Il trattamento dell'acqua con carbone attivo è un processo di adsorbimento in cui le impurità vengono intrappolate sulla superficie delle particelle di carbonio attraverso l'adsorbimento.
Le particelle di carbone attivo hanno una microstruttura porosa con un'area superficiale molto ampia.
L'efficienza di adsorbimento dipende da parametri quali dimensione molecolare, dimensione dei pori, area superficiale, concentrazione di particelle, temperatura e tempo di contatto.
Processo di adsorbimento
L'adsorbimento è il fenomeno per cui molecole o particelle si raccolgono su una superficie solida. Un "adsorbente" può essere qualsiasi materiale solido con siti di legame a cui l'adsorbato può legarsi.
L'adsorbente commerciale più comunemente utilizzato nel trattamento dell'acqua è il carbone attivo.
Applicazioni del carbone attivo nel trattamento delle acque
La filtrazione a carbone attivo viene utilizzata per:
Rimozione di sapore e odore dall'acqua.
Ridurre i rischi per la salute.
Prevenire danni alle membrane ad osmosi inversa e alle resine a scambio ionico.
Trattamento terziario delle acque reflue.
Pretrattamento delle acque industriali e altro ancora.
Diversi tipi di carbone attivo possono rimuovere diversi tipi di contaminanti:
Residui di cloro derivanti dai processi di disinfezione-cloro o clorammine e alcuni sottoprodotti della disinfezione (DBP), come i trialometani (THM). Composti organici, inclusi solventi, pesticidi e rifiuti industriali.
Alcuni metalli pesanti, come il piombo e...
Tuttavia, i filtri a carbone attivo non possono eliminare batteri, virus e sali minerali.
Cosa c'è di così speciale nel carbone attivo?
Il carbone attivo è carbone che è stato lavorato per aumentare la sua superficie fino a circa 1000 m²/g.
La sua struttura risulta in un numero molto elevato di minuscoli pori tra gli atomi di carbonio, risultando in un'area superficiale molto ampia.
Pochi grammi (circa 5 grammi) di carbone attivo hanno una superficie equivalente a quella di un campo da calcio!
Il carbone attivo è idrofobo e ha una forte affinità per i composti organici e gli inquinanti non-polari. L’assorbimento è guidato principalmente dalle forze di van der Waals.
Materie prime di carbone attivo
Il carbone attivo è disponibile in molti tipi, ciascuno con le sue proprietà specifiche. È composto da una varietà di materie prime ad alto contenuto di-carbonio-, come:
Carbone minerale
Legna
Gusci di cocco
Bambù
Il carbone attivo deve avere un gran numero di micropori, opportunamente distribuiti, per adsorbire molecole di varie dimensioni.
Inoltre, deve contenere pori più grandi per facilitare l'ingresso delle molecole nei pori più piccoli.
Pertanto, il processo di produzione deve essere controllato per soddisfare i requisiti specifici di distribuzione delle dimensioni dei pori.
Forme di carbone attivo
Per il trattamento dell'acqua,carbone attivosi presenta in due forme principali:
Carbone attivo in polvere (PAC) – un materiale frantumato e macinato con la maggior parte delle particelle aventi un diametro inferiore a 0,18 mm (80 mesh).
Carbone attivo granulare (GAC) – di forma irregolare, tipicamente con diametri compresi tra 0,2 e 1,5 mm.
Il processo di trattamento dell'acqua prevede l'aggiunta di PAC all'acqua o il passaggio dell'acqua attraverso un letto GAC.
Il PAC viene utilizzato negli impianti di trattamento dell'acqua per controllare il gusto e l'odore e/o eliminare la materia organica.
Viene utilizzato sotto forma di polvere secca o impasto liquido.
Polvere secca: dosata utilizzando apparecchiature di alimentazione di polvere secca per il dosaggio di materiali secchi. È adatto per dosaggi bassi e poco frequenti.
Liquame: dosato utilizzando una pompa dosatrice. Questo metodo viene utilizzato quando le aggiunte di PAC sono frequenti e sono richiesti dosaggi elevati.
Il GAC viene utilizzato principalmente come filtro post-filtraggio, seguendo i processi di filtrazione convenzionali o all'interno di filtri granulari in cui una porzione del letto filtrante viene sostituita dal GAC.
In una configurazione post-filtrazione, il filtro GAC riceve acqua di alta-qualità perché è già passata attraverso l'intero processo di trattamento.