Filtro per il trattamento delle acque reflue

Per migliaia di anni la filtrazione è stata utilizzata per ridurre il livello di sporco, ruggine, sostanze sospese e altre impurità presenti nell'acqua. Ciò si ottiene facendo passare l'acqua sporca in ingresso (influente) attraverso un mezzo filtrante. Mentre l'acqua passa attraverso il media, le impurità vengono trattenute nel materiale del media filtrante. A seconda del tipo di impurità e del mezzo, diversi meccanismi fisici e chimici sono attivi nella rimozione e sono responsabili della rimozione delle impurità dall'acqua. Alcune delle apparecchiature utilizzate per impiegare questi meccanismi sono cambiate radicalmente nel tempo.

I meccanismi fisici e chimici fondamentali che si verificano durante la filtrazione sono stati meglio compresi nel corso degli anni. Questi progressi hanno consentito agli specialisti del trattamento dell’acqua di ottimizzare la rimozione delle impurità dall’acqua. I sistemi di filtrazione rimuovono il particolato e, data l'ampia superficie dei mezzi filtranti, possono anche essere utilizzati per innescare reazioni chimiche che determinano la rimozione di numerosi contaminanti.

Principi di assorbimento:

"Adsorbimento" è uno dei termini più frequentemente utilizzati ma meno compresi nelle discussioni sulla filtrazione. L'adsorbimento si riferisce alla rimozione di un'impurità da un liquido alla superficie di un solido. Una particella sospesa nata dall'acqua aderisce a una superficie solida quando avviene l'adsorbimento. L'adsorbimento è l'adesione di atomi, ioni o molecole da un gas, liquido o solido a una superficie. Nel caso della filtrazione dell'acqua, le particelle solide sospese presenti nel liquido aderiranno alla superficie solida del mezzo.

L'adsorbimento differisce dall'occlusione in quanto le particelle occluse vengono rimosse dal flusso di processo perché lo sono, dove l'occlusione è il risultato di particelle troppo grandi per passare attraverso una restrizione fisica nel mezzo. Nella maggior parte dei casi, le particelle adsorbite sono influenzate da deboli interazioni chimiche che consentono loro di aderire alla superficie di un solido. Le particelle adsorbite si attaccano alla superficie di un dato mezzo, diventando una pellicola di parte del solido debolmente trattenuta. Le molecole di impurità vengono trattenute all'interno della struttura dei pori interni del carbonio mediante attrazione elettrostatica (forze di Van der Waals) nota anche come chemisorbimento.

Nella maggior parte delle applicazioni il carbone attivo rimuove le impurità da fluidi, vapori o gas mediante adsorbimento, che è un fenomeno superficiale che provoca l'accumulo di molecole all'interno dei pori interni di un carbone attivo. Ciò si verifica in pori leggermente più grandi delle molecole che vengono adsorbite, motivo per cui è molto importante far corrispondere la dimensione dei pori del supporto di carbone attivo con le particelle molecolari che si sta tentando di adsorbire. AES ha una vasta esperienza nella selezione del mezzo di carbonio giusto per la tua applicazione.

Il carbone attivo granulare viene utilizzato principalmente nei letti filtranti fissi. Alcuni degli aspetti importanti da considerare sono il tempo di contatto richiesto, il dimensionamento dei recipienti filtranti, le strutture di riempimento e svuotamento e le misure di sicurezza. Inoltre, una considerazione cruciale riguardo al GAC riguarda la possibile rigenerazione, in situ o fuori sito. Normalmente negli impianti molto grandi è possibile effettuare la rigenerazione in situ, mentre negli impianti di piccole dimensioni non è fattibile effettuare la rigenerazione. Il metodo di rigenerazione del carbone attivo più comune è l'attivazione termica. Questa viene eseguita in tre fasi principali, iniziando con l'essiccazione, quindi il riscaldamento e infine la gassificazione organica residua mediante gas ossidante (vapore o anidride carbonica). Normalmente la sostituzione del letto in carbonio risulta più economica poiché i principali produttori di carbonio si trovano in Europa.

È un mito che il carbone attivo possa essere rigenerato con un semplice controlavaggio. Il controlavaggio rimuove solo il materiale intrappolato e riclassifica il letto filtrante. Il carbone attivo ha una certa durata dopo la quale non può rimuovere le impurità e quindi deve essere rimosso e sostituito.

Il carbone attivo è un adsorbente carbonioso con un'elevata porosità interna e quindi un'ampia superficie interna. I gradi commerciali di carbone attivo hanno un'area superficiale interna compresa tra 500 e 1500 m2/g. Relativi al tipo di applicazione, tre principaliesistono gruppi:

Carbone attivo in polvere; dimensione delle particelle 1-150 μm
Carbone attivo granulare, granulometria 0.5-4 mm
Carbone attivo estruso, granulometria 0.8-4 mm
Un vero carbone attivo ha una serie di caratteristiche uniche: come un'ampia superficie interna, proprietà chimiche (superficiali) dedicate e una buona accessibilità dei pori interni. La distribuzione delle dimensioni dei pori è molto importante per l'applicazione pratica; l'adattamento migliore dipende dalle molecole da intrappolare, dalla fase (gas, liquido) e dalle condizioni di trattamento.

La struttura dei pori desiderata di un prodotto a base di carbone attivo si ottiene combinando la giusta materia prima e le condizioni di attivazione.

Le caratteristiche fisiche e chimiche di un carbone attivo possono influenzare fortemente la sua idoneità per una determinata applicazione ed esistono numerosi test diversi che aiutano a prevedere la capacità di rendimento di un carbone. Il test del numero di iodio può solitamente prevedere l'efficacia quando devono essere adsorbite molecole molto piccole come il cloro libero. Il valore del tannino e il numero di melassa o l'efficienza decolorante della melassa sono più appropriati nei parametri dei test di laboratorio per molecole di medie e grandi dimensioni o quando sono presenti piccole molecole con molecole più grandi. Nelle applicazioni in cui è presente un'ampia varietà di impurità da rimuovere, il miglior tipo di carbone attivo non è così semplice da determinare. Quando le impurità variano da dimensioni molto piccole a molto grandi, le grandi molecole spesso ostruiscono i piccoli pori, rendendoli inaccessibili ad altre molecole.

Come visto in precedenza, il filtro a carbone attivo utilizza l'adsorbimento per rimuovere alcune impurità come cloro libero, rimozione di odori o sostanze organiche, ecc. Il carbone attivo, chiamato anche carbone attivo, carbone attivo o carbo activatus, è una forma di carbone lavorato per essere crivellato con pori piccoli e di basso volume che aumentano la superficie disponibile per l'adsorbimento o le reazioni chimiche.

A causa del suo elevato grado di microporosità, solo un grammo di carbone attivo ha una superficie superiore a 500 m2, come determinato dalle isoterme di adsorbimento del gas di anidride carbonica a temperatura ambiente o a 0,0 gradi temperatura. Un livello di attivazione sufficiente per un'applicazione utile può essere ottenuto esclusivamente da un'elevata area superficiale; tuttavia, un ulteriore trattamento chimico spesso migliora le proprietà di adsorbimento.

Applicazioni:

Esistono molte applicazioni per i filtri a carbone attivo. Di seguito sono elencati solo alcuni dei più importanti e comuni.

Rimozione del cloro libero
Rimozione della materia organica
Rimozione degli odori
Rimozione del bromato (dopo l'ozonizzazione del permeato SWRO)
Decolorazione dello zucchero fuso (produzione di zucchero bianco)
Decolorazione della melassa
Purificazione dell'aria
Portatore del catalizzatore
Purificazione dei fumi (rimozione diossina e mercurio)