Il carbone attivo è una materia prima naturale

La sostanza naturale del carbone attivo viene raffinata da CARBONIT utilizzando un processo unico e brevettato a livello internazionale. Tutte le materie prime lavorate da CARBONIT sono controllate dai residui e monitorate LGA. Soddisfano i severi standard europei per i filtri dell'acqua. La tecnologia all'avanguardia garantisce prestazioni ineguagliabili. I filtri per acqua CARBONIT combinano un'eccezionale finezza del filtro fino a 0,45 µm con l'elevato effetto di adsorbimento del carbone attivo. Come l'acqua di sorgente dal rubinetto. Non trasportare scatole di acqua pesante.

Il carbone attivo è un materiale a base di materie prime naturali, che lega composti chimici e molecole grazie alla sua struttura porosa e alla conseguente superficie interna estremamente ampia. Il carbone attivo è tradizionalmente utilizzato in molti processi nell'industria chimica. Grazie alle sue elevate proprietà assorbenti, viene utilizzato principalmente per pulire l'aria di scarico, l'acqua potabile e le acque reflue, nonché nella tecnologia alimentare, farmaceutica e chimica.

I materiali di partenza per la produzione di carbone attivo sono materie prime contenenti carbonio come legno, torba, lignite, carbon fossile, noccioli di frutta o gusci di cocco. Tuttavia, anche altri materiali contenenti carbonio, come rifiuti di plastica o prodotti petroliferi, possono essere trasformati in carbone attivo a causa del loro elevato contenuto di carbonio. Questi materiali carboniosi sono ottenuti in modo simile alla fabbricazione del carbone e poi, come suggerisce il nome, attivati. Questo processo di attivazione aumenta le proprietà assorbenti del carbone e porta a un miglioramento delle prestazioni di pulizia rispetto al carbone convenzionale.

Il carbone attivo è costituito da un reticolo cristallino di atomi di carbonio disposto in modo irregolare. Questi piani reticolari spostati in modo casuale portano a una struttura molto porosa e quindi a un'ampia superficie interna. Può essere compreso tra 500 e 1500 metri quadrati per grammo di carbone attivo disponibile in commercio.

Per fare un confronto: da 4 a 5 grammi di carbone attivo coprono l'area di un intero campo da calcio. La superficie interna del carbone attivo è caratterizzata dal sistema di pori, in parole povere si distingue tra pori di diverse dimensioni o diametri. Viene fatta una distinzione tra macropori (i pori di alimentazione all'interno del grano) e pori di adsorbimento (cioè i pori in cui avviene l'effettivo attaccamento delle molecole alla superficie interna).

La struttura del sistema dei pori influenza il trasporto delle sostanze assorbenti dal bordo del grano all'interno del grano così come le proprietà di adsorbimento della rispettiva sostanza sulla superficie.

Proprietà superficiali del carbone attivo

Oltre alla struttura dei pori, anche le proprietà chimiche della superficie hanno un'influenza decisiva sulla capacità di adsorbimento del carbone attivo. Data l'abbondanza di impurità che possono presentarsi nell'acqua o nell'aria, in pratica le prestazioni pulenti del carbone attivo sono orientate verso gruppi di sostanze molto specifici. Di seguito è elencata una selezione di sostanze problematiche, come può verificarsi nell'esempio della depurazione dell'acqua potabile:

odori e sapori,

• Colori,
• idrocarburi di petrolio,
• idrocarburi organici alogenati,
• idrocarburi organici,
• cloro, biossido di cloro, ozono, permanganato,
• metalli pesanti,
• nitrato di ammonio,
• agenti farmaceutici.

Poiché ciascuno di questi composti ha un diverso comportamento di adsorbimento e capacità legante a causa della sua composizione chimica, le proprietà fisiche come la grana e la dimensione dei pori sono combinate con le proprietà chimiche della superficie. In definitiva, questo porta a prestazioni di pulizia ottimali nella rispettiva applicazione.

adsorbimento

L'adsorbimento è un processo in cui le sostanze si accumulano su una superficie (Fig. B). Sono noti due tipi di adsorbimento. Da un lato si parla di adsorbimento fisico, causato principalmente dalle forze di van der Waal. La forza di van der Waals è una forza di attrazione molto debole, ma è sufficiente a trattenere (adsorbire) molecole o atomi su una superficie a causa della loro carica. Questa forza è reversibile, cioè se si verifica una forza più forte, ad esempio il moto browniano quando la temperatura aumenta, la sostanza adsorbita può essere nuovamente dissolta. La situazione è diversa con l'adsorbimento chimico, noto anche come chemisorbimento. Come per tutte le reazioni chimiche, qui deve essere superata un'energia di attivazione, in modo che la sostanza interferente (adsorbente) formi un legame chimico con la superficie del carbone attivo (adsorbente). Il chemisorbimento è più forte nel suo legame rispetto all'adsorbimento fisico. In linea di principio, tuttavia, qui può anche portare a un desorbimento (ridissoluzione) delle sostanze se le forze leganti di altri gruppi di sostanze sono più pronunciate. Se la capacità (capacità di assorbimento di sostanze inquinanti) di un filtro a carboni attivi è esaurita, si parla di filtro carico. Tuttavia, i filtri caricati non devono necessariamente essere smaltiti. Il carbone attivo contenuto nel filtro può spesso essere rigenerato rimuovendo le sostanze adsorbite dalla superficie del carbone attivo. Questo processo di desorbimento (cioè il processo di adsorbimento inverso) può, per. B. essere effettuato da una riduzione della pressione o da un aumento della temperatura. Tuttavia, dopo ripetuti desorbimenti o durante l'adsorbimento di sostanze difficili da desorbire, il carbone attivo caricato deve essere completamente riattivato.Il carbone attivo caricato subisce quindi un nuovo processo di attivazione, anche se più breve, con l'obiettivo di riportare la superficie interna alla livello originale. Un altro modo per rigenerare il carbone attivo caricato è attraverso l'estrazione. Le sostanze adsorbite vengono rimosse dalla superficie del carbone con l'ausilio di un solvente organico. Tuttavia, i microrganismi possono anche rigenerare carbone attivo (macroporoso) degradando biologicamente composti organici facilmente desorbibili. Il carbone attivo rigenerato viene utilizzato in particolare nelle applicazioni industriali, ad esempio nelle stampanti, nella tecnologia alimentare, trattamento dell'acqua potabile e trattamento delle acque reflue. Sostanze preziose possono spesso essere recuperate attraverso il desorbimento, come dimostrato dal recupero adsorbente del toluene nelle tipografie, in cui il toluene recuperato dall'aria di scarico viene restituito al processo di stampa.

metodo di produzione

Il carbone attivo può essere prodotto da quasi tutti i materiali carboniosi. Queste materie prime possono essere in forma non carbonizzata così come sotto forma di carboni e coke. Il principio di base dell'attivazione è quello di abbattere selettivamente parte del carbonio in condizioni adeguate. La degradazione selettiva fa sì che la fuoriuscita di sostanze volatili crei numerosi pori, fessure e fessure in cui può avvenire l'adsorbimento di sostanze. Esistono due metodi per produrre carbone attivo: attivazione chimica e attivazione gassosa. Durante l'attivazione chimica, le materie prime non carbonizzate come la torba o la segatura vengono trattate con un agente disidratante (che rimuove l'acqua), ad esempio cloruro di zinco o acido fosforico. miscelato e poi attivato a temperature di 400 - 600 °C. Questo produce principalmente carbone attivo a pori grossi, che, grazie alle sue proprietà, può essere utilizzato, ad esempio, per decolorare i liquidi.

La seconda variante è l'attivazione del gas. In generale, vengono utilizzati prodotti naturali già carbonizzati come carbone, coke di torba, coke di guscio di cocco, carbon fossile o lignite. Già prima dell'attivazione, questi presentano alcuni piccoli pori e quindi una superficie di assorbimento iniziale, anche se non molto pronunciata.Il processo di attivazione aumenta notevolmente il numero di pori e quindi la dimensione della superficie. L'attivazione viene effettuata a temperature di 700 - 1000 °C utilizzando vapore e anidride carbonica. Il vapore acqueo e l'anidride carbonica portano ad una parziale ossidazione del carbonio non cristallino in particolare. Nel processo, i prodotti simili al catrame che ostruiscono i pori fini vengono espulsi e la struttura in carbonio è ampiamente esposta. I pori desiderati per un carbone attivo a pori fini si formano ora all'interno della materia prima. Poiché l'attivazione richiede una temperatura elevata, nell'industria si è affermato l'uso di forni rotativi, forni a più piani o forni a tino. Il carbone attivo e la sua distribuzione dei pori possono essere adattati qui per le varie applicazioni.

Il carbone attivo viene venduto sotto forma di carbone in polvere, granulare o modellato. Nella produzione di carbone stampato, ad esempio per filtri per l'acqua (filtri a blocchi di carbone attivo), il semilavorato carbonizzato viene polverizzato, attivato e quindi miscelato con un legante ed estruso o sinterizzato secondo necessità. Il carbone, che ha una dimensione di pochi millimetri, è disponibile in particelle frantumate o in pellet a forma di bastoncino. Il carbone viene utilizzato nei recipienti di adsorbimento attraverso i quali viene fatto passare il flusso di gas o liquido da pulire. Il carbone attivo spezzato e tagliente viene utilizzato preferibilmente per la purificazione dell'acqua. Grazie al suo design compatto, un filtro a blocchi di carbone attivo sostituisce i voluminosi letti di carbone in polvere sciolti. Anche la capacità di assorbimento per l'accumulo di sostanze indesiderate è significativamente aumentata e la tendenza a rilasciare sostanze una volta che si sono accumulate (il cosiddetto effetto cromatografico) è minore. Oltre all'assorbimento chimico-fisico, i filtri a blocco a pori fini con un'elevata finezza del filtro hanno anche buone proprietà di filtrazione meccanica contro particelle e microrganismi.

trattamento dell'acqua potabile

L'acqua potabile è solitamente ottenuta da falde acquifere, ma anche in regioni con scarse acque sotterranee, ad esempio dal filtrato di sponda dei fiumi. Gran parte dei composti e delle impurità che gli esseri umani rilasciano in natura vengono degradati biologicamente quando filtrano attraverso i batteri del suolo. Tuttavia, i valori limite legali vengono ripetutamente superati, il che significa che l'acqua ottenuta deve essere trattata prima di essere immessa nella rete dell'acqua potabile. I filtri utilizzati per questo sono chiamati filtri a strato singolo o multistrato.

I filtri monostrato sono costituiti interamente da un solo materiale filtrante, mentre i filtri multistrato sono costituiti da una combinazione di diversi materiali filtranti. I filtri multistrato sono solitamente costituiti da uno strato (ad esempio sabbia) per trattenere le particelle grossolane e uno strato di carbone attivo. Poiché, secondo la legge, i fornitori garantiscono solo la qualità dell'acqua potabile fino all'allacciamento domestico, i filtri per l'acqua potabile vengono sempre più utilizzati anche nel settore privato.

Questi filtri hanno il compito di eliminare eventuali particelle, batteri, odori e sapori nonché metalli pesanti eventualmente entrati nella rete delle tubazioni. Può anche accadere che gli inquinanti non siano completamente trattenuti nell'acquedotto. Può trattarsi di pesticidi, residui di farmaci o persino sostanze ormonali che entrano nelle acque sotterranee attraverso l'ingresso diffuso e passano attraverso l'acquedotto senza ostacoli. Impianti domestici inadeguati o obsoleti possono rilasciare metalli pesanti nell'acqua potabile. Gli ioni di metalli pesanti possono dissolversi se le diverse proprietà locali dell'acqua potabile non sono sufficientemente prese in considerazione nella scelta dei materiali dei tubi. Questi sono ioni degli elementi rame, nichel, zinco e piombo. In tutti questi casi è consigliabile installare un filtro a carboni attivi direttamente davanti al punto di prelievo dell'acqua potabile, in grado di rimuovere dall'acqua potabile questi metalli pesanti, residui di farmaci e pesticidi (Fig. F). I minerali, i sali e gli oligoelementi essenziali per l'organismo umano rimangono inalterati. Grazie alle loro dimensioni ridotte e alla buona mobilità, passano attraverso il filtro e sono quindi disponibili anche dopo il filtraggio.