarea efluenților
Performanța filtrelor de cărbune activ depinde de temperatură, precum și de compusul care trebuie adsorbit.
Pentru aplicațiile de tratare a apei în procesele din industria alimentară, filtrarea cu cărbune activ este adesea însoțită de dezinfectare UV.
Descrierea procesului
Apa este pompată într-o coloană care conține cărbune activ, această apă părăsește coloana printr-un sistem de drenare. Activitatea coloanei de cărbune activ depinde de temperatură și de natura substanțelor. Apa trece prin coloană în mod continuu, rezultând o acumulare de substanțe pe filtru. Din acest motiv, filtrul trebuie înlocuit periodic. Un filtru folosit poate fi regenerat în diferite moduri, carbonul granular poate fi ușor regenerat prin oxidarea materiei organice. Eficacitatea cărbunelui activ scade apoi cu 5-10%. O mică parte a cărbunelui activ este distrusă în timpul procesului de regenerare și trebuie înlocuită. Dacă lucrați cu diferite coloane în serie, vă puteți asigura că nu veți avea o epuizare totală a sistemului dvs. de purificare.
Cum are loc adsorbția ?
Este un transfer al unei faze lichide care conține adsorbatul într-o fază solidă cu reținerea substanțelor dizolvate pe suprafața cărbunelui activ numit adsorbant. Adsorbția poate fi împărțită în patru etape:
| Pasul 1 | Transferul de particule | Foarte rapid | |
| Al 2-lea pas | Deplasarea apei legate până intră în contact cu cărbunele | Rapid | |
| Pasul 3 | Difuzie în interiorul carbonului sub influența gradientului de concentrație. | Încet | |
| Pasul 4 | Adsorbția într-un micropor | Foarte rapid |
Nivelul activității de adsorbție se bazează pe concentrația substanței în apă, temperatura și polaritatea substanței. O substanță polară (solubilă în apă) nu poate sau este foarte slab îndepărtată de cărbunele activ, în timp ce o substanță nepolare poate fi complet îndepărtată de cărbunele activ. Adsorbția este mai puțin eficientă împotriva solvenților polari și a compușilor de clor cu sarcină moleculară scăzută. Adsorbția compușilor ionizați este scăzută. Orice tip de carbon are propria sa izotermă de adsorbție (vezi figura 1 de mai jos), iar în tratarea apei acest izoterm este definit de funcția Freundlich.
Funcția Freundlich este următoarea:
x/m: substanță adsorbită pe gram de cărbune activ; Ce: diferența de concentrații (între inițială și finală); Kf, n: constante specifice
A doua curbă de cărbune activat (a se vedea figura 2 de mai jos) arată epuizarea unui filtru. În mod normal, plasăm o unitate de dezinfecție UV după o coloană de cărbune activ.
Care este diferența dintre adsorbție și absorbție?
Când o substanță este atașată la o suprafață, aceasta se numește adsorbție. În acest caz, substanța este atașată la suprafața interioară a cărbunelui activ. Când o substanță este absorbită într-un mediu diferit sau un gaz luat în soluție, aceasta se numește absorbție.
Figura sursă 1:
Figura sursă 2:
Factori care influențează performanța cărbunelui activ în apă:
Tipul de compus care trebuie eliminat (compușii cu greutate moleculară mare și solubilitate redusă sunt mai bine adsorbiți)
Concentrația compusului care trebuie eliminat (cu cât este mai mare concentrația, cu atât este mai mare consumul de carbon)
Prezența altor compuși organici care vor concura cu siturile de adsorbție disponibile
PH-ul fluxului de apă (de exemplu, compușii acizi sunt cel mai bine distruși la pH scăzut)