CE SUNT FILTRELE CU CĂRBUNE ACTIV?

Filtrul cu cărbune activ este fabricat dintr-o mare varietate din materiale carbonice (care conțin carbon) precum cărbune, cărbune bituminos (lignit), os, lemn, coajă de cocos. Materialul carbonic de bază este supus unui proces de fabricație care creează o zonă internă imensă în interiorul particulelor de carbon. De exemplu, un gram de cărbune măcinat are o suprafață internă de numai 10 m²; în timpul procesului de activare această suprafață internă crește până la 1000 m². Prin urmare, procesul de activare transformă particula de carbon într-un adsorbant util. Cel mai frecvent proces de activare constă în tratamentul termic care se efectuează în două etape. În primul rând, materialul este carbonizat la aproximativ 700◦C în absența oxigenului, pentru a reduce conținutul volatil și a transforma materia primă într-un carbon. Aceasta este urmată de încălzirea suplimentară până la 1000◦C într-un mediu de oxigen și abur reglementat. Aburul pătrunde în particula de carbon și oxidează selectiv atomii de carbon interni pentru a crea suprafața internă mare. 

În cuptor, pricipalele reacții gazoase pot fi reprezentate, după cum urmează: 

H2O(g) + C(s) ⇒ CO(g) + H2(g) endotermic

CO2(g) + C(s) ⇒ 2CO(g) endotermic

apoi

CO(g) + H2O(g) ⇒ CO2(g) + H2(g)

Atunci când se utilizează oxigen, reacția este exotermă și este mai dificil să se controleze atacul asupra structurii carbonului.

3/2O2(g) + C(s) ⇒ CO2(g) + CO(g)

Există două forme principale de cărbune activ care se utilizează în tratarea apei: 

  • cărbune activ granular (GAC), și
  • cărbune activ pudră (PAC).

Deși ambele tipuri pot fi produse din aceeași materie primă, diametrele medii tipice ale particulelor variază de la mai mult de 1 mm pentru GAC la mai puțin de 0,1 mm pentru PAC. Această variație de dimensiune poate afecta rata de adsorbție, dar nu cantitatea adsorbită, deoarece proporția mai mare a suprafeței particulelor se află în structura sa internă (porii) și nu pe suprafața sa externă. 

Cărbunele este clasificat, în general, după mărimea porilor în conformitate cu următoarea clasificare: pori macro >50 nm, mezo pori 2–50 nm, micro pori 1–2 nm, minimicro pori <1 nm.

APLICAȚII

Cărbunele activ este utilizat pe scară largă în industria apei pentru îndepărtarea compușilor organici și anorganici. Este utilizat, în special, pentru a îndepărta (i) materia organică naturală și culoarea, (ii) pesticidele, (iii) gustul și mirosul, (iv) toxinele algelor. Există câteva reguli generale care pot fi utilizate pentru a prezice dacă GAC este probabil să elimine o moleculă: moleculele mai mari se adsorb mai bine decât moleculele mai mici, moleculele nepolare se adsorb mai bine decât moleculele polare, moleculele ușor solubile se adsorb mai bine decât moleculele foarte solubile, pH-ul poate avea influență asupra gradului de adsorbție, deoarece poate controla atât polaritatea, cât și solubilitatea unei molecule. 

Cea mai bună tehnologie disponibilă pentru îndepărtarea pesticidelor este cărbunele activ. Capacitatea de adsorbție a cărbunelui activ pentru îndepărtarea pesticidelor este afectată de concentrația și de proprietățile fizice/chimice ale contaminantului, precum și de viteza de încărcare și de timpul de interacțiune. În general, cărbunele activ are o afinitate pentru contaminanții care sunt hidrofobi (solubilități reduse), astfel încât orice pesticide care prezintă un coeficient ridicat de adsorbție organică și solubilitate scăzută ar trebui să prezinte afinități de legare ridicate pentru cărbunele activ.

Doi compuși care sunt, în mod obișnuit identificați ca provocând probleme de gust și miros. Aceștia sunt compuși cu miros pământos, mucegăios, produși ca metaboliți sedundari ai unor cianobacterii și actinomicete. Ele pot provoca probleme semnificative pentru apa potabilă, fiind percepute de majoritatea consumatorilor ca un miros și gust neplăcut în apă la concentrații foarte scăzute. Compușii, alcoolii alifatici terțiari nu sunt ușor oxidați de clor sau ozon, prin urmare, cărbunele activ este considerat în prezent cea mai bună tehnologie pentru tratarea apei contaminate. 

Avantaje: Eficient pentru îndepărtarea unei game largi de contaminanți organici cum sunt VOCs și peticidele.

Filtrele cu cărbune activ au fost validate ca eficiente pentru reducerea plumbului.

Adesea eficient pentru reducerea problemelor de gust și miros.

Nu utilizează electricitate și nu generează ape uzate.

Dezavantaje: Nu este eficient pentru îndepărtarea substanțelor anorganice cum sunt duritatea, fierul sau fluorul.

Creșterea bacteriilor poate apărea în filtrul de carbon dacă nu este menținut corespunzător.

Poate necesita instalații post-dezinfectare.