Adszorpciós aktív szén; Lenntech
Az aktívszén-szűrők felépítése hasonló a homokszűrőkhöz, az aktívszenet ágyba helyezik, és a szennyezett vizet leszűrik. Ezeket a szerves anyagok vagy nehézfémek (BTEX, PAK és klórfenolok) szűrésére használják. Az aktív szenet rendszeresen cserélni kell, néha regenerálható.
Az adszorpció hatékony kezelés a szerves anyagok eltávolítására, különösen akkor, ha a molekuláris töltés magas és a polaritás alacsony. Az aktív szén felhasználható tehát olyan fenolok, telített szénhidrogének eltávolítására, amelyek oldhatatlan molekulák, amelyeket ózon, peszticidek, nehézfémek, felületaktív anyagok nehezen támadnak meg.
Az adszorpció olyan folyamat, amelyben szilárd anyagot használnak az oldható anyag vízből történő eltávolítására. Ebben a folyamatban az aktív szén a szilárd anyag. Az aktívszenet kifejezetten egy nagyon nagy belső felület (500 és 1500 m 2/g közötti) fedésére állítják elő. Ez a nagy felület teszi az aktív szenet ideálisnak az adszorpcióhoz. Az aktív szénnek két formája van: porított aktív szén (PAC) és szemcsés aktív szén (GAC). A GAC-t legtöbbször a víz kezelésére használják, és a következő oldható anyagokat képes adszorbeálni:
Szerves és nem poláros anyagok, például ásványi olajok, BTEX, poliaromás szénhidrogének (PAC), fenolok (klorid), adszorpciója
Halogénezett anyagok adszorpciója: I, Br, Cl, H és F
Különböző fermentációs termékek
Nem poláros anyagok (nem oldódnak vízben)
Alkalmazási példák:
Szennyezett talajvíz kezelése
Mikroszennyező anyagok elleni kezelés, bizonyos nehézfémek nyomainak adszorpciója
Klór visszatartás
Finom szűrés medencékhez
Végső szűrés a szennyvízkibocsátáshoz
Az aktív szénszűrők teljesítménye függ a hőmérséklettől, valamint az adszorbeálandó vegyülettől.
Az élelmiszeripari folyamatok vízkezeléséhez az aktív szén szűrését gyakran UV-fertőtlenítés kíséri.
A folyamat leírása
A vizet aktív szén tartalmú oszlopba pumpálják, és ez a víz egy ürítőrendszeren keresztül távozik az oszlopból. Az aktív szénoszlop aktivitása függ a hőmérséklettől és az anyagok természetétől. A víz folyamatosan áthalad az oszlopon, ami anyagok felhalmozódását eredményezi a szűrőn. Emiatt a szűrőt időszakosan ki kell cserélni. Az alkalmazott szűrő különböző módon regenerálható, a szemcsés szén könnyen regenerálható a szerves anyagok oxidálásával. Az aktív szén hatékonysága ekkor 5-10% -kal csökken. Az aktív szén egy kis része elpusztul a regenerációs folyamat során, és ki kell cserélni. Ha különböző oszlopokkal dolgozik sorozatban, akkor biztosíthatja, hogy a tisztító rendszere ne merüljön ki teljesen.
Hogyan történik az adszorpció ?
Az adszorbátot tartalmazó folyékony fázis egy szilárd fázisba kerül, az oldott anyagok visszatartásával az aktív szén felületén, az úgynevezett adszorbensnek. Az adszorpció négy szakaszra bontható:
| 1. lépés | Részecskeátadás | Nagyon gyors | |
| 2. lépés | A megkötött víz kiszorítása addig, amíg a szénnel érintkezésbe nem kerül | Gyors | |
| 3. lépés | Diffúzió a szén belsejében a koncentráció gradiens hatása alatt. | Lassú | |
| 4. lépés | Adszorpció mikropórusban | Nagyon gyors |
Az adszorpciós aktivitás szintje az anyag vízben lévő koncentrációján, az anyag hőmérsékletén és polaritásán alapul. A poláros anyagot (vízben oldható) az aktív szén nem tudja vagy nagyon gyengén eltávolítja, míg a nem poláros anyagot az aktív szén teljesen eltávolíthatja. Az adszorpció kevésbé hatékony a poláris oldószerek és az alacsony molekuláris töltésű klórvegyületek ellen. Az ionizált vegyületek adszorpciója alacsony. Bármilyen szénnek megvan a maga adszorpciós izotermája (lásd az alábbi 1. ábrát), és a vízkezelés során ezt az izotermát a Freundlich-függvény határozza meg.
A Freundlich funkció a következő:
x/m: az aktív szén grammjára adszorbeált anyag; Ce: koncentrációk különbsége (kezdeti és végső között); Kf, n: specifikus állandók
A második aktív széngörbe (lásd az alábbi 2. ábrát) a szűrő kimerülését mutatja. Normál esetben UV-fertőtlenítő egységet helyezünk egy aktív szénoszlop után.
Mi a különbség az adszorpció és az abszorpció között?
Ha egy anyag egy felülethez kapcsolódik, akkor adszorpciónak nevezzük. Ebben az esetben az anyag az aktív szén belső felületéhez kapcsolódik. Ha egy anyag más közegben vagy oldatban felvett gázban szívódik fel, akkor abszorpciónak nevezzük.
Forrás 1. ábra:
Forrás 2. ábra:
Az aktív szén vízben történő teljesítményét befolyásoló tényezők:
Az eltávolítandó vegyület típusa (a nagy molekulatömegű és alacsony oldhatóságú vegyületek jobban adszorbeálódnak)
Az eltávolítandó vegyület koncentrációja (minél nagyobb a koncentráció, annál nagyobb a szénfogyasztás)
Egyéb szerves vegyületek jelenléte, amelyek versenyezni fognak a rendelkezésre álló adszorpciós helyekkel
A vízáramlás pH-ja (például a savas vegyületeket alacsony pH-értéken lehet a legjobban elpusztítani)