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Il carbone attivo è un materiale che, con la sua struttura altamente porosa e ad elevata area specifica, è in grado di trattenere al suo interno molte molecole di altre sostanze, adsorbendole nella sua estesa area superficiale.
Grazie a queste caratteristiche, può essere utilizzato in diversi ambiti, come la filtrazione, rimozione delle sostanze organiche, deodorizzazione, decolorazione e declorazione di fluidi.
È necessario considerare però che non è in grado di separare la salinità o metalli pesanti disciolti (Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Fe, ecc.) o la durezza (Ca, CO3). Inoltre, una volta saturato, è necessario rimuoverlo e sostituirlo con nuovo carbone attivo.carnbone attivo 1

Il carbone attivo si trova in due forme:

  • Granulare (o GAC): è formato da particelle di circa 0,8 mm (simili a quelle della sabbia) ed è utilizzato nel caso in cui sia necessario un materiale con pori piccoli e superficie specifica elevata;
  • In polvere (o PAC): è formato da particelle più minute ed è utilizzato nel caso in cui sia necessario un carbone attivo con pori più grandi e sia sufficiente una superficie specifica minore

In commercio esistono diversi tipi di carbone attivo, che possono essere identificati in base ai seguenti parametri principali:

  • Superficie specifica (mq/g): l'assorbimento è un fenomeno legato alla superficie di contatto, per cui superfici specifiche maggiori corrispondono ad assorbimenti maggiori;
  • Densità apparente (Kg/mc): questo valore, di poca importanza nella scelta iniziale del carbone, ha invece grande importanza quando si tratta di valutare la riuscita del processo di rigenerazione;
  • Volume dei pori (cc/g): questo valore è indicativo della capacità del carbone di assorbire sostanze a peso molecolare diverso;
  • Coefficiente di uniformità: è un indice di uniformità della granulometria del carbone ed è importante per la valutazione delle perdite di carico attraverso lo strato di carbone (e quindi per la valutazione dei consumi energetici);
  • Indice di iodio (mg/g): può essere correlato alla capacità del carbone attivo ad assorbire sostanze di basso peso molecolare, ed è definito come i milligrammi di iodio assorbiti da un grammo di carbone ad una concentrazione di 0.02N di iodio. E' utile anche per valutare la riuscita del processo di rigenerazione.
  • Indice di melasso: indica la capacità del carbone di assorbire sostanze aventi alto peso molecolare.

Nell’ambito della depurazione, questa soluzione può essere utilizzata come fase di finissaggio, ad esempio, dopo trattamenti chimico-fisici; però è preferibile utilizzare altre tecnologie come l’ossidazione biologica per la rimozione di COD o come i filtri a resine decoloranti rigenerabili per la rimozione del colore, a causa dei suoi alti costi di gestione.
Di seguito, alcuni dati relativi alla capacità di rimozione del carbone attivo nella depurazione:
-    1 Kg di carbone attivo (di buona qualità) trattiene circa 450-500 ppm di COD;
-    1 Kg di carbone attivo (di buona qualità) trattiene circa 30-40 ppm di detersivo anionico o cationico o non ionici;
-    1 Kg di carbone attivo (di buona qualità) trattiene circa 500-800 ppm di unità di Pt/Co.

carnbone attivo 2Come trattamento di declorazione, rimuove dall'acqua le tracce del cloro che, se raggiungessero le membrane osmotiche o resine scambiatrici di ioni, ne pregiudicherebbero la durata. Oltre al cloro residuo ed a tutti i cloro-composti, in questa fase vengono eliminati vari composti tossici eventualmente presenti nell’acqua quali pesticidi, disinfestanti ed altri microinquinanti organici.
La declorazione è una reazione catalitica che si verifica sulla superficie del carbone attivo e non è in relazione con la superficie disponibile o totale del carbone attivo stesso. La decomposizione del cloro non avviene in tempi brevi in quanto la molecola deve essere idrolizzata e dipende inoltre dalla concentrazione del cloro e dalla sua origine (cloro gas, biossido di cloro e ipoclorito).
Per questo motivo i filtri destinati alla declorazione delle acque, sono spesso riempiti con carboni attivi granulari di granulometria molto sottile per avere più superficie di contatto disponibile, ma anche per ridurre la velocità del flusso ed aumentare il tempo di contatto.
Per questo tipo di applicazione, è utile conoscere la “lunghezza di semi-declorazione”, ovvero lo strato di carbone attivo che consentirà di dimezzare la concentrazione in cloro dell’acqua da trattare.

Il filtro a carboni attivi è costruttivamente molto simile al filtro a Quarzo, ma utilizza velocità di filtrazione inferiori (circa 7-8 m/h), in modo da consentire un tempo di contatto tra carbone e liquido di circa 15-20 minuti.

Questa tecnologia viene utilizzata come parte integrante del processo di trattamento in un Impianto per Acque Primarie o Impianti di Potabilizzazione.

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