Teoría de la Filtración: durante miles de años, la filtración se ha utilizado para reducir el nivel de suciedad, óxido, materia suspendida y otras impurezas del agua. Esto se logra haciendo pasar el agua sucia de entrada (influente) a través de un medio filtrante. A medida que el agua pasa a través del medio, las impurezas se mantienen en el material del medio filtrante. Dependiendo de las impurezas de la impureza y del medio, varios mecanismos físicos y químicos diferentes que están activos en la eliminación son responsables de eliminar las impurezas del agua. Algunos de los equipos utilizados para emplear estos mecanismos han cambiado drásticamente con el tiempo. Los mecanismos físicos y químicos fundamentales que se producen durante la filtración se han entendido mejor con los años. Estos avances han permitido a los especialistas en tratamiento de aguas optimizar la eliminación de impurezas del agua. Los sistemas de filtración eliminan las partículas y, debido a la gran superficie de los medios filtrantes, también se pueden utilizar para impulsar reacciones químicas que provocan la eliminación de varios contaminantes.
Principios de Adsorción:
“Adsorción” es uno de los términos más utilizados pero menos entendidos en las discusiones sobre filtración. La adsorción se refiere a la eliminación de una impureza de un líquido a la superficie de un sólido. Una partícula suspendida nacida en agua se adhiere a una superficie sólida cuando la adsorción ocurre. La adsorción es la adhesión de átomos, iones o moléculas de un gas, líquido o sólido a una superficie. En el caso de filtración de agua, las partículas sólidas suspendidas presentes en el líquido se adherirán a la superficie sólida del medio.
La adsorción difiere de la oclusión en que las partículas ocluidas se eliminan del flujo del proceso porque lo son, donde la oclusión es el resultado que las partículas son demasiado grandes para pasar a través de una restricción física en los medios. En la mayoría de los casos, las partículas adsorbidas se ven afectadas por interacciones químicas débiles que les permiten adherirse a la superficie de un sólido. Las partículas adsorbidas se unen a la superficie de un medio dado, convirtiéndose en una película de una parte débilmente sostenida del sólido. Las moléculas de impurezas se mantienen dentro de la estructura interna de los poros del carbono mediante la atracción electrostática (fuerzas de Van der Waals), también conocida como Quimisorción.
En la mayoría de las aplicaciones, el carbón activado elimina las impurezas de los fluidos, vapores o gases mediante adsorción, que es un fenómeno de superficie que resulta en la acumulación de moléculas dentro de los poros internos de un carbón activado. Esto ocurre en poros un poco más grandes que las moléculas que se están adsorbiendo, por lo que es muy importante hacer coincidir el tamaño de poro de los medios de carbón activado con las partículas de moléculas que está tratando de adsorber. AES tiene una vasta experiencia en la selección de los medios de carbono adecuados para su aplicación.
El carbón activado granular (GAC) se usa principalmente en lechos de filtro fijos. Algunos de los aspectos importantes que deben considerarse son el tiempo de contacto requerido, el tamaño de los recipientes de filtro, las instalaciones de llenado y vaciado y las medidas de seguridad. Además, una consideración crucial con respecto al GAC se refiere a la posible regeneración, in situ o fuera del sitio. Normalmente en instalaciones muy grandes es posible realizar una regeneración in situ, mientras que en instalaciones pequeñas no es viable realizar la regeneración. El método de regeneración de carbón activado más común es la activación térmica. Esto se realiza en tres pasos principales, comenzando con el secado, luego el calentamiento y finalmente la gasificación orgánica residual por gas oxidante (vapor o dióxido de carbono). Normalmente, reemplazar el lecho de carbono resulta más barato ya que los principales fabricantes de carbono están en Europa.
Es un mito que el carbón activado se puede regenerar mediante un simple lavado a contracorriente. El retrolavado solo elimina el material atrapado y reclasifica el lecho filtrante. El carbón activado tiene una cierta vida después de la cual no puede eliminar las impurezas y, por lo tanto, debe eliminarse y reemplazarse.
El carbón activado es un adsorbente carbonoso con una alta porosidad interna y, por lo tanto, una gran superficie interna. Las calidades comerciales de carbón activado tienen una superficie interna de 500 hasta 1500 m2/g. En relación con el tipo de aplicación, existen tres grupos principales:
- Carbón activado en polvo, tamaño de partícula 1 – 150 μm
- Carbón activado granular, tamaño de partícula 0.5 – 4 mm
- Carbón activado extruido, tamaño de partícula 0.8 – 4 mm
Un carbón activado adecuado tiene una serie de características únicas: tal como un área de superficie interna grande, propiedades químicas dedicadas (superficiales) y buena accesibilidad a los poros internos. La distribución del tamaño de poro es muy importante para la aplicación práctica; el mejor ajuste depende de las moléculas a atrapar, la fase (gas, líquido) y las condiciones de tratamiento.
La estructura de poros deseada de un producto de carbón activado se logra combinando la materia prima y las condiciones de activación correctas.
Las características físicas y químicas de un carbón activado pueden influir fuertemente en su idoneidad para una aplicación dada, y hay una serie de pruebas diferentes que ayudan a predecir la capacidad de rendimiento de un carbono. La prueba del número de yodo generalmente puede predecir la efectividad cuando se adsorben moléculas muy pequeñas como el Cloro Libre. El valor de tanino y el número de melaza o la eficiencia de decoloración de melaza son más apropiados en los parámetros de prueba de laboratorio para moléculas de tamaño mediano y grande o cuando las moléculas pequeñas están presentes con moléculas más grandes. En aplicaciones donde hay una gran variedad de impurezas para eliminar, el mejor tipo de carbón activado no se determina tan fácilmente. Cuando las impurezas varían de tamaño muy pequeño a muy grande, las moléculas grandes a menudo obstruyen los poros pequeños, haciéndolas inaccesibles para otras moléculas. En este caso, Norit recomienda pruebas de rendimiento primero (isoterma y columna piloto) para identificar el mejor carbón activado para una aplicación específica.
Como se vio anteriormente, el filtro de carbón activado utiliza la adsorción para eliminar ciertas impurezas como el Cloro Libre, la Eliminación de Olores u Orgánicos, etc. El carbón activado, también llamado carbon vegetal activado (activated charcoal), carbón activado (activated coal) o carbo activatus, es una forma de carbón procesado para ser acribillado. con poros pequeños de bajo volumen que aumentan el área de superficie disponible para adsorción o reacciones químicas.
Debido a su alto grado de microporosidad, solo un gramo de carbón activado tiene una superficie superior a 500 m2, según lo determinado por las isotermas de adsorción de dióxido de carbono a temperatura ambiente o 0.0 ° C. Se puede alcanzar un nivel de activación suficiente para una aplicación útil únicamente desde un área de superficie alta; sin embargo, el tratamiento químico adicional a menudo mejora las propiedades de adsorción.
El carbón activado generalmente se deriva del carbon vegetal o la cáscara de coco.
Figura SEQ Figura * ÁRABE 1: un recipiente de filtro de carbón activado típico y su disposición interna
Aplicaciones:
Existen muchas aplicaciones para los filtros de carbón activado. Solo algunos de los más importantes y comunes se enumeran a continuación.
- Eliminación de Cloro Libre
- Eliminación de Materia Orgánica
- Eliminación de Olores
- Eliminación de Bromato (después de la ozonización del permeado SWRO)
- Decoloración de la Fusión del Azúcar (Fabricación de Azúcar Blanca)
- Decoloración de la Melaza
- Purificación de Aire
- Soporte del Catalizador
- Purificación de Gases de Combustión (Eliminación de Dioxinas y Mercurio)
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