Filtros de carbón activado

 

Aplicaciones: carbón activado (CA) se utiliza generalmente en el tratamiento de aguas para la eliminación de cloro libre y / o compuestos orgánicos. Eliminación de materia orgánica de agua potable podría ser para evitar que los ácidos orgánicos comunes tales como ácidos húmicos o fúlvicos de reaccionar con cloro a forma trihalometanos (una clase de carcinógenos conocidos) o para el tratamiento de aguas residuales para eliminar cualquier número de compuestos orgánicos para hacer el agua adecuada para la descarga. Similar a otros tipos de tratamiento de agua, sin embargo, la filtración de carbón activado es eficaz para algunos contaminantes y no eficaz para otros. Filtración de carbón activado no elimina microbios, sodio, nitratos, fluoruros y dureza. Plomo y otros metales pesados se eliminan solamente por un tipo muy específico de la CA y por lo general sólo sería factible para filtros domésticos de punto de uso.

filtros de carbon activado para la industria

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Fuentes y preparación: carbón activado deriva de una fuente orgánica. Comunes que se usan en agua y tratamiento de aguas residuales incluye carbón (bituminosas o antracita) y cáscaras de coco. Carbono se forma cuando se quema la fuente básica en la virtual ausencia de oxígeno que conduce de las moléculas pesadas, orgánicas, dejando cerca de 30% de las restantes masa original. Este material carbonoso debe tratar o “activado” antes de que sea útil en el tratamiento de aguas. Activación cumple varias funciones, incluyendo conducir más de moléculas no deseadas, pero su función principal es abrir un gran número de poros en los medios de comunicación; es estos poros que resultan en dichas propiedades de adsorción altas. La estructura de poro es tan importante porque los poros ofrecen la gran superficie de adsorción de contaminantes. La superficie equivalente de 1 libra de carbón activado oscila entre 60 y 150 acres! Adsorción se hace de dos maneras:

Activación de vapor – activación se lleva a cabo a altas temperaturas de 800-1000° C en presencia de vapor. Inicialmente, se produce la gasificación del material carbonizado con vapor; una reacción conocida como la reacción del Gas de agua. Aire es añadido para quemar los gases sin quemar el carbón, produciendo un gradual, defendido y desempolva el carbón activado. Carbones producidos por la activación de vapor generalmente exhiben una estructura de poro ‘fino’, ideal para la adsorción de compuestos de fase el líquido y el vapor.

Activación química – la materia prima está impregnada de un fuerte agente deshidratante, típicamente ácido fosfórico (P2O5) o cloruro de zinc (ZnCl2) mezclado en una pasta y luego calentado a temperaturas de 500-800° C para activar el carbón. Carbones producidos por la activación química generalmente exhiben una estructura de poro muy ‘abierto’, ideal para la adsorción de las moléculas grandes.

Cómo funciona

Carbón activado se utiliza básicamente para dos propósitos de tratamiento de agua y cada obra de maneras totalmente diferentes.

1. Decloradores: Carbon activado cataliza la eliminación de cloro libre con poco consumo o degradación del carbono durante el proceso. Esta capacidad, sin embargo, requiere de gran superficie y materia orgánica en el agua poco a poco se adsorben sobre las partículas de carbono, bloqueo u ocupar los poros. Esto conduce a la pérdida gradual de la capacidad de desinfección con cloro y la necesidad de reemplazar el carbón. Tal carbono puede ser reactivado y esto se hace con frecuencia; sin embargo, sólo debe usarse carbón reprocesado en aplicaciones de aguas residuales. Desinfección con cloro se produce muy rápidamente y filtro caudales son normalmente altos. Una ventaja del carbón para la desinfección con cloro es su bajo costo de funcionamiento una vez instalado y la operación de “fallos” virtual. Una desventaja, sin embargo, es una vez que se elimina el cloro en el superior y una pulgada o menos de los medios de comunicación, el ambiente húmedo y orgánicos atrapados para servir como alimento fuente proporcionan un entorno de crecimiento ideal para las bacterias que proliferarán a lo largo de la cama. Esto puede causar problemas en aplicaciones médicas o cuando se utiliza el carbón como pretratamiento para ósmosis inversa.

2. Materia orgánica eliminación: carbón activado elimina compuestos orgánicos atrayendo y manteniendo ciertos productos químicos (un proceso conocido como “adsorción”) como el agua pasa a través de él. El proceso de adsorción depende de los siguientes factores: 1) propiedades físicas de la CA, como la distribución de tamaño de poro y superficie; 2) la naturaleza química de la fuente de carbono, o la cantidad de oxígeno e hidrógeno asociado; 3) composición química y concentración del contaminante; 4) la temperatura y el pH del agua; y 5) la velocidad de flujo o tiempo de exposición del agua a la CA. A continuación se describen algunas consideraciones adicionales:

a. propiedades físicas de: las fuerzas de atracción física o adsorción de contaminantes a las paredes del poro es el más importante proceso de filtración de carbón activado. La cantidad y distribución de poros juegan papeles claves en la determinación de qué tan bien se filtran contaminantes. La mejor filtración ocurre cuando los poros son apenas lo suficientemente grandes como para admitir la molécula contaminante (Figura 1). Porque contaminantes vienen en todos los tamaños diferentes, son atraídos diferentemente dependiendo del tamaño del poro del filtro. En general filtros carbón activado son más eficaces en la eliminación de contaminantes que tienen moléculas relativamente grandes (más orgánicos químicos). Tipo de material de carbón crudo y su método de activación afectará tipos de contaminantes que se adsorben.

b. propiedades químicas del: procesos que no sea de atracción física también afectan la filtración de carbón activado. La superficie del filtro realmente puede interactuar químicamente con moléculas orgánicas. También pueden producirse fuerzas eléctricas entre la superficie de la carbón activado y algunos contaminantes en adsorción o intercambio iónico. Entonces, adsorción, también es afectado por la naturaleza química de la superficie adsorbente. Las propiedades químicas de la superficie adsorbente se determinan en gran parte por el proceso de activación. Materiales carbón activado formados a partir de procesos de activación diferente tendrá propiedades químicas que las hacen más o menos atractivas a los diferentes contaminantes. Por ejemplo el cloroformo se adsorbe mejor por carbón activado que tiene la menor cantidad de oxígeno asociada a las superficies de poro.

c. contaminantes propiedades: grandes moléculas orgánicas más efectivamente son adsorbidas por carbón activado. Una regla general es que los materiales similares tienden a asociar. Moléculas orgánicas y el carbón activado son materias análogas; por lo tanto hay una tendencia más fuerte para los productos químicos más orgánicos asociar con el carbón activado en el filtro en lugar de permanecer disuelto en un material diferente como el agua. Por lo general, las moléculas orgánicas menos solubles se adsorben más fuertemente. A menudo son las pequeñas moléculas orgánicas llevó a cabo la extracción, porque caben en los poros más pequeños.

d. concentración: concentración de contaminantes orgánicos puede afectar el proceso de adsorción. Un determinado filtro de carbón activado puede ser más eficaz que otro tipo de filtro de CA en las concentraciones de contaminantes baja, pero puede ser menos eficaz que el otro filtro en altas concentraciones. Este tipo de comportamiento se ha observado con el retiro de cloroformo. El fabricante del filtro debe consultarse para determinar cómo se realiza el filtro químicos específicos en diferentes niveles de contaminación.

e. temperatura y el pH del agua: adsorción generalmente aumenta como el pH y la temperatura disminuye. Reacciones químicas y formas de los productos químicos están estrechamente relacionadas a la temperatura y pH. Cuando el pH y la temperatura son orgánicos bajados muchos productos químicos están en una forma más absorbible.

f. tiempo de exposición de: el proceso de adsorción está influenciado también por la cantidad de tiempo que el carbón activado está en contacto con el contaminante en el agua. Aumentar el tiempo de contacto permite una mayor cantidad de contaminantes deben retirarse con el agua. Contacto se mejora al aumentar la cantidad de carbón activado en el filtro y reducir la tasa de flujo de agua a través del filtro. Caudal y profundidad de la cama son parámetros de diseño crítico.

Equipos de filtración

Filtros similares a los utilizados en filtración multimedia se utilizan típicamente para aplicaciones carbón activado excepto sin el aire fregado paso como parte del lavado a contracorriente. Por tiempo prolongado para la eliminación de ciertos compuestos orgánicos, sin embargo, mayor sideshells de vaso de filtro se pueden especificar para proporcionar más camas de carbono resultante en el tiempo de reacción. Lavado a contracorriente de las funciones de camas de carbón para quitar el limo que han quedado atrapado, al “pelusa” en la cama para evitar que se traduce en la pérdida de carga del embalaje y para quitar multas de carbono (estos se producen por la fricción del uno gránulo sobre el otro). Como se describió anteriormente, hay una infinidad de variables que deben considerarse en el diseño de un sistema de filtración y seleccionar el mejor carbón para la aplicación.

filtro de carbon activado industrial con valvula fleck

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El carbón activado es el método más común de tratamiento de desinfección con cloro y eliminación de sabor y olor del agua, a través de la adsorción de los compuestos que causan estos problemas.
Una amplia variedad de materias primas puede ser utilizada para hacer carbón activado e incluyen madera, lignito, turba, carbón y coco. El proceso de fabricación básica implica carbonización o conversión de la materia prima a un char y activación u oxidación para desarrollar la estructura porosa interna.
Carbón activado opera a través de la adsorción. Adsorción está directamente relacionada con la superficie de los medios de comunicación. Carbón activado tiene enorme superficie con la mayor parte de esta área se tratan contablemente por la vasta red de poros dentro de cada partícula. Dependiendo de la base de carbono, la superficie oscila entre 900 y 1500 m²/gramo.
Esta gran superficie proporciona una enorme superficie adsorbente para orgánicos así como moléculas de cloro que se adhieren. Esta atracción intermolecular entre la superficie del carbón y la sustancia que está siendo absorbida puede modificarse mediante el aumento de la densidad del carbón o reduciendo la distancia entre la superficie del carbón y la sustancia se adsorbe.
Experiencia ha demostrado que el carbón activado tiene un muy amplio espectro de actividad adsorbente como moléculas orgánicas más son retenidas en su superficie. Más difícil conservar son las moléculas cortas y menos polar. Las moléculas más pesadas, como compuestos aromáticos, sustitución hidrocarburos compuestos orgánicos volátiles (COV), que pueden causar problemas de olor y aspecto, sabor y halocarbonos tales como compuestos de trihalometanos (THM) y otros desechos de proceso, tienden a ser más firmemente retenido.
Una vez que toda la superficie del carbón se ha agotado por adsorción, el carbono puede ser regenerado en un número de maneras diferentes. El más común es la reactivación de horno fuera del sitio, que consiste en calentar el carbón hasta el coche de los materiales orgánicos que se adsorben.

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