Como selecionar carvão ativado para tratamento de água

O que é carvão ativado?

O carvão ativado é um tipo de material de carbono microcristalino feito de matérias-primas-contendo carbono. Apresenta aparência preta, estrutura de poros internos altamente desenvolvida, grande área superficial específica e forte capacidade de adsorção, sendo amplamente utilizado como adsorvente, catalisador ou transportador de catalisador.

Por fonte de matéria-prima, o carvão ativado pode ser categorizado em carvão ativado à base de madeira, carvão ativado de casca de noz, carvão ativado de osso/sangue animal, carvão ativado à base de mineral-, carvão ativado de resina sintética, carvão ativado de borracha/plástico, carvão ativado regenerado, etc.Carvão ativado com casca de coco para tratamento de águadestaca-se pelos abundantes microporos e desempenho estável no tratamento da água. Pela forma física, é dividido em carvão ativado em pó, granulado, granular irregular, cilíndrico, esférico e fibroso. Muitos projetos de tratamento de água adotam tipos granulares e realizamFiltragem de água com carvão ativado granularpara remover poluentes orgânicos e croma com eficiência.

O carvão ativado possui aplicações extremamente extensas, cobrindo quase todos os setores econômicos nacionais e cenários da vida cotidiana, incluindo purificação de água, extração de ouro, descoloração de açúcar, refino de injeção farmacêutica, purificação de sangue, purificação de ar, proteção de segurança pessoal e muito mais.

 

 

Composição e Fabricação de Carvão Ativado

O material de carvão ativado refere-se ao carbono amorfo processado através de tratamento especial. Possui grande área superficial específica e excelente capacidade de adsorção de substâncias inorgânicas/orgânicas e partículas coloidais em fases gasosas e líquidas. As principais variedades incluem Carvão Ativado (AC) e Fibras de Carbono Ativado (ACF).

Como um adsorvente de alto-desempenho, seu excelente desempenho decorre de características estruturais de superfície e propriedades químicas de superfície exclusivas. O carvão ativado apresenta propriedades químicas estáveis, alta resistência mecânica, resistência a ácidos/álcalis/calor, insolubilidade em água e solventes orgânicos e reciclabilidade. Foi amplamente adotado na indústria química, proteção ambiental, processamento de alimentos, metalurgia, refino farmacêutico, proteção química militar e outros campos. Atualmente, o carvão ativado modificado é amplamente aplicado no tratamento de águas residuais e no controle da poluição do ar, mostrando perspectivas promissoras para a remediação ambiental.

Mais de 80%-90% do carvão ativado consiste em elementos de carbono, o que é responsável pela sua propriedade de adsorção hidrofóbica. Além do carbono, contém dois tipos de impurezas:

• Elementos quimicamente ligados: principalmente oxigênio e hidrogênio. Esses resíduos permanecem da carbonização incompleta ou de elementos estranhos que não são de carbono ligados quimicamente à superfície do carbono durante a ativação. Por exemplo, a oxidação da superfície ocorre sob ativação por vapor.
• Teor de cinzas: a fração inorgânica do carvão ativado.

Quase todos os materiais-orgânicos ricos em carbono podem servir como matéria-prima para carvão ativado, como carvão, madeira, casca de coco, casca de noz, casca de damasco, casca de jujuba, etc. Essas matérias-primas carbonáceas são convertidas em carvão ativado por meio de pirólise dentro de fornos de ativação sob alta temperatura e certa pressão. Durante a ativação, formam-se gradualmente uma enorme área superficial específica e redes complexas de poros, onde ocorrem reações de adsorção. O tamanho dos poros confere ao carvão ativado um desempenho de adsorção seletiva, já que moléculas grandes não podem entrar em poros menores que seu próprio tamanho molecular. Como um produto típico-de casca de noz,Carvão ativado com casca de coco para tratamento de águaé fabricado pela ativação a vapor de cascas de coco, formando microporos bem{0}desenvolvidos, ideais para remoção de vestígios orgânicos.

O carvão ativado é um adsorvente hidrofóbico produzido por meio de carbonização em alta-temperatura e ativação de matérias-primas-à base de carbono. Microporos abundantes garantem uma área de superfície específica ultra{3}}grande, permitindo a remoção eficaz de cor, odor, a maioria dos poluentes orgânicos e certas substâncias inorgânicas (incluindo metais pesados ​​tóxicos) em efluentes secundários.

 

Princípios de funcionamento do carvão ativado

 

1. Princípio de Filtragem

Os filtros de carvão ativado interceptam os poluentes suspensos na água, com os sólidos suspensos presos preenchendo os vazios entre as partículas de carbono. O tamanho dos poros e a porosidade das camadas do filtro se expandem à medida que o tamanho das partículas de carbono aumenta. O carvão ativado mais grosso proporciona maior espaço para armazenamento de sólidos em suspensão, melhorando a capacidade de filtração, capacidade de retenção de sujeira e volume total de interceptação de poluentes. Toda a lógica de operação doFiltragem de água com carvão ativado granulardepende deste mecanismo duplo de interceptação física e adsorção de superfície.

Poros maiores permitem que os sólidos suspensos penetrem mais profundamente nas camadas mais baixas de carbono. Com espessura de filtro suficiente, mais contaminantes podem ser retidos, proporcionando total desempenho ao desempenho de interceptação das camadas intermediárias e inferiores e aumentando a capacidade geral de retenção de poluentes do sistema.

Teoricamente, a capacidade de interceptação de sólidos em suspensão origina-se da área superficial total do carvão ativado. Em baixa velocidade de fluxo, a triagem domina a filtração; em alta velocidade de fluxo, a adsorção superficial de partículas de carbono assume a liderança. Uma maior área de superfície total de partículas de carbono proporciona uma adesão mais forte aos sólidos suspensos na água.

 

2. Princípio de Adsorção

Com base nas forças intermoleculares entre o carvão ativado e as moléculas poluentes, a adsorção se enquadra em duas categorias: adsorção física e adsorção química (também chamada de adsorção ativa).

• Adsorção física: impulsionada pela força de Van der Waals ou atração eletrostática. A força de adsorção depende principalmente das propriedades físicas do carbono, pouco afetada pela sua composição química. A força de Van der Waals é fraca e impõe poucas mudanças estruturais aos poluentes, análoga à condensação. Os poluentes retêm suas propriedades químicas originais após a adsorção física.
• Adsorção química: impulsionada por ligações químicas, comparável a reações químicas com graves alterações estruturais nas moléculas poluentes. Envolve compartilhamento ou transferência de elétrons, em vez de polarização fraca, e é um processo irreversível. A distinção fundamental entre adsorção física e química reside na força que forma ligações de adsorção.

A adsorção é um processo exotérmico onde moléculas poluentes se ligam a superfícies sólidas com energia livre reduzida, liberando calor de adsorção. Forças divergentes levam a diferenças no calor de adsorção, taxa, energia de ativação, seletividade de temperatura, quantidade de camada de adsorção e espectro de adsorção entre adsorção física e química.

A tecnologia de adsorção de carvão ativado tem sido aplicada para refino e descoloração nas indústrias farmacêutica, química e alimentícia há décadas, e adotada para tratamento de águas residuais industriais desde a década de 1970. A produção prática verifica seu excepcional desempenho de adsorção de vestígios de poluentes orgânicos na água, proporcionando efeitos notáveis ​​de tratamento em impressão e tingimento, corantes, processamento de alimentos e águas residuais de produtos químicos orgânicos. Remove exclusivamente substâncias orgânicas representadas por DBO e DQO, incluindo corantes sintéticos, surfactantes, fenóis, benzenos, organoclorados, pesticidas e produtos petroquímicos. Portanto, a adsorção de carvão ativado tornou-se um dos principais processos de tratamento secundário e terciário de águas residuais industriais.

A adsorção é um fenômeno interfacial lento correlacionado com a tensão superficial e a variação da energia superficial. Duas forças motrizes desencadeiam a adsorção: a repulsão do solvente água a substâncias hidrofóbicas e a atração de afinidade entre o adsorvente sólido e o soluto. A adsorção de águas residuais é geralmente o efeito combinado de ambas as forças.

A capacidade de adsorção é determinada diretamente pela área superficial específica do carvão ativado e pela estrutura dos poros. O tipo de carbono deve ser selecionado através de testes de qualidade da água de acordo com as características das águas residuais; carbono com poros de transição abundantes é preferido para águas residuais de impressão e tingimento. Outros fatores de influência incluem:

• Conteúdo de cinzas: menos cinzas equivale a melhor desempenho de adsorção;
• Grau de correspondência entre o tamanho molecular do adsorbato e o diâmetro dos poros de carbono: correspondências de tamanho mais próximas facilitam a adsorção;
• Concentração de adsorvente: a capacidade de adsorção aumenta dentro de uma determinada faixa de concentração;
• Temperatura da água e valor de pH: a capacidade de adsorção diminui com o aumento da temperatura da água.

 

 

Propriedades do Carvão Ativado

 

1. Propriedade de adsorção

A adsorção de carvão ativado remove produtos orgânicos solúveis, detergentes sintéticos, microorganismos, vírus e metais pesados ​​parciais, prendendo contaminantes em superfícies porosas de carbono, ao mesmo tempo em que realiza a descoloração, desodorização e purificação do ar.

O carvão ativado consiste em minúsculos grânulos de carbono com enorme área de superfície e micro poros capilares em seu interior. Os capilares possuem forte capacidade de adsorção. O contato total entre a superfície do carbono e as impurezas gasosas/líquidas leva à adsorção e purificação.

O método BET é o único padrão confiável para testes de áreas de superfície específicas, enquanto muitos instrumentos nacionais suportam apenas o método de comparação direta. O BET multiponto- serve como padrão de teste global unificado, documentado no Padrão Nacional Chinês GB/T 19587-2004: Determinação da área de superfície específica de sólidos por adsorção de gás usando o princípio BET.

A medição de área de superfície específica é demorada-; certas amostras podem levar um dia inteiro para serem testadas. Equipamentos não{2}}automatizados exigem supervisão-do operador em tempo integral, com pequenos erros de operação levando a falhas nos testes e desperdício de horas de trabalho. O analisador de área de superfície específico F-Sorb 2400 suporta totalmente a medição BET (compatível com o método de comparação direta). É o único dispositivo inteligente de teste de área de superfície específica totalmente automático na China, apresentando alta consistência internacional, resultados de teste estáveis, erro humano minimizado e precisão de dados superior.

 

2. Propriedade Química

O carvão ativado depende da adsorção física e química, determinada conjuntamente pela estrutura dos poros e pela composição química.

Além do carbono, o carvão ativado contém pequenas quantidades de grupos funcionais de oxigênio e hidrogênio quimicamente ligados, incluindo grupos carbonila, carboxila, fenólico, lactona, quinona e éter. Os óxidos e complexos superficiais derivam de derivados de matérias-primas ou de reações com ar/vapor durante e após a ativação; Sulfetos e cloretos superficiais também podem se formar ocasionalmente. Os minerais das matérias-primas concentram-se em cinzas durante a ativação, principalmente sais de metais alcalinos e alcalino-terrosos, como carbonatos e fosfatos.

 

3. Propriedade Mecânica

• Tamanho de partícula: medido através de peneiramento padrão para calcular a massa retida e passar em cada peneira para análise de distribuição de tamanho de partícula.
• Densidade aparente aparente: massa de carvão ativado por unidade de volume, incluindo volume interno de poros e volume vazio entre-partículas.
• Densidade de partículas: massa de carvão ativado por unidade de volume, incluindo o volume interno dos poros, mas excluindo o volume vazio entre-partículas.
• Dureza: resistência à fragmentação.
• Resistência à abrasão: desempenho-antidesgaste.

As propriedades mecânicas afetam diretamente os efeitos da aplicação: a densidade determina o volume do tanque; a finura do pó afeta a filtração; a distribuição granular do tamanho do carbono governa a resistência do fluido e a queda de pressão; a resistência à fragmentação influencia a vida útil e a eficiência da regeneração de carbono residual.

 

Classificação de Carvão Ativado

 

1. Por matéria-prima

• Carvão ativado-à base de madeira
• Osso animal/carvão ativado por sangue
• Carvão ativado-com base mineral
• Outras matérias-primas de carvão ativado
• Carvão ativado regenerado

 

2. Por processo de fabricação

• Carvão ativado quimicamente (carbono químico)
• Carvão fisicamente ativado (carvão físico)
• Carvão ativado químico-físico/físico-combinado químico

 

3. Por forma física

Carvão ativado em pó, carvão ativado granular, carvão ativado granular irregular, carvão ativado cilíndrico, carvão ativado esférico e outros tipos de-carvões ativados especiais.

 

4. Por tamanho de poro

• Macroporos: diâmetro dos poros maior ou igual a 1000 Å
• Poros de transição: diâmetro dos poros 20 ~ 1000 Å
• Microporos: diâmetro dos poros Menor ou igual a 20 Å Os microporos contribuem com a maior parte da área superficial específica do carvão ativado.

 

5. Por categoria de matéria-prima

• Carvão ativado-à base de madeira: fabricado a partir de lascas de madeira, carvão, etc.
• Carvão ativado com casca de noz: fabricado a partir de casca de coco, casca de noz, casca de damasco, etc.
• Carvão ativado-à base de carvão: fabricado a partir de linhita, turfa, carvão betuminoso, antracite, etc.
• Carvão ativado à base de petróleo-: por exemplo, carvão ativado esférico à base de piche-feito de piche
• Carvão ativado regenerado: carvão residual reativado

 

Esse tipo de carvão ativado é refinado a partir de carvão-e lascas de madeira de alta qualidade por meio de processos combinados de ativação física e química. Pó preto, não-tóxico e inodoro, com poros bem-desenvolvidos e sem substâncias-solúveis em água prejudiciais à qualidade da água. Possui forte capacidade de adsorção, excelente descoloração e rápida velocidade de filtração. Ele adsorve efetivamente substâncias nocivas moleculares grandes e pequenas na fase líquida, amplamente aplicadas em esgotos domésticos, águas residuais químicas, águas residuais médicas, águas residuais municipais e outros corpos d'água, com excelente desempenho em descoloração, desodorização e redução de DQO.

 

 

Características do carvão ativado-de alta qualidade

O carvão ativado premium deverá apresentar grande capacidade de adsorção, longa vida útil, alta resistência mecânica, baixo teor de cinzas, fácil retrolavagem e qualidade estável do efluente. Elimina odores estranhos, melhora o croma e atinge altas taxas de remoção de poluentes tóxicos da água, incluindo cloro, fenol, mercúrio, chumbo, arsênico, cloreto, detergentes, pesticidas e fertilizantes químicos.

 

Principais indicadores técnicos

• Tamanho da partícula (malha 10~24, 2,0~0,8mm): Maior ou igual a 95% Observação: Partículas menores fornecem maior área de superfície específica e melhor adsorção, mas geram maior perda e poeira.
• Número de iodo: Maior ou igual a 1000 mg/g Nota: Um número de iodo mais alto indica maior capacidade de adsorção.
• Área de superfície específica: 1.000–1.200 m²/g Observação: 1 grama de carvão ativado se desdobra em 1.000 metros quadrados de área de parede de poros. O desempenho da adsorção depende do grau de desenvolvimento dos poros.
• Poder de descoloração do azul de metileno: Maior ou igual a 10 mL/g Nota: Representa capacidade de descoloração.
• Resistência à abrasão: Maior ou igual a 95% Nota: Maior resistência à abrasão significa qualidade superior do carbono.
• Perda por secagem: Menor ou igual a 10% Nota: Representa teor de umidade; valor mais baixo indica melhor qualidade.
• Resíduo de ignição (teor de cinzas): Menor ou igual a 3% Nota: Menor teor de cinzas indica melhor qualidade.
• Densidade aparente: 0,48–0,55 g/mL Observação: Densidade aparente mais baixa geralmente proporciona maior capacidade de adsorção.

 

Muito obrigado por ler até o fim! É provável que você tenha adquirido algum conhecimento sobre a aplicação do carvão ativado no tratamento de água. Como uma empresa com 27 anos de experiência na produção de carvão ativado, oferecemos uma gama de produtos de carvão ativado para tratamento de água à sua escolha. Não hesite em contactar-nos a qualquer momento e iremos fornecer-lhe um serviço online 24 horas por dia.

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