El carbón activado en tratamiento de aguas

En tratamiento de aguas, el tratamiento con carbón activado es un proceso de adsorción, en el cual los contaminantes se atrapan por adsorción en la superficie de las partículas del carbón.

Las partículas de carbón activado tienen una microestructura porosa con una superficie muy grande.

La eficacia de adsorción depende de: el tamaño de las moléculas, el tamaño de los poros, el área superficial, la concentración de partículas, la temperatura, el tiempo de contacto y otros parámetros.

 

El proceso de adsorción

La adsorción es un fenómeno de concentración de moléculas, o partículas, sobre la superficie de un sólido.

El «adsorbente» puede ser cualquier material sólido que tenga sitios activados, a los cuales el adsorbato puede fijarse.

El adsorbente comercial más común es el carbón activado.

 

Aplicaciones del carbón activado en tratamiento de aguas

La filtración con carbón activado se usa para:

• Eliminar sabor y olor del agua.
• Reducir los riesgos para la salud.
• Prevenir daños a las membranas de la ósmosis inversa y a las resinas de intercambio iónico.
• Tratamiento terciario de aguas residuales.
• Tratamiento para el agua de proceso industrial de alta pureza.
• Pretratamiento de agua industrial y más…

Diferentes tipos de carbón activado eliminan diferentes tipos de contaminantes:

• Residuos de cloro del procesos de desinfección –cloro o cloraminas, algunos subproductos de desinfección (SPD), como los trihalometanos (THM).
• Compuestos orgánicos, incluyendo solventes, pesticidas, desechos industriales y otros.
• Algunos metales pesados –plomo, radón.

Sin embargo, los filtros de carbón activado no eliminan bacterias, virus, sales minerales etc.

 

¿Qué tiene de especial el carbón activado?

El carbón activado es un carbón que ha sido procesado para aumentar su área superficial a una magnitud de alrededor de 1000 m2/g.

Su estructura resulta en una cantidad muy alta de pequeños poros, entre los átomos de carbono y muy alta área de superficie.

¡Unos gramos (≈ 5 gramos) de carbón activado tienen una área de superficie igual a la de un campo de fútbol!

El carbón activado es hidrofóbico y tiene una fuerte afinidad por los compuestos orgánicos y los contaminantes no polares.

Las fuerzas de van der Waals son responsables del proceso de adsorción.

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Materias primas del carbón activado

Existen diferentes tipos de carbón activado, cada uno con sus propiedades específicas. Está hecho de muchas diversas materias primas que tienen alto contenido del carbono, por ejemplo:

• Carbón mineral
• Madera
• Cáscara de coco
• Bambú etc.

El carbón activado debe poseer un gran volumen de microporos, en una distribución adecuada, permitiendo adsorción de moléculas de diferentes tamaños.

Además, debe contener poros más grandes, para facilitar el acceso a los más pequeños.

Por lo tanto, para cumplir con los requerimientos específicos de distribución de tamaño de poros, el proceso de producción debe ser controlado.

 

Formas de carbón activado

Para el tratamiento de aguas, el carbón activado viene en dos formas principales:

• En polvo (CAP) – material molido pulverizado, donde la mayoría de las partículas tienen un díametro < 0,18 mm (mesh 80).
• Granular (CAG) – tiene forma irregular y un diámetro típico de entre 0,2 y 1,5 mm.

 

El proceso de tratamiento de aguas implica la dosificación de CAP al agua, o pasando el agua a través de un lecho de CAG.

El CAP se utiliza en plantas de tratamiento de aguas para controlar el sabor y el olor y/o para la eliminación de sustancias orgánicas.

Se aplica como polvo seco o como una pasta aguada.

• Polvo seco – dosificación con equipo de dosificación de materiales secos. Se utiliza para aplicaciones de dosis más pequeñas y para aplicaciones poco frecuentes.
• Pasta aguada – dosificación con bombas dosificadoras. Se usa cuando se agrega CAP con mayor frecuencia y cuando se requieren dosis altas.

El  CAG se utiliza principalmente como post-filtración, después de un proceso convencional de filtración, o dentro de un filtro de medio granular, donde alguna parte del lecho filtrante se substituye por CAG.

En la configuración de post-filtración, el filtro de CAG recibe agua de alta calidad, debido a que el agua ya ha pasado por todo el proceso de tratamiento.