CARBONE ATTIVO 1
ADSORBIMENTO Legato al fenomeno di trasporto di massa: Fase fluida (liquido o gas) Fase solida (materiale poroso) Adsorbimento positivo sostanze che abbassano la tensione superficiale (detergenti sintetici, composti organici); Adsorbimento negativo sostanze che innalzano la tensione superficiale (ioni), l adsorbente assorbe il solvente e respinge queste sostanze. 2
ADSORBENTI Carboni attivi (ricavati da materiali carboniosi: residui bituminosi, gusci di noci di cocco, residui cellulosici vari) Allumina attivata Terre di diatomee Argilla trattata Resine organiche Necessitano di un processo di attivazione (riscaldamento a 350-1000 C) 3
Isoterma di adsorbimento q = k 1 C n q = x/m = (qtà adsorbita)/(u.m. adsorbente) C = concentrazione del soluto k 1 = cost n = cost (<1) Caratteristiche chimico-fisiche del solvente e tipo di adsorbente log q = log k1 + n logc 4
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CARBONE ATTIVO GAC granulare PAC polvere Costituito in gran parte carbonio, un granello presenta moltissime porosità (5A - 10000 A ). 6
Curva di distribuzione delle porosità del carbone Adsorbimento gas Adsorbimento liquido 7
Altre proprietà del carbone attivo Superficie specifica totale Sesterna + S u. peso laterale Numero di iodio mg di Iodio adsorbito da 1 g di carbone Numero di abrasione (Ø/Ø 0 %) per carbone granulare 8
T = cost m varia C 0 nota C f misurata t max = 60min x log = log k1 + nlogc m 9
Fattori chimico-fisici L adsorbimento può essere di natura: Fisica forze di carattere elettrostatico Chimica legami di valenza chimica col carbonio. Concentrazione del componente (influisce sulla velocità e livello saturazione) Natura del liquido (se la solubilità dell adsorbato è elevata, minore è la quantità che verrà adsorbita) Temperatura ph del liquido (rendimenti migliori per ph 5 9) Presenza di altre sostanze 10
CARBONE ATTIVO GRANULARE Ø 0.4 2.25 mm La pezzatura non conforme viene macinata per produrre PAC. Nasce dalla necessità di avere una filtrazione continua (maschere antigas) 11
Spazio per operazioni di controlavaggio (+35-50%) arbone attivo liquido Piatto filtrante 12
Zona di adsorbimento Saturazione C 0 Saturazione C F Affinché il carbone raggiunga la sua massima saturazione è necessario operare con colonne in serie. 13
Colonna a letto mobile Carbone attivo liquido Per evitare problemi di perdite di carico si può ricorrere anche a colonne orizzontali. 14
Letti adsorbenti fluidi Modifiche solo di tipo operativo. VANTAGGI minori perdite di carico maggiore efficienza di adsorbimento. I grani saturi (> 40% peso) si depositano sul fondo, da dove vengono prelevati e sostituiti con carbone nuovo immesso dall alto. t = 30-60 15
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CARBONE ATTIVO IN POLVERE 95% mesh 100 (0.149 mm) 50 70% mesh 325 (0.044 mm) 17
Il carbone viene mescolato col liquido da depurare, entra poi in un processo di chiariflocculazione. Utilizzato soprattutto come complemento dei reattivi coagulanti nei processi chimico-fisici. Tempo di contatto liquido PAC = 20 30 La miscela viene mantenuta in agitazione turbolenta con diaframmi rompiflusso. 18
CARBONE ATTIVO GRANULARE Vantaggi Filtrazione continua, possibilità di riattivazione (spesa pari a 1/5-1/3 del costo, perdite 5%); rendimento di adsorbimento superiore; migliore dal p.d.v. igienico-sanitario. 19
q = k 1 C n C = conc. inquinante m = conc. C.A. Retta di lavoro (equaz. di bilancio materiale) PAC C = C* concentrazione finale del liquido depurato GAC C = C 0 concentrazione iniziale 20
Punto di gomito Al crescere del dosaggio di PAC e con la diminuzione di C 0 il rendimento di adsorbimento diminuisce. 21
RIGENERAZIONE DEL CARBONE ATTIVO Processo chimico o termico che elimina le sostanze adsorbenti dai granuli. Gli agenti attivanti possono essere: gas ossidanti acido fosforico vapore temperatura soda caustica vapore + acidi. 22
Forno di rigenerazione 750 950 C Raffreddamento carbone 23
Perdite di carbone: 5 7% Le tipologie di forni esistenti sono 3: 1. rotativi cilindro rotante disteso orizzontalmente 2. a piani multipli 3. a letto fluido Sviluppo verticale (minor ingombro) T e t variabili più importanti. 24
Campi di applicazione TRATTAMENTO LIQUAMI INDUSTRIALI A valle dei pre-trattamenti e chiariflocculazione. TRATTAMENTO TERZIARIO LIQUAMI CIVILI A valle dei trattamenti primari e secondari. TRATTAMENTO DI ACQUE PER FINI POTABILI Permette l abbattimento spinto di COD e metalli pesanti. SUPPORTO PER BIOMASSE IN TRATTAMENTI BIOLOGICI Fissa inquinanti e favorisce degradazione, da ampio supporto ai batteri 25
EXTRUDED CARBON BLOCK (CB) Of all carbon forms solid carbon block (CB) filters are the most efficient and cost effective method of removing volatile organic carbon compounds (VOC's, insecticides, pesticides and industrial solvents) from drinking water. By adding various ion exchange media (e.g. zeolite, activated alumina or other media) heavy metal, MTBE (metil-ter-butil etere), nitrate and other water treatment effects can be achieved. CB's are made of single or various blends of carbons combined with plastic polymers which are pulverized to a fine dust then shaped in varieties of forms under high pressure (600 to 800 tons). Unlike the other carbon forms, the CB's are industrial grade filters. They are made in various sizes and micron ratings (nominal), are physically strong therefore they do not "channel" nor "collapse" under pressure change, however they "dump" if their media is exhausted. Most 1/2 micron nominally rated CB filters are effective in cysts and asbestos reduction (not removal). CB's are the best choice for POU filters. If used for potable water, pre and or post-filtration, including a ceramic filter element, will ensure microbiological protection. 26
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