Adsorción/Carbón Activo

La adsorción es un proceso donde un sólido es usado para remover una sustancia soluble del agua. En este proceso, el Carbón Activado es el sólido. El Carbón Activado es producido especialmente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre 500 - 1500 m2/g). Esta gran superficie interna hace que el carbono sea ideal para la adsorción. El Carbón Activado viene en dos variedades: Carbón Activado en Polvo (PAC por sus siglas en inglés) y Carbón Activado Granular (GAC por sus siglas en inglés). La versión GAC es mayormente usada en tratamiento de agua, puede adsorber las siguientes sustancias solubles:

Carbón Activado – Hoja de Datos

Adsorción de sustancias orgánicas no-polares, tales como: Aceite mineral BTEX Hidrocarburos Poliaromáticos (PACs por sus siglas en inglés) Cloruro) Fenol Adsorción de sustantacias halogenadas: I, Br, CI, H en F Olores Levaduras Productos de Fermentación Varios Sustancias no-polares (sustancias que no son solubles en agua)

Ejemplos de Carbón Activado en diferentes procesos:

• Purificación de Agua Subterránea
• Decloración de Agua de Proceso
• Purificación de Agua para Piscinas
• Pulido de Efluente Tratado

Descripción del Proceso:

El agua es bombeada en una columna que contiene carbón activado, esta agua deja la columna a través de un sistema de drenaje. La actividad de una columna de carbón activado depende de la temperatura y la naturaleza de las sustancias. El agua que pasa por la columna constantemente deja una acumulación de sustancias en el filtro. Por esta razón el filtro necesita ser reemplazado periódicamente. Un filtro usado se puede regenerar de diferentes formas, el carbón granular puede ser regenerado fácilmente al oxidar la materia orgánica. La deficiencia del carbón activado disminuye en 5 – 10% (1). Una pequeña parte del carbón activado se destruye durante el proceso de regeneración y debe ser reemplazado. Si usted trabaja con diferentes columnas en series, puede asegurar que no tendrá un agotamiento total de su sistema de purificación.

Descripción de la Adsorción:

Las moléculas de la fase líquida o gaseosa serán unidas físicamente a una superficie, en este caso es la superficie del carbón activado. El proceso de adsorción toma lugar en tres pasos:

• Transporte Macro: movimiento de material orgánico a través del sistema de macroporo del carbón activado (macroporo >50nm)
• Transporte Micro: movimiento de material orgánico a través del sistema de mesoporo y microporo del carbón activado (microporo <2nm; mesoporo 2-50nm).
• Sorción: unión física de material orgánico en la superficie de carbón activado en los mesoporos y microporos del carbón activado.

El nivel de actividad de la adsorción está basado en la concentración de sustancias en el agua, la temperatura y la polaridad de estas sustancias. Una sustancia polar (= una sustancia que es muy soluble en agua) no puede ser, o es mal, eliminada por el carbón activado; una sustancia no-polar puede ser removida totalmente por carbón activado. Cada clase de carbón tiene su propio isotermo de adsorción (Ver figura 1), y en la industria del tratamiento de agua, este isotermo es definido por la función de Freundlich.

Función de Freundlich:

x/m = sustancia adsorbida por gramo de carbon activado

Ce = diferencia de concentración (entre antes y después)

Kf, n = constantes específicas

La segunda curva de carbón activado (ver figura 2) muestra el desgaste del filtro. Normalmente colocamos una unidad de desinfección UV después de la columna de carbón activado.

Cuál es la diferencia entre adsorción y absorción?

Cuando una sustancia se une a la superficie se llama adsorción. En este caso la sustancia está unida a la superficie interna del carbón activado. Cuando una sustancia es absorbida en un medio diferente es llamado absorción. Cuando un gas es tomado en una solución, se llama absorción.

	Figura 1. Da un isotermo de adsorción específico para carbón activado. En el eje horizontal se encontrar la concentración y en el eje vertical se ubica la cantidad necesaria de carbón. Usted puede usar este tipo de figuras para optimizar su columna. Fuente de figura 1: http://www.aapspharmscitech.org/scientificjournals/ pharmscitech/volume2issue1/056/manuscript.htm
	Figura 2. Indica el desgaste durante el uso de su columna. En el punto C3 la columna se empieza a romper a través del canal C4, y su columna ya no está purificando. Entre el punto C3 y C4 usted necesita regenerar su columna. Fuente de figura 2: http://www.activated-carbon.com
Factores que Influyen en el Rendimiento del Carbón Activado en el Agua: El tipo de componente a remover. Los componentes con un alto peso molecular y baja solubilidad son mejor absorbidos. La concentración del componente a remover. Cuanto mayor es la concentración, mayor es el consumo de carbón. Presencia de otros componentes orgánicos que competirán por los lugares de adsorción disponibles. El pH del flujo residual. Por ejemplo, los componentes ácidos son mejor removidos a bajo pH. De acuerdo con esto podemos clasificar algunos químicos por su probabilidad de ser eficientemente adsorbidos por carbón activado en agua: 1. Químicos con muy alta probabilidad de ser adsorbidos por carbón activado: 2,4 – D Deisopropiltartrazina Linorun Alacloro Desetilatrazina Malatión Aldrin Demeton-O MCPA Antraceno Di-n-butilftalato Mecoprop Atrazina 1,2-diclorobenceno Metazachlor Azinfos-etilo 1,3-diclorobenceno 2-metilbencenamina Bentazone 1,4-diclorobenceno Metilnaftaleno Bifenilo 2,4-diclorocresol 2-metilbutano 2,2-Bipiridina 2,5-diclorofenol Monuron Ftalato de bis (2-etilhexilo) 3,6-diclorofenol Naftalina Bromacil 2,4-diclorofenoxi Nitrobenceno Bromodiclorometano Dieldrin m-Nitrofenol Butilbenceno 2,4-Dinitrocresol p-Nitrofenol Hipoclorito de calcio 2,4-Dinitrotolueno Ozono Carbofuran 2,6-Dinitrotolueno Parathion Cloro Diuron Pentaclorofenol Dioxido de cloro Endosulfan Propazina Clorobenceno Endrin Simazine 4-Chloro-2-nitrotoluene Etilbencina Terbutryn 2-clorofenol Hezaclorobenceno Tetracloroetileno Clorotolueno Hezaclorobutadieno Triclopyr Criseo Hexano 1,3,5-trimetilbenceno m-Cresol Isodrin m-xileno Cianazina Isooctano o-Xylene Ciclohexano Isoproturon p-Xileno DDT Lindano 2,4-Xylenol 2. Químicos con alta probabilidad de ser adsorbidos por carbón activado: Anilina Dibromo-3-cloropropano 1-Pentanol Benceno Dibromoclorometano Fenol Alcohol de bencilo 1,1-dicloroetileno Fenilalanina Ácido benzoico cis-1,2-dicloroetileno ácido o-ftálico Bis (2-cloroetil) éter trans-1,2- dicloroetileno Estireno Bromodiclorometano 1,2-dicloropropano 1,1,2,2-tetracloroetano Bromoformo Etileno Tolueno Tetracloruro de carbono Hidroquinona 1,1,1-Tricloroetano 1-cloropropano Metil isobutil cetona Tricloroetileno Chlorotoluron 4-Metilbencenamina Acetato de vinilo 3. Químicos con probabilidad moderada de ser adsorbidos por carbón activado: Ácido acético Dimetoato Metionina Acrilamida Acetato de etilo Metil-tert-butil-éter Cloroetano Éter etílico Metil etil cetona Cloroformo Freon 11 Piridina 1,1-dicloroetano Freón 113 1,1,2-Tricloroetano 1,2-dicloroetano Freon 12 Cloruro de vinilo 1,3-dicloropropeno Glifosato Dikegulac Imazypur *(para estos químicos, el Carbón Activado es efectivo únicamente en ciertos casos). 4. Químicos para los cuales la adsorción con carbón activado tiene una efectividad poco probable. Sin embargo, puede ser viable en ciertos casos, tales como para bajo flujo o concentraciones. Acetona Cloruro de metileno Acetonitrilo 1-Propanol Acrilonitrilo Propionitrilo Dimetilformaldehído Propileno 1,4-dioxano Tetrahidrofurano Alcohol isopropílico Urea Cloruro de metilo Factores que influyen en el rendimiento del Carbón Activado en el aire Tipos de componentes a ser removidos: en general, los componentes con un alto peso molecular, menor presión de vapor / mayor punto de ebullición y un alto índice de refracción son mejor adsorbidos. Concentraciones: a mayor concentración, mayor consumo de carbón. /li> Temperatura: a menor temperatura, más baja capacidad de adsorción. Presión: a mayor presión, más baja capacidad de adsorción. Humedad: a más baja humedad, más baja capacidad de adsorción. Si usted quiere saber si un cierto químico puede ser efectivamente removido del aire por carbón activado, por favor contáctenos. More information about the Regeneration of Active Carbon

(1) Fuente: Wastewater Engineering; Metcalf & Eddy; third edition; 1991; page 317.