Carbone attivato in polvere e carbone attivato granulare: differenze che dovresti conoscere

Differenze Fondamentali nella Struttura Fisica

Quando si parla di carbone attivo, uno dei modi principali per distinguere i diversi tipi è guardare alla loro dimensione delle particelle. Il carbone attivo in polvere, o PAC per brevità, è molto fine. Le sue particelle sono generalmente di diametro inferiore a 0,2 mm. È così fine che è simile a una polvere. Questo lo rende ottimo per assorbere rapidamente sostanze in un liquido. D'altra parte, il carbone attivo granulare, GAC, ha particelle più grandi, che vanno da 0,2 a 5 mm. Queste particelle hanno una struttura porosa irregolare. Questa struttura è ideale per i sistemi di filtri per gas poiché consente tempi di contatto più lunghi con il gas. La differenza di dimensioni influisce anche sul loro comportamento nei fluidi. Il PAC galleggia in una soluzione liquida, mentre il GAC funziona meglio quando è installato in un reattore a letto fisso.

Efficienza operativa nei sistemi di trattamento dell'acqua

Ora che sappiamo delle differenze fisiche tra PAC e GAC, vediamo come funzionano nei sistemi di trattamento dell'acqua. Le stazioni d'acqua municipali spesso devono decidere se usare PAC o GAC in base a quali tipi di contaminanti sono presenti nell'acqua. La PAC è davvero efficace in situazioni di emergenza quando è necessario eliminare rapidamente i contaminanti. Ad esempio, è ottima per gestire tossine algalie stagionali o residui farmaceutici che potrebbero improvvisamente comparire nell'acqua. Si può diffondere immediatamente nell'acqua, il che aiuta nel processo di rimozione. Il GAC, invece, è una soluzione più a lungo termine. Ha letti di filtrazione permanenti che forniscono una protezione continua. È particolarmente efficace nell'eliminare composti organici persistenti come pesticidi. Alcuni studi recenti hanno dimostrato che la PAC può ridurre i composti organici volatili (COV) del 85-92% in soli 15 minuti. Tuttavia, il GAC può raggiungere una rimozione superiore al 95%, sebbene richieda un tempo di contatto più lungo, generalmente circa 48 ore.

Considerazioni sul costo attraverso le fasi del ciclo di vita

Abbiamo visto come PAC e GAC si comportino nel trattamento dell'acqua, ma il costo è anche un fattore importante. Al momento dell'acquisto iniziale, il PAC è più economico. Di solito costa tra 1,50 e 2,50 dollari al chilogrammo, mentre il GAC è più costoso, nell'intervallo di 3 a 5 dollari al chilogrammo. Tuttavia, se si considera l'intero ciclo di vita dell'uso di questi carboidrati attivi, il quadro cambia. Il GAC può essere rigenerato. Nei sistemi di riattivazione termica, può essere riutilizzato da 3 a 5 volte. Questo può davvero ridurre i costi a lungo termine, soprattutto per operazioni che funzionano in modo continuo. Il PAC, invece, è un prodotto monouso. Quindi, può essere più conveniente per i processi a batch dove gli eventi di contaminazione non accadono molto spesso. Quando gli utenti industriali valutano quale utilizzare, devono prendere in considerazione fattori come la frequenza con cui hanno bisogno di aggiungere il carbonio, quanto costa disfarsi dei rifiuti e se abbiano bisogno di impostare infrastrutture per riattivare il carbonio.

Specifiche dell'Applicazione Industriale

Il costo è importante, ma diverse industrie utilizzano anche PAC e GAC in modi diversi. Nell'industria alimentare e dei bevandi, il PAC viene spesso usato per la decolorazione. Questo è perché, nel processo a batch, è facile controllare quanto PAC aggiungere. Nell'industria petrochimica, i contenitori GAC sono molto utili. Vengono utilizzati nei sistemi di ripresa continua del vapore. Il GAC riesce a gestire bene le condizioni ad alta pressione grazie alla sua struttura robusta. In applicazioni emergenti come la purificazione del biogas, il GAC può continuare a rimuovere l'8% di biossido di zolfo (H2S) per 6 a 9 mesi. Ma se si usa il PAC nei sistemi di scarico per la purificazione del biogas, è necessario aggiungerlo in piccole quantità ogni ora. Quindi, la scelta tra PAC e GAC nelle applicazioni industriali dipende davvero da quanto il processo sia continuo e da quanto c'è contaminazione.

Requisiti di Manutenzione e Gestione

Abbiamo trattato come diverse industrie utilizzino il PAC e il GAC, ma ci sono anche differenze su come devono essere mantenuti e gestiti. I sistemi GAC richiedono molta infrastruttura. Hai bisogno di vasche a pressione per contenere il GAC, pompe di risciacquo per pulirlo e reattori termici per ripristinarne l'efficacia. Ciò significa che hai bisogno di uno spazio dedicato nella fabbrica per tutto questo equipaggiamento, e hai anche bisogno di tecnici che sappiano come usarlo. Le applicazioni di PAC, d'altra parte, richiedono sistemi precisi di preparazione della sospensione con iniettori speciali che non si intasano. Però il bello è che non devi spendere così tanti soldi per l'equipaggiamento. Anche la sicurezza è diversa per ciascuno. Quando si lavora con il PAC, bisogna stare attenti a prevenire le esplosioni di polvere. Con il GAC, la principale preoccupazione è quella di impedire alle particelle di consumarsi nei sistemi di flusso. E quando si tratta di eliminare il carbonio usato, il PAC deve essere dissuccato prima di essere buttato via, mentre il GAC può essere rigenerato in un processo bulk.

Selezione del formato di carbonio ottimale

Manutenzione e gestione sono aspetti importanti, ma come si sceglie effettivamente tra PAC e GAC? Gli ingegneri dei processi devono considerare sette elementi chiave. Primo, devono sapere quali tipi di contaminanti sono presenti nell'acqua e in quale quantità. Secondo, devono determinare quanto dei contaminanti deve essere rimosso. Terzo, devono valutare come cambia il flusso dell'acqua o del gas. Quarto, devono vedere quanto tempo il carbone può rimanere in contatto con i contaminanti. Quinto, devono pensare a come disfarsi dei rifiuti. Sesto, devono lavorare entro il loro budget. E settimo, devono considerare quanto spazio hanno a disposizione. Se si dispone di un'operazione batch con occasionali picchi di contaminazione, la flessibilità della PAC la rende una buona scelta. Ma se si ha un processo continuo con un flusso costante, la GAC può offrire un miglior ritorno sull'investimento. Alcune persone stanno iniziando anche ad utilizzare sistemi ibridi. Usano la GAC per la protezione regolare e continua e hanno la possibilità di iniettare PAC durante periodi di alta richiesta.