Carbón activado una materia prima natural

CARBONIT refina la sustancia natural del carbón activado mediante un proceso único y patentado internacionalmente. Todas las materias primas procesadas por CARBONIT están controladas por residuos y monitoreadas por LGA. Cumplen con los estrictos estándares europeos para filtros de agua. La tecnología más avanzada garantiza un rendimiento sin precedentes. Los filtros de agua CARBONIT combinan una finura de filtro excepcional de hasta 0,45 µm con el alto efecto de adsorción del carbón activado. Como agua de manantial del grifo. No llevar cajas de agua pesada.

El carbón activado es un material basado en materias primas naturales, que se une a compuestos químicos y moléculas debido a su estructura porosa y la superficie interna resultante extremadamente grande. El carbón activado se utiliza tradicionalmente en muchos procesos de la industria química. Debido a sus altas propiedades de adsorción, se utiliza principalmente para limpiar el aire de escape, el agua potable y las aguas residuales, así como en tecnología alimentaria, farmacia y química.

Los materiales de partida para la producción de carbón activado son materias primas que contienen carbón, como madera, turba, lignito, hulla, pepitas de fruta o cáscaras de coco. Sin embargo, otros materiales que contienen carbono, como desechos plásticos o productos derivados del petróleo, también pueden procesarse en carbón activado debido a su alto contenido de carbono. Estos materiales carbonosos se obtienen de manera similar a la fabricación del carbón vegetal y luego, como su nombre indica, se activan. Este proceso de activación aumenta las propiedades de adsorción del carbón y conduce a una mejora en el rendimiento de limpieza en comparación con el carbón convencional.

El carbón activado consiste en una red cristalina de átomos de carbono dispuesta irregularmente. Estos planos reticulares desplazados aleatoriamente conducen a una estructura muy porosa y, por lo tanto, a una gran superficie interior. Puede estar en el rango de 500 a 1500 metros cuadrados por gramo para el carbón activado comercialmente disponible.

A modo de comparación: 4 a 5 gramos de carbón activado cubren el área de un campo de fútbol completo. La superficie interna del carbón activado se caracteriza por el sistema de poros, es decir, se diferencia entre poros de diferentes tamaños o diámetros. Se hace una distinción entre macroporos (los poros de suministro al interior del grano) y poros de adsorción (es decir, los poros en los que tiene lugar la unión real de las moléculas a la superficie interna).

La estructura del sistema de poros influye en el transporte de las sustancias absorbentes desde el borde del grano hacia el interior del grano, así como en las propiedades de adsorción de la sustancia respectiva en la superficie.

Propiedades superficiales del carbón activado

Además de la estructura de los poros, las propiedades químicas de la superficie también tienen una influencia decisiva en la capacidad de adsorción del carbón activado. Dada la abundancia de impurezas que pueden presentarse en el agua o en el aire, en la práctica, el rendimiento de limpieza del carbón activado se orienta hacia grupos de sustancias muy específicos. A continuación se enumera una selección de sustancias problemáticas, como puede ocurrir en el ejemplo de la potabilización del agua:

olores y sabores,

• Colores,
• hidrocarburos de petróleo,
• hidrocarburos orgánicos halogenados,
• hidrocarburos orgánicos,
• cloro, dióxido de cloro, ozono, permanganato,
• metales pesados,
• nitrato de amonio,
• agentes farmacéuticos.

Dado que cada uno de estos compuestos tiene un comportamiento de adsorción y una capacidad de unión diferentes debido a su composición química, las propiedades físicas como el tamaño de grano y de poro se combinan con las propiedades químicas de la superficie. En última instancia, esto conduce a un rendimiento de limpieza óptimo en la aplicación respectiva.

adsorción

La adsorción es un proceso en el que las sustancias se acumulan en una superficie (Fig. B). Se conocen dos tipos de adsorción. Por un lado, se habla de adsorción física, que es causada principalmente por las fuerzas de van der Waal. La fuerza de van der Waals es una fuerza de atracción muy débil, pero es suficiente para retener (adsorber) moléculas o átomos en una superficie debido a su carga. Esta fuerza es reversible, es decir, si se produce una fuerza mayor, por ejemplo, un movimiento browniano cuando aumenta la temperatura, la sustancia adsorbida se puede disolver de nuevo. La situación es diferente con la adsorción química, también conocida como quimisorción. Como en todas las reacciones químicas, aquí se debe superar una energía de activación, de modo que la sustancia que interfiere (adsorbente) forma un enlace químico con la superficie del carbón activado (adsorbente). La quimisorción es más fuerte en su unión que la adsorción física. En principio, sin embargo, también puede conducir aquí a una desorción (redisolución) de las sustancias si las fuerzas de unión de otros grupos de sustancias son más pronunciadas. Si se agota la capacidad (capacidad de absorción de contaminantes) de un filtro de carbón activo, se habla de filtro cargado. Sin embargo, los filtros cargados no tienen por qué desecharse necesariamente. El carbón activado contenido en el filtro a menudo se puede regenerar eliminando las sustancias adsorbidas de la superficie del carbón activado. Este proceso de desorción (es decir, el proceso de adsorción inversa) puede, por. B. efectuarse mediante una reducción de la presión o un aumento de la temperatura. Sin embargo, después de repetidas desorciones o cuando se adsorben sustancias que son difíciles de desorber, el carbón activado cargado debe reactivarse por completo. El carbón activado cargado pasa entonces por un nuevo proceso de activación, aunque más breve, con el objetivo de elevar la superficie interna de nuevo a la posición inicial. nivel original. Otra forma de regenerar el carbón activado cargado es a través de la extracción. Las sustancias adsorbidas se eliminan de la superficie del carbón con la ayuda de un disolvente orgánico. Sin embargo, los microorganismos también pueden regenerar carbón activado (macroporoso) al degradar biológicamente compuestos orgánicos fácilmente desorbibles. El carbón activado regenerado se utiliza en particular en aplicaciones industriales, por ejemplo, en impresoras, en tecnología alimentaria, tratamiento de agua potable y tratamiento de aguas residuales. A menudo, las sustancias valiosas pueden recuperarse mediante desorción, como lo demuestra la recuperación de tolueno por adsorción en las imprentas, en las que el tolueno recuperado del aire de escape se devuelve al proceso de impresión.

método de producción

El carbón activado se puede hacer de casi cualquier material carbonoso. Estas materias primas pueden estar en forma no carbonizada, así como en forma de carbones y coques. El principio básico de la activación es descomponer selectivamente parte del carbono en condiciones adecuadas. La degradación selectiva significa que el escape de sustancias volátiles crea numerosos poros, hendiduras y grietas en los que puede tener lugar la adsorción de sustancias. Hay dos métodos para producir carbón activado: activación química y activación por gas. Durante la activación química, las materias primas no carbonizadas, como la turba o el aserrín, se tratan con un agente deshidratante (que elimina el agua), por ejemplo, cloruro de zinc o ácido fosfórico. mezclado y luego activado a temperaturas de 400 - 600 °C. Esto produce principalmente carbón activado de poro grueso que, debido a sus propiedades, se puede utilizar, por ejemplo, para decolorar líquidos.

La segunda variante es la activación de gas. En general, se utilizan productos naturales ya carbonizados como carbón vegetal, coque de turba, coque de cáscara de coco, hulla o lignito. Incluso antes de la activación, estos tienen algunos poros pequeños y, por lo tanto, una superficie de adsorción inicial, aunque no muy pronunciada.El proceso de activación aumenta considerablemente el número de poros y, por lo tanto, el tamaño de la superficie. La activación se lleva a cabo a temperaturas de 700 - 1000 °C usando vapor y dióxido de carbono. El vapor de agua y el dióxido de carbono conducen a una oxidación parcial del carbono no cristalino en particular. En el proceso, se expulsan productos similares al alquitrán que obstruyen los poros finos y la estructura de carbono queda expuesta en gran medida. Los poros deseados para un carbón activado de poros finos ahora se forman dentro de la materia prima. Dado que la activación requiere una temperatura elevada, se ha establecido en la industria el uso de hornos rotatorios, hornos de varios pisos o de cuba. El carbón activado y su distribución de poros se pueden adaptar aquí para las distintas aplicaciones.

El carbón activado se vende como carbón en polvo, granular o moldeado. En la producción de carbón moldeado, por ejemplo para filtros de agua (filtros de bloque de carbón activado), el producto semiacabado carbonizado se pulveriza, se activa y luego se mezcla con un aglutinante y se extruye o sinteriza según sea necesario. El carbón, que tiene un tamaño de unos pocos milímetros, está disponible como partículas rotas o como gránulos en forma de varilla. El carbón se utiliza en recipientes de adsorción a través de los cuales pasa la corriente de gas o líquido que se va a limpiar. El carbón activado fragmentado y de bordes afilados se utiliza preferentemente para la purificación del agua. Gracias a su diseño compacto, un filtro de bloque de carbón activado reemplaza los voluminosos lechos de carbón en polvo sueltos. La capacidad de absorción para la acumulación de sustancias indeseables también aumenta significativamente y la tendencia a liberar sustancias una vez acumuladas (el llamado efecto cromatográfico) es menor. Además de la adsorción químico-física, los filtros de bloque de poros finos con una alta finura de filtración también tienen buenas propiedades de filtración mecánica contra partículas y microorganismos.

tratamiento de agua potable

El agua potable se obtiene generalmente de acuíferos, pero también en regiones con poca agua subterránea, por ejemplo, del filtrado de las orillas de los ríos. Una gran proporción de los compuestos e impurezas que los humanos liberan en la naturaleza se degradan biológicamente cuando se filtran a través de las bacterias del suelo. Sin embargo, los valores límite legales se exceden repetidamente, lo que significa que el agua obtenida debe ser tratada antes de ser vertida a la red de agua potable. Los filtros utilizados para esto se denominan filtros de una sola capa o multicapa.

Los filtros de una sola capa consisten completamente en un solo material filtrante, mientras que los filtros multicapa se componen de una combinación de diferentes materiales filtrantes. Los filtros multicapa suelen constar de una capa (por ejemplo, arena) para retener partículas gruesas y una capa de carbón activado. Dado que, según la ley, los proveedores solo garantizan la calidad del agua potable hasta la conexión de la casa, los filtros de agua potable también se utilizan cada vez más en el sector privado.

Estos filtros tienen la función de eliminar partículas, bacterias, olores y sabores, así como metales pesados ​​que hayan ingresado a la red de tuberías. También puede suceder que los contaminantes no se retengan por completo en las obras hidráulicas. Estos pueden ser pesticidas, residuos de medicamentos o incluso sustancias hormonales que ingresan al agua subterránea a través de una entrada difusa y pasan a través de las obras hidráulicas sin obstáculos. Las instalaciones domésticas inadecuadas o anticuadas pueden liberar metales pesados ​​en el agua potable. Los iones de metales pesados ​​pueden disolverse si las diferentes propiedades locales del agua potable no se tienen suficientemente en cuenta al seleccionar los materiales de la tubería. Estos son iones de los elementos cobre, níquel, zinc y plomo. En todos estos casos es recomendable instalar un filtro de carbón activado directamente en frente del punto de toma del agua potable, que puede eliminar estos metales pesados, residuos de medicamentos y pesticidas del agua potable (Fig. F). Los minerales, sales y oligoelementos esenciales para el organismo humano no se ven afectados. Debido a su pequeño tamaño y buena movilidad, pasan a través del filtro y, por lo tanto, también están disponibles después del filtrado.