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ADSORCIÓN EN TRATAMIENTOS DE AGUA
RESIDUALES: CARBÓN ACTIVADO
CRISTIAN ARLEY ACEVEDO CINTIA ALFARO PICÓN
DANIA ESCOBAR MENDOZADANIEL ANDRÉS IBARRA
IVAN DARIO SALDARRIAGA
CONTENIDOIntroducciónAdsorciónAdsorción con Carbón ActivadoCarbón ActivadoCaracterísticas Fisico-Químicas del Carbón
ActivadoDescripción del Proceso de AdsorciónEl Carbón Activado en grano en el
tratamiento de aguasProcesos en las plantas de tratamiento
El carbón activado en la potabilización del agua
¿Cuánto tiempo demora?VentajasDesventajasRegeneración del carbón activadoBibliografía.
AdsorciónConsiste en la captación de sustancias solubles en la superficie de un sólido, donde el compuesto soluble a eliminar se ha de concentrar en la superficie del mismo.
La necesidad de una mayor calidad de las aguas está haciendo que este tratamiento esté en auge. Es considerado como un tratamiento de refino, y por lo tanto al final de los sistemas de tratamientos más usuales, especialmente con posterioridad a un tratamiento biológico.
Adsorción con Carbón ActivadoEl carbón activo se produce específicamente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre 500 - 1500 m 2 /g). La versión del carbón activado granular tiene mayor uso en el tratamiento de aguas, puede fijar las siguientes sustancias solubles por adsorción:
Adsorción de sustancias no polares como: Aceite mineral Poli-hidrocarburos aromáticos (PACs) (Cloruro) Fenol
Adsorción de sustancias halogenadas: I, Br, Cl, H y FOlorSaborLevadurasVarios productos de fermentaciónSustancias no polares (no solubles en agua)
Carbón ActivadoEstá ampliamente implantado en la industria tales como la industria de los azucares, la industria química, la industria farmacéutica etc. y, además, se está incrementando su uso en el tratamiento de aguas residuales, potables y de proceso industrial, por ser la sustancia adsorbente por excelencia. El carbón activo se usa por ejemplo en los siguientes procesos:
Depuración de agua subterráneaDecloración del aguaDepuración de aguas para piscinasRefinamiento de las aguas residuales tratadas
Carbón Activado
Características Fisico-Químicas del Carbón Activado
Composición química La composición química del carbón activo es aproximadamente un 75-80% en carbono, 5-10% en cenizas, 60% en oxígeno y 0,5% en hidrógeno. Estructura física del carbón activado Posee una estructura microcristalina da lugar a una distribución de tamaños de poro bien determinada normalmente. Así, se puede distinguir entre tres tipos de poros según su radio: macro poros (r > 25 nm), meso poros (25 > r > 1 nm) y micro poros (r < 1 nm). La distribución del tamaño de poro depende fundamentalmente de tres factores: el origen de la materia prima, el tipo de activación y la duración del proceso de activación.
Descripción del Proceso de Adsorción(1) Las moléculas en fase de gas o de líquido serán unidas físicamente a una superficie del carbón activo. El proceso de la adsorción ocurre en tres pasos:Macro transporte: Movimiento del material orgánico a través del
sistema de macro-poros del carbón activo (macro-poros > 50 nm) Micro transporte: Movimiento del material orgánico a través del
sistema de micro-poros del carbón activo (microporo < 2nm; meso-poro 2-50 nm)
Absorción: Adhesión física del material orgánico a la superficie del carbón activo en los meso-poros y micro-poros del carbón activo
El nivel de actividad de la adsorción depende de la concentración de la sustancia en el agua, la temperatura y la polaridad de la sustancia.
Proceso de Adsorción
Proceso de Adsorción del Carbón Activado
El Carbón Activado en grano en el tratamiento de aguas (2)
Puede usarse en El tratamiento de aguas sustituyendo a los filtros de
arena (como filtro mecánico y adsorbente) o como complemento de estos en una segunda etapa de filtración (como adsorbente para los microcontaminantes).
La eliminación de concentraciones residuales de agentes oxidantes como cloro y ozono, y de los derivados cancerígenos, trihalometanos, originados en estos tratamientos.
Para retener materia orgánica, algas, detergentes, pesticidas, y en general todos los compuestos que causan problemas de olores y sabores en las aguas destinadas al abastecimiento de poblaciones.
El diseño de los filtros de carbón activo granular depende de
La calidad del agua La disponibilidad de espacio Las etapas de tratamiento necesarias.
Se pueden usar filtros abiertos o filtros cerrados a presión. La velocidad de filtración en estos filtros ronda los 5-20 m/h y la altura de lecho como mínimo de 75 cm. El carbón activo usado en tratamiento de aguas puede regenerarse una vez agotada su vida útil.
Factores que influyen en la adsorción de compuestos presentes en el agua
El tipo de compuesto que desee ser eliminado.
La concentración del compuesto que desea ser eliminado.
Presencia de otros compuestos orgánicos que competirán con otros compuestos por los lugares de adsorción disponibles.
El pH del agua.
Procesos en las plantas de tratamiento (3)
La adsorción puede llevarse a cabo a escala industrial integrándose en distintas etapas, utilizando dos procedimientos básicos: Contacto en tanque agitado y Contacto en columna
Contacto en tanque agitado
El adsorbente, en polvo, se añade al agua a tratar y la mezcla se mantiene agitada el tiempo necesario para alcanzar la concentración final deseada en la fase líquida, o en la concentración de equilibrio. Después de separar las dos fases por sedimentación y/o filtración, se regenera el adsorbente si da lugar. Este procedimiento puede operar en varias etapas o en continuo.
Contacto en columna
El agua a tratar se hace pasar a través de un lecho de material adsorbente en estado granular, a la velocidad adecuada para asegurar el tiempo de contacto necesario .
Son posibles dos alternativas: lechos fijos y lechos móviles. En la tecnología con lechos fijos se emplean normalmente dos o más columnas en serie o en paralelo, lo que permite lavar bien la primera columna, y también regenerar únicamente la fracción más saturada del carbón (primera columna). Columna de adsorción. Lecho fijo.
Flujo descendente
El lecho móvil funciona a contracorriente agua-carbón activo. Otra disposición es aquélla en que la base del lecho es un lecho fluidizado, lo que facilita la extracción del carbón.
Lecho móvil (expandido). Flujo en contracorriente
El carbón activado en la potabilización del agua
¿Cuánto tiempo demora? (4)El tiempo de lleva completar el tratamiento con carbón activado depende de los siguientes factores:
La cantidad de agua contaminada.El tipo y la cantidad de químicos presentes.El tamaño y la cantidad de columnas.
Según el sitio, la limpieza puede tomar desde unos cuantos días hasta muchos años.
VentajasLos carbones activos en polvo son,
aproximadamente, de dos a tres veces más baratos que los carbones en grano.
Pueden dosificarse en exceso, en caso de puntas de contaminación.
Precisan inversiones reducidas. Su cinética de adsorción es rápida, puesto
que su superficie es fácilmente accesible. El carbón activo favorece la decantación, al
espesar el flóculo.
DesventajasEl carbón activo no puede regenerarse
cuando se recupera en mezcla con fangos de hidróxidos, por lo que debe preverse la pérdida de este material después de su utilización.
Es difícil eliminar las últimas trazas de impurezas, sin añadir un exceso de carbón activo.
Regeneración del carbón activado(5)
Bibliografía1. <En Línea> http://www.lenntech.es/adsorcion.htm (Consultado
el 25 de Agosto de 2010)2. <En Línea> http://www.supercable.es/~urso/filtroca.htm
(Consultado el 25 de Agosto de 2010)3. <En Línea> http://www.ciberteca.net/equipos-para-
purificadoras-y-embotelladoras-de-agua-purificada-y-mineral/medios-filtrantes-de-filtos/plantas-tratamiento.htm (Consultado el 25 de Agosto de 2010)
4. <En Línea> http://www.clu-in.org/download/citizens/es_activ_carbon.pdf (Consultado el 25 de Agosto de 2010)
5. <En Línea> http://www.textoscientificos.com/quimica/carbon-activo/regeneracion-carbon-activo (Consultado el 26 de Agosto de 2010)
