Eliminación de PFAS por adsorción de carbón activado
La adsorción de carbón activado es una de las tecnologías más adecuadas para la eliminación de contaminantes emergentes como, por ejemplo, servicios públicos de agua potable y aguas residuales, debido a su buena eliminación eficiencia, facilidad de actualización a gran escala y mantenimiento mínimo requerido.
Según las experiencias de Lenntech, hay varios factores que deben tenerse en cuenta al seleccionar la adsorción de carbón activado para la eliminación de PFAS: 1) material de carbón / porosidad, 2) calidad del agua de alimentación, 3) características de PFAS objetivo y 4) tiempo de contacto entre PFAS y carbón activado durante el proceso de adsorción.
La porosidad del carbón activado juega un papel importante en el rendimiento de la adsorción. En general, se favorece el carbono con una combinación de microporos y mesoporos que, p. Ej. carbono microporoso. Debido a que mesoporo permite una rápida difusión de contaminantes en sus sitios de adsorción finales (microporos), es especialmente ventajoso en un filtro de carbón activado granular (GAC) cuando el tiempo de contacto entre el PFAS y el carbón es fijo.
Al aplicar carbón para la adsorción de PFAS, siempre es recomendable conocer la fuente de agua de alimentación y la composición del agua (mediante análisis de agua). Por ejemplo, en aguas superficiales, la adsorción de PFAS puede verse comprometida en gran medida debido a la competencia de adsorción de la materia orgánica natural co-presente (medida como carbono orgánico total, TOC), teniendo en cuenta que la concentración de TOC está en una magnitud de mg / L como en comparación con PFAS en µg / L o ng / L. Cuanto mayor sea el nivel de TOC, menor será la eliminación de PFAS por adsorción. Normalmente, la eliminación de PFAS es mayor en el agua subterránea que en el agua superficial porque el agua subterránea contiene menos TOC que el agua superficial.
La característica de PFAS también determina su eficiencia de adsorción. Las investigaciones sobre el filtro GAC en una planta de tratamiento de agua potable mostraron un rápido avance de los compuestos PFAS de cadena corta, p. Ej. <Ácidos carboxílicos C8 y <ácidos sulfónicos C5 [1], lo que significa que los PFAS de pequeño peso molecular son más problemáticos para la adsorción de GAC. Por lo tanto, en lugar del tiempo de contacto de lecho vacío típico (EBCT), es decir, 10-20 min, se necesita un EBCT más largo para el diseño del filtro GAC si los objetivos son PFAS pequeños.
El mantenimiento del filtro GAC es importante. Después de la saturación de adsorción, el GAC debe regenerarse para restaurar la capacidad de adsorción (generalmente a través del procesamiento térmico del GAC gastado). Con una regeneración frecuente de GAC y una reposición para compensar la pérdida de masa durante la regeneración, se puede mantener la eliminación de PFAS de> 89% a> 98%; mientras que sin regeneración, es decir, prolongando el tiempo de funcionamiento del filtro, la tasa de eliminación está entre 0 y 26% [2].
Según las experiencias de Lenntech, hay varios factores que deben tenerse en cuenta al seleccionar la adsorción de carbón activado para la eliminación de PFAS: 1) material de carbón / porosidad, 2) calidad del agua de alimentación, 3) características de PFAS objetivo y 4) tiempo de contacto entre PFAS y carbón activado durante el proceso de adsorción.
La porosidad del carbón activado juega un papel importante en el rendimiento de la adsorción. En general, se favorece el carbono con una combinación de microporos y mesoporos que, p. Ej. carbono microporoso. Debido a que mesoporo permite una rápida difusión de contaminantes en sus sitios de adsorción finales (microporos), es especialmente ventajoso en un filtro de carbón activado granular (GAC) cuando el tiempo de contacto entre el PFAS y el carbón es fijo.
Al aplicar carbón para la adsorción de PFAS, siempre es recomendable conocer la fuente de agua de alimentación y la composición del agua (mediante análisis de agua). Por ejemplo, en aguas superficiales, la adsorción de PFAS puede verse comprometida en gran medida debido a la competencia de adsorción de la materia orgánica natural co-presente (medida como carbono orgánico total, TOC), teniendo en cuenta que la concentración de TOC está en una magnitud de mg / L como en comparación con PFAS en µg / L o ng / L. Cuanto mayor sea el nivel de TOC, menor será la eliminación de PFAS por adsorción. Normalmente, la eliminación de PFAS es mayor en el agua subterránea que en el agua superficial porque el agua subterránea contiene menos TOC que el agua superficial.
La característica de PFAS también determina su eficiencia de adsorción. Las investigaciones sobre el filtro GAC en una planta de tratamiento de agua potable mostraron un rápido avance de los compuestos PFAS de cadena corta, p. Ej. <Ácidos carboxílicos C8 y <ácidos sulfónicos C5 [1], lo que significa que los PFAS de pequeño peso molecular son más problemáticos para la adsorción de GAC. Por lo tanto, en lugar del tiempo de contacto de lecho vacío típico (EBCT), es decir, 10-20 min, se necesita un EBCT más largo para el diseño del filtro GAC si los objetivos son PFAS pequeños.
El mantenimiento del filtro GAC es importante. Después de la saturación de adsorción, el GAC debe regenerarse para restaurar la capacidad de adsorción (generalmente a través del procesamiento térmico del GAC gastado). Con una regeneración frecuente de GAC y una reposición para compensar la pérdida de masa durante la regeneración, se puede mantener la eliminación de PFAS de> 89% a> 98%; mientras que sin regeneración, es decir, prolongando el tiempo de funcionamiento del filtro, la tasa de eliminación está entre 0 y 26% [2].
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Referencias:
[1] Removal of perfluoroalkyl acids from the drinking water production chain, KWR
[2] PFAS: Drinking Water Treatment, EPA, Calgon Carbon, Pittsburgh PA, 1 March, 2018