Adsorpcija aktivnog uglja

Adsorpcija predstavlja postupak prenosa mase u kojoj se sastojak iz tečne faze prenosi u čvrstu fazu. Supstanca koja se uklanja s granice tekuće faze naziva se adsorbat. Adsorbens je čvrsta, tečna ili gasna faza na koju se adsorbat akumulira. Proces adsorpcije se nije opsežno koristio u pročišćavanju otpadnih voda, ali potražnja za boljom kvalitetom pročišćavanja otpadnih voda, uključujući smanjenje toksičnosti, dovele su do intenzivnih ispitivanja i korištenja adsorpcije na aktivnom ugljenu.  Pročišćavanje otpadnih voda uz pomoć aktivnog ugljena često se smatra poliranjem vode koja je već prošla biološki proces pročišćavanja.  U ovom slučaju ugljen se koristi da bi se uklonio dio preostale rastvorene organske materije. Mnoga isparljiva organska jedinjenja (VOC) su otrovna i predstavljaju veliki rizik za ljudsko zdravlje, zbog široko rasprostranjene upotrebe i pojave u radnim okolinama. Zbog toga je vrlo bitno smanjiti količinu organskih isparenja u okolini. Aktivni ugljen je naprilagodljiviji i često korišten adsorbens, i fiksni slojevi aktivnog ugljena u obliku kanistera ili filtera se rasprostranjeno koriste za pročišćavanje zagađenog zraka. Ono što aktivni ugljen čini najpraktičnijim adsorbensom je mogućnost apsorbiranja većine organskih isparavanja zbog velike unutarnje površine  i volumena  pora, ali i činjenica da ga je lahko priuštiti. Slojevi aktivnog ugljena se zasite nakon učestalog izlaganja zraku zagađenim organskim isparavanjima. Trenutak kada organsko isparavanje definirane koncentracije može probiti sloj ugljena, poznat je kao vrijeme proboja adsorbata. U praktičnim situacijama, ključni faktor je vrijek trajanja filtera. Ovo se definiše kao trenutak kada se koncentracije smjese koja probija filter dostigne neusvojiv nivo. Tačna procjena vijeka trajanja je od velike važnosti i za korisnika i za proizvođača. Prediktivni model za rad filtera pomaže da se umanji potreba za testovima koji troše vrijeme, pomoć  u dizajniranju filtera s poboljšanim radom i pruža informacije o trajanju takozvanih vojnih filtera koji su izloženi stanju i hemikalijama u civilizaciji.  

Aktivni ugljen – Aktivni ugljen je čvrsti, porozni, crni, karbonantni materijal. Razlikuje se od elementalnog ugljena zbog odsustva nečistoća i oksidirane površine. Može se dobiti iz mnogobrojnih izvora kao što su kokos, drvo, treset, ugalj, katran, piljevina i celulozni ostatak. Bilo koji izvor ugljena može se pretvoriti u aktivni ugljen uz pomoć raznih metoda. Inače, proces se dijeli na karbonizaciju i aktivaciju. Tokom karbonizacije većina nekarbonskih elemenata se pirolitičkom razgradnjom izvora materijala otklanja u gasnom obliku. Porozna struktura se najčešće razvija tokom procesa aktivacije, uz pomoć aktivne hemikalije koja reaguje s ugljenom. Takve supstance mogu biti sintetičke kiseline, baze i druge supstance u obliku aktivnih gasova kao što je para (H2O), azot (N2) ili karbondioksid (CO2).

Makropore imaju ulogu transportnih puteva, preko kojih adsorptivne molekule putuju do mezopora, odakle ulaze u mikropore. Mikropore najčešće sačinjavaju najveći dio unutrašnje površine aktivnog ugljena i najviše doprinosi potpunoj zapremini pora. Većina adsorpcije gasnih adsorptiva se dešava u ovim mikroporama, gdje su aktivne sile pojačane a pore su ispunjene na niskom pritisku. Zbog toga, kapacitet adsorpcije određuju kompletna zapremina pora i distribucija veličine pora.

Aktivni Ugljen u prahu za pročišćavanje zagađenih voda :

Aktivni ugljen u prahu (PAC) može se koristiti u ishrani, do prije filtriranja. Najčešće se koristi u „Flash“ mikserima tj miješalicama za pročišćavanje vode ili flokulatoru s obzirom da ova oprema ima mogućnost da efikasno pomiješa aktivni ugljen u prahu s vodom. Međutim, nekim biljakama se daje ugljen u prahu tačno prije filtriranja zato što aktivni ugljen u prahu stvara oblik sloja na površini filtera i pomaže da voda dođe u dodir s aktivnim ugljenom. Ipak, dodavanje aktivnog ugljena u prahu tačno prije filtriranja može stvoriti problem, s obzirom da čestice ugljena u prahu mogu proći kroz filtere i to će rezultirati žalbama kupaca radi prljave vode ili može napraviti ljepljivi, tvrdi sloj na filteru i prouzrokovati los rad filtera. Aktivni ugljen u prahu, ili PAC, je oblik aktivnog uglja s vrlo malim česticama. Pročišćavanje vode uključuje dodavanje PAC-a u vodu, što dozvoljava PAC-u da dođe u kontakt s kontaminantima u vodi, i na kraju se PAC otklanja iz vode uz pomoć procesa sedimentacije ili filtracije. Bez obzira gdje u ishrani se koristi, PAC se može dodati u vodu koristeći suhu hranilicu ili kao polučvrsta tekućina. Suhe hranilice se najčešće koriste za manje biljke, kada se koristi PAC, u intervalima zavisno od periodičnih problema s ukusom i mirisom, dok se u polučvrstom stanju može koristiti kod većih biljaka ili kada se PAC neprekidno daje u ishrani. S obzirom da je PAC teško pomiješati s vodom, miješalica treba imati spoljni sistem za prskanje. Adekvatno miješanje, vrijeme dodavanja, doza i izvor problema s ukusom i mirisom su ključni za efikasnost PAC-a u adsorbiranju ukusa i mirisa. Potrebna doza je najčešće u rasponu od 1-og do 15 mg po litru, ali kada se PAC koristi za uklanjanje trihalometana i njegovih dijelova, onda doza mora biti mnogo veća, 100mg po litru i više. Rukovalac bira najadekvatniju dozu kroz testove uz pomoć tegli i testova za miris i ukus.

Granulirani aktivni ugljen, također poznat kao GAC ima veće čestice nego PAC sa većom površinom. Kao PAC, i GAC može ukloniti dijelove trihalometana kao i miris i ukus.

 

PREDNOSTI ADSORPCIJE AKTIVNOG UGLJENA

Veoma djelotvoran kod uklanjanja nepolarnih organskih hemikalija iz vode.

Može se primijeniti u raznim organskim spojevima.

Veoma efikasno u otklanjanju boje iz zagađene vode.

Efikasno u otklanjanju niskih nivoa neorganskih zagađivača.

Termalna regeneracija ugljena uništava adsorbiranu otpadnu otopinu.

Ima veoma fleksibilan sistem koji osposobljava brzo pokretanje i gašenje po potrebi.

Sistem se može dizajnirati tako da je pokretan, pa se može nositi i na mjesta otpada.

 

OGRANIČENJA ADSORPCIJE AKTIVNOG UGLJENA

Može se koristiti samo kod otpada s niskoorganskim koncentracijama (<5%).

Može se koristiti samo kod otpada s veoma niskim neorganskim koncentracijama (<1%).

Nema sposobnost da ukloni visokorastvorljive tvari, ili tvari s niskim molekularnim težinama.

Sistem ne može podnijeti otklonjene čvrste tvari iz potoka (zbog začepljenja).

Visoki troškovi rada zbog troškova ugljena.

Uklanjivanje zagađenog ugljena može biti problematično ako se ne obnavlja.

 

m-Kvadrat

print