Filter na čistenie odpadových vôd

Po tisíce rokov sa filtrácia používa na zníženie úrovne nečistôt, hrdze, suspendovaných látok a iných nečistôt z vody. To sa dosiahne prechodom špinavej vstupnej vody (prítok) cez filtračné médium. Keď voda prechádza cez médium, nečistoty sa zadržiavajú v materiáli filtračného média. V závislosti od nečistôt a média je pri odstraňovaní aktívnych niekoľko rôznych fyzikálnych a chemických mechanizmov, ktoré sú zodpovedné za odstránenie nečistôt z vody. Niektoré zariadenia používané na použitie týchto mechanizmov sa v priebehu času dramaticky zmenili.

Základné fyzikálne a chemické mechanizmy, ktoré sa vyskytujú počas filtrácie, sa v priebehu rokov lepšie pochopili. Tieto pokroky umožnili špecialistom na úpravu vody optimalizovať odstraňovanie nečistôt z vody. Filtračné systémy odstraňujú častice a vzhľadom na veľký povrch filtračného média ich možno použiť aj na riadenie chemických reakcií, ktoré vedú k odstráneniu niekoľkých kontaminantov.

Princípy adsorpcie:

"Adsorpcia" je jedným z najčastejšie používaných, ale najmenej chápaných pojmov v diskusiách o filtrácii. Adsorpcia znamená odstránenie nečistôt z kvapaliny na povrch pevnej látky. Suspenzné častice na báze vody priľnú k pevnému povrchu, keď dôjde k adsorpcii. Adsorpcia je adhézia atómov, iónov alebo molekúl z plynu, kvapaliny alebo pevnej látky na povrch. V prípade filtrácie vody budú suspendované pevné častice prítomné v kvapaline priľnúť k pevnému povrchu média.

Adsorpcia sa líši od oklúzie v tom, že okludované častice sú odstránené z toku procesu, pretože sú, pričom oklúzia je výsledkom toho, že častice sú príliš veľké na to, aby prešli fyzickým obmedzením v médiu. Vo väčšine prípadov sú adsorbované častice ovplyvnené slabými chemickými interakciami, ktoré im umožňujú priľnúť k povrchu pevnej látky. Adsorbované častice sa prichytia k povrchu daného média a stanú sa filmom slabo držanej časti pevnej látky. Molekuly nečistôt sú držané vo vnútornej štruktúre pórov uhlíka elektrostatickou príťažlivosťou (Van der Waalsove sily), tiež známou ako chemisorpcia.

Vo väčšine aplikácií aktívne uhlie odstraňuje nečistoty z tekutín, pár alebo plynov adsorpciou, čo je povrchový jav, ktorý vedie k akumulácii molekúl vo vnútorných póroch aktívneho uhlia. K tomu dochádza v póroch o niečo väčších ako molekuly, ktoré sa adsorbujú, a preto je veľmi dôležité zladiť veľkosť pórov média s aktívnym uhlím s časticami molekúl, ktoré sa pokúšate adsorbovať. AES má rozsiahle skúsenosti s výberom správnych uhlíkových médií pre vašu aplikáciu.

Granulované aktívne uhlie sa väčšinou používa v pevných filtračných lôžkach. Niektoré z dôležitých aspektov, ktoré je potrebné zvážiť, sú požadovaný čas kontaktu, veľkosť filtračných nádob, plniace a vyprázdňovacie zariadenia a bezpečnostné opatrenia. Ďalej, rozhodujúca úvaha týkajúca sa GAC ​​sa týka možnej regenerácie, in situ alebo off site. Normálne vo veľmi veľkých zariadeniach je možné vykonávať regeneráciu in situ, zatiaľ čo v malých zariadeniach nie je možné vykonávať regeneráciu. Najbežnejšou metódou regenerácie aktívneho uhlia je tepelná aktivácia. Toto sa vykonáva v troch hlavných krokoch, počnúc sušením, potom zahrievaním a nakoniec zvyškovým organickým splyňovaním oxidačným plynom (para alebo oxid uhličitý). Bežná výmena karbónového lôžka vyjde lacnejšie, keďže hlavní výrobcovia karbónu sú v Európe.

Je mýtus, že aktívne uhlie sa dá regenerovať obyčajným spätným preplachom. Spätné preplachovanie iba odstraňuje zachytený materiál a reklasifikuje filtračné lôžko. Aktívne uhlie má určitú životnosť, po ktorej nedokáže odstrániť nečistoty, a preto je potrebné ho odstrániť a vymeniť.

Aktívne uhlie je uhlíkatý adsorbent s vysokou vnútornou pórovitosťou, a teda veľkým vnútorným povrchom. Komerčné druhy aktívneho uhlia majú vnútorný povrch 500 až 1500 m2/g. Súvisiace s typom aplikácie, tri hlavnéexistujú skupiny:

Práškové aktívne uhlie; veľkosť častíc 1-150 μm
Granulované aktívne uhlie, veľkosť častíc 0.5-4 mm
Extrudované aktívne uhlie, veľkosť častíc 0.8-4 mm
Správne aktívne uhlie má množstvo jedinečných vlastností: ako je veľký vnútorný povrch, špeciálne (povrchové) chemické vlastnosti a dobrá prístupnosť vnútorných pórov. Distribúcia veľkosti pórov je veľmi dôležitá pre praktickú aplikáciu; najlepšie prispôsobenie závisí od molekúl, ktoré sa majú zachytiť, fázy (plyn, kvapalina) a podmienok spracovania.

Požadovaná štruktúra pórov produktu s aktívnym uhlím sa dosiahne kombináciou správnej suroviny a podmienok aktivácie.

Fyzikálne a chemické vlastnosti aktívneho uhlia môžu výrazne ovplyvniť jeho vhodnosť pre danú aplikáciu a existuje množstvo rôznych testov, ktoré pomáhajú predpovedať schopnosť uhlíka fungovať. Test jódového čísla môže zvyčajne predpovedať účinnosť, keď sa majú adsorbovať veľmi malé molekuly, ako je voľný chlór. Hodnota tanínu a číslo melasy alebo účinnosť odfarbovania melasy sú vhodnejšie v laboratórnych testovacích parametroch pre stredné a veľké molekuly alebo keď sú prítomné malé molekuly s väčšími molekulami. V aplikáciách, kde je potrebné odstrániť širokú škálu nečistôt, nie je možné tak ľahko určiť najlepší typ aktívneho uhlia. Keď sa nečistoty pohybujú od veľmi malých po veľmi veľké, veľké molekuly často upchajú malé póry, čím sa stanú nedostupnými pre iné molekuly.

Ako sme videli vyššie, filter s aktívnym uhlím využíva adsorpciu na odstránenie určitých nečistôt, ako je voľný chlór, odstraňovanie zápachu alebo organické látky atď. s malými pórmi s malým objemom, ktoré zväčšujú plochu povrchu dostupnú pre adsorpciu alebo chemické reakcie.

Vďaka vysokému stupňu mikropórovitosti má len jeden gram aktívneho uhlia povrchovú plochu presahujúcu 500 m2, ako je určené adsorpčnými izotermami plynného oxidu uhličitého pri teplote miestnosti alebo 0,0 stupňa teplota. Úroveň aktivácie dostatočná na užitočnú aplikáciu možno dosiahnuť len z veľkej plochy povrchu; avšak ďalšia chemická úprava často zvyšuje adsorpčné vlastnosti.

Aplikácie:

Existuje mnoho aplikácií pre filtre s aktívnym uhlím. Nižšie sú uvedené len niektoré z nich, ktoré sú najdôležitejšie a bežné.

Bezplatné odstránenie chlóru
Odstraňovanie organických látok
Odstránenie zápachu
Odstránenie bromičnanov (po ozonizácii permeátu SWRO)
Odfarbenie cukrovej taveniny (výroba bieleho cukru)
Odfarbenie melasy
Čistenie vzduchu
Nosič katalyzátora
Čistenie spalín (odstraňovanie dioxínov a ortuti)