La tarea principal del carbón activado en la purificación del agua es la eliminación del cloro, sus derivados, compuestos orgánicos y sustancias responsables del mal sabor, color y olor del agua. [1] La gran superficie y la alta porosidad de los carbonos activados, así como el material retenido en él, crean un lugar favorable para el desarrollo de microorganismos. Los depósitos de carbón activado deben reemplazarse regularmente para minimizar la acumulación bacteriana.
El uso de carbón activado en procesos de tratamiento de agua. [1]
| tipos de aplicaciones | año de introducción |
| decloración | desde 1930 |
| eliminación del sabor y olor | desde 1955 |
| eliminación de impurezas orgánicas | desde 1970 |
Debido a la alta relación superficie-peso, el carbón activado es uno de los adsorbentes elegidos con más frecuencia en la tecnología de tratamiento de agua. Cuanto mayor es la superficie, mayor es la capacidad de adsorción, es decir, el sorbente (carbón activado) puede adsorber más contaminantes. La porosidad también es importante, ya que se caracteriza por el tamaño de los poros. Cuanto más grande es la superficie, más pequeños son los poros. Los tamaños de poros demasiado pequeños pueden impedir la adsorción. [1]
Tabla 2. Vulnerabilidad de los adsorbatos orgánicos a la adsorción en carbonos activados [2]
| compuestos fácilmente adsorbibles | compuestos apenas adsorbibles |
| disolventes aromáticos (benceno, tolueno, nitrobencenos, etc.) | alcoholes |
| fenoles y clorofenoles | ázucares y almidones |
| compuestos aromáticos clorados | cetonas, ácidos y aldehídos de bajo peso molecular |
| hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) | compuestos de alto peso molecular o coloides |
| pesticidas y herbicidas | compuestos alifáticos de bajo peso molecular |
| hidrocarburos de alto peso molecular (colorantes, aminas, gasolina) |
La susceptibilidad a la adsorción depende principalmente de:
– solubilidad de los adsorbatos (cuanto menor es la solubilidad, mejor es la adsorción)
– tamaños de partículas adsorbidas (las partículas adsorbidas son aquellas que son más pequeñas que el diámetro de poro adsorbente). [2]
Los contaminantes que se producen en las aguas se caracterizan por energía de adsorción (E). Esta es la diferencia entre la energía de afinidad del adsorbato con la superficie adsorbente ( E1 ) y la suma de la energía de la afinidad del agua con la superficie adsorbente (E2) y la energía del adsorbato con agua (E3). [1]
E= E1-(E2+E3)
El carbón activado, además de ser un buen adsorbente, también es relativamente barato. Se le produce, entre otros, a partir de materiales como madera, turba, cáscaras de nueces y semillas de frutas. El material de salida se somete a carbonización para obtener coque, que en la siguiente etapa se trata con vapor para aumentar el volumen de los poros. Las reacciones se llevan a cabo a una temperatura de 900-1100°C, y la estructura de los poros depende de la cantidad de vapor utilizado y la temperatura. Para determinar la capacidad de sorción, debemos considerar la superficie específica y la estructura de los poros adsorbentes.
| adsorbente | superficie específica [m2/g] |
| carbón activo | 500-1500 |
| MnO2 | 100-300 |
| sílice activa | 250 |
| Al2O3 | 200-300 |
Conceptos:
– Adsorción: en relación con los procesos de tratamiento de agua, es la unión de sustancias disueltas en la superficie de un sólido.
– Sorbente: es un cuerpo que absorbe sustancias.
– Adsorbato: es una sustancia que se absorbe.
Lea también el artículo: Filtración de eliminación de hierro, Filtración de ablandamiento.
Varsovia-Poznań 2000, Primera edición, Trabajo colectivo editado por Jacek Nawrocki y Sławomir Biłozor, Tratamiento de aguas, Procesos químicos y biológicos.
[2] Varsovia-Breslavia 1998, Tercera edición, Apolinary L. Kowal, Maria Świderska-Bróż, Purificación del agua.