Preguntas frecuentes
El carbono es el elemento más abundante de la Tierra. Entre las formas más comunes de carbono se encuentran el carbón, la cáscara de coco, la madera, la turba y el lignito.
La materia prima cuidadosamente seleccionada se procesa a bajas temperaturas para eliminar los compuestos volátiles naturales y bajar los niveles de humedad residual. Ésta es la primera etapa de la carbonización. A continuación, se hace circular la materia prima carbonizada por hornos de activación a alta temperatura en presencia de un flujo de vapor estrictamente controlado que se utiliza como medio oxidante.
El producto resultante es un potente adsorbente con poros de una amplia variedad de dimensiones moleculares. Bajo un microscopio electrónico de barrido, se ven claramente los poros formados, que dan al producto el aspecto de una esponja porosa. Esta alta concentración de poros dentro de un volumen relativamente pequeño produce un material con una superficie interna extraordinaria (800-1600 m2/g BET N2). Para poner esto en perspectiva, una cucharadita de carbón activo mostrará una superficie equivalente al área de un campo de fútbol. Esta gran cantidad de superficie interna es lo que le da al carbón activo su capacidad única de adsorber una amplia gama de compuestos tanto desde una fase líquida como gaseosa. El compuesto objetivo se pone en contacto con el carbón activo y posteriormente se difunde en la estructura interna de poros. El área de la superficie interna del carbón activo muestra débiles fuerzas de Van der Waals que atrapan al compuesto dentro de la estructura porosa.
El proceso de transferir moléculas desde la fase gaseosa o líquida a una superficie sólida recibe el nombre de adsorción.
Hay muchos métodos para producir carbón activo. El más común en Jacobi Carbons es por activación con vapor en hornos rotatorios (cáscara de coco) u hornos de eje vertical (carbón). Jacobi Carbons también produce carbones a base de madera mediante activación química con ácido fosfórico.
El carbón activo puede fabricarse principalmente a partir de cualquier materia prima que contenga carbono. Los materiales que usa Jacobi Carbons son serrín, carbón bituminoso, antracita y cáscara de coco. Seleccionamos la materia prima más adecuada para proporcionar el mejor carbón activo según el uso que se le vaya a dar.
Los poros de adsorción conforman el volumen interno donde las placas de grafito están muy próximas entre sí creando fuertes fuerzas de atracción (fuerzas de Van der Waals). Estas fuerzas retienen al contaminante entre la propia estructura del carbón. A este proceso se le conoce como adsorción. Según la Unión Internacional de Química Aplicada, los poros en el carbón activo se clasifican en tres grupos en función del tamaño: microporos (r1nm), mesoporos (r1-25nm) y macroporos (r25nm).
La eliminación del contaminante puede ser a través de la adsorción física (fisisorción), por una reacción química (quimisorción) o por una combinación de ambas. En la fisisorción, el contaminante se introduce en el gránulo del carbón activo a través de los poros de transporte (meso y macroporos), se difunde entre la matriz del carbón hasta que entra en los poros más pequeños (microporos) donde las fuerzas de adsorción comienzan a hacer efecto. Una vez que alcanza un área con mayor energía, las fuerzas de adsorción se vuelven mayores que las fuerzas de difusión y el contaminante queda atrapado en el microporo. En la fisisorción no ocurre ninguna reacción química y, por lo tanto, el contaminante no sufre ningún cambio. Por ello, este puede ser recuperado con un incremento de la temperatura o bajando la presión, que son la base de cualquier proceso de recuperación de solventes. En la quimisorción, el contaminante entra al carbón mediante difusión como se indicó anteriormente; sin embargo, el adsorbente está especialmente preparado para promover reacciones químicas en las que se usa el contaminante. Jacobi Carbons cuenta con carbones especiales a cuya superficie se añaden productos químicos que reaccionan ante contaminantes específicos, como el mercurio, o ante un grupo de contaminantes, como gases ácidos. El contaminante reacciona con estos compuestos químicos, se transforma y es retenido en el adsorbente.
La única forma real de saber si el carbón activo se ha consumido es controlar la salida del dispositivo de adsorción para ver si el contaminante se elimina o no. Una vez que la concentración del contaminante está por encima de los límites aceptables de emisión o descarga, el carbón activo se considera gastado y debe ser reemplazado. En situaciones donde la medición de emisiones es difícil o imposible, se puede recoger una muestra de carbón de la zona adecuada y enviarla a Jacobi Carbons para realizar un análisis de vida residual. Teniendo en cuenta predicciones y comparaciones con el nivel de actividad original del material virgen, la vida residual se puede predecir teóricamente.
Jacobi Carbons puede estimar la tasa de consumo de carbón activo utilizando una base de datos recopilada durante muchos años de experiencia práctica. Si nos proporciona el caudal, las características de los contaminantes y las concentraciones de entrada, podemos proporcionar una estimación de la velocidad de consumo del carbón activo.
La fisisorción de contaminantes se ve favorecida por temperaturas bajas y se reduce a medida que aumenta la temperatura de la corriente en el proceso. La quimisorción de contaminantes puede verse favorecida por un aumento de la temperatura, lo que supone un aumento en la velocidad de reacción. Sin embargo, este efecto puede verse atenuado por la inestabilidad provocada por los agentes de la quimisorción sobre el carbón y la posible desorción de los reactivos. Para obtener información concreta sobre los efectos de la temperatura y otros factores, póngase en contacto con Jacobi Carbons.
El tiempo de contacto o Tiempo de Contacto de Lecho Vacío (EBCT, por sus siglas en inglés) es el tiempo requerido para que el líquido o el gas pase a través de una columna de carbón activo suponiendo que la velocidad se mantiene constante. Es igual al volumen del lecho vacío dividido entre el caudal.
Ejemplo: un líquido con un caudal de 60 metros cúbicos por hora y un lecho que contiene 9000 kg de carbón activo con una densidad de 0,45 metros cúbicos por cada 1000 kg.
Es decir, 9000 kg de carbón activo ocuparán un volumen de 20 metros cúbicos.
Por lo tanto, el tiempo de contacto será 20/60 horas, es decir, 0,33 horas o 20 minutos.
El tiempo de contacto debería ser tan prolongado como sea posible en términos económicos, al punto que el contaminante se acerque a su capacidad de saturación con respecto al carbón en la concentración específica que se encuentre. Sin embargo, Jacobi Carbons reconoce que es útil que los clientes dispongan de alguna indicación general de los tiempos de contacto «típicos» durante la etapa de diseño preliminar de las columnas de adsorción. Para contaminantes líquidos, los tiempos de contacto típicos más prolongados en lecho vacío son de 10 a 20 minutos para contaminantes en concentraciones bajas. Para contaminantes gaseosos, donde la difusión de los contaminantes en las partículas del carbón es mucho más rápida, los tiempos de contacto típicos se reducen a segundos. Los tiempos de contacto sugeridos para la adsorción en fase gaseosa suelen ser de 0,1 a 1 segundo para los contaminantes sujetos a tratamiento por fisisorción y de 1 a 4 segundos para los contaminantes que requieren tratamiento por quimisorción. Para obtener información específica sobre tiempos de contacto y otras inquietudes, póngase en contacto con Jacobi Carbons.
Si tiene más preguntas sobre los productos de carbón activo de Jacobi, póngase en contacto con nosotros y un miembro de nuestro equipo podrá ayudarle.