Mitra Water

Solusi Kebutuhan dan Perawatan Air Anda

Karbon Aktif, Pengetahuan Umum Agen Adsorpsi Handal

Karbon aktif memiliki kemampuan adsorpsi

Sejarah Karbon Aktif

Sifat bermanfaat arang aktif terkenal sejak zaman kuno. Ini melakukan penelusuran kembali ke 1500 SM ketika orang Mesir menggunakan arang sebagai adsorben untuk tujuan pengobatan dan agen pemurni. Sekitar 420 SM melakukan pengamatan bahwa Hippocrates membersihkan debu luka dengan bubuk arang untuk menghilangkan baunya. Masyarakat Hindu kuno memurnikan air mereka dengan penyaringan melalui arang. Pada 1773, ahli kimia Swedia Karl Wilhelm Scheele adalah orang pertama yang mengamati adsorpsi gas pada arang. Beberapa tahun kemudian karbon aktif mulai berperan dalam industri gula sebagai agen penghilang warna sirup.

Pada awal abad ke-20, pabrik pertama yang memproduksi karbon aktif secara industri berdiri untuk digunakan dalam industri pemurnian gula di Jerman. Banyak tumbuhan lain muncul di awal 1900-an untuk membuat karbon aktif terutama untuk penghilangan warna. Selama Perang Dunia I, karbon aktif berfungsi dalam masker gas untuk perlindungan terhadap gas dan uap berbahaya. Saat ini, karbon aktif berfungsi untuk menghilangkan warna dari produk farmasi dan makanan, sebagai perangkat pengendali polusi udara untuk knalpot industri dan mobil, untuk pemurnian kimiawi, dan sebagai elektroda dalam baterai. 500.000 ton per tahun arang aktif berhasil melalui produksi secara global. 80% berfungsi untuk aplikasi fase cair, dan 20% untuk aplikasi fase padat.

Definisi Karbon Aktif

Karbon aktif adalah bahan yang unik karena cara mengisi dengan “lubang” (rongga, ruang, situs, pori-pori, apapun) ukuran molekul. Apa yang spesial dari lubang ini? Meskipun mereka adalah ruang dengan kerapatan elektron nol, pori-pori ini memiliki gaya van der Waals yang kuat (dari jarak dekat dari atam karbon) dan ini bertanggung jawab untuk proses adsorpsi.. Jadi, porositas dalam karbon menempatkan ke dalam empat kategori, bukan untuk perjanjian tetapi karena kebutuhan. Ukuran pori menentukan seberapa besar penyerapan plae dalam suatu pori ia sempit dan lebar microporasity <20 nm, mesoporositas 2.0-50 nm dan makroporositas S0 nm.

Activated Carbon merupakan padatan yang mendominasi amorf yang memiliki luas permukaan internal dan volume pori yang luar biasa besar. Karakteristik unik ini bertanggung jawab atas sifat adsorptifnya, yang tereksploitasi dalam berbagai aplikasi fase cair dan gas. Melalui pilihan prekursor, metode aktivasi, dan kontrol kondisi pemrosesan, sifat adsorpsi produk menyesuaikan untuk aplikasi yang beragam seperti pemurnian air minum dan pengendalian emisi bensin dari kendaraan bermotor. Struktur karbon aktif paling baik terjelaskan sebagai jaringan terpilin bidang lapisan yang rusak, menghubungkan silang oleh kelompok penghubung alifatik.

Sifat arang aktif

Pola difraksi sinar-X dari karbon aktif menunjukkan bahwa karbon aktif nongraphitic, tetap amorf. Sifat karbon aktif ini berkontribusi pada fiturnya yang paling unik, yaitu struktur pori internal yang sangat berkembang dan mudah terjangkau. Karbon aktif umumnya menjadi anggapan menunjukkan afinitas rendah terhadap air, yang merupakan properti penting sehubungan dengan adsorpsi gas dengan adanya uap air. Produk karbon aktif komersial berasal dari bahan organik yang kaya karbon, terutama batubara, lignit, kayu, kulit kacang, gambut, pitches, dan kokas. Proses manufaktur terbagi dalam dua kategori, aktivasi termal dan aktivasi kimia. Untuk memenuhi persyaratan teknik aplikasi tertentu, karbon aktif produksi dan hasil klasifikasi sebagai produk butiran, bubuk, atau berbentuk.

Karbon aktif merupakan bahan daur ulang yang dapat meregenerasi. Dengan demikian, ekonomi, terutama pertumbuhan pasar, karbon aktif terpengaruh oleh kapasitas regenerasi industri. Pembuangan TPA menjadi lebih membatasi lingkungan dan lebih mahal. Dengan demikian, konsumen karbon bubuk dalam jumlah besar menemukan bahwa regenerasi merupakan alternatif yang menarik. Karbon aktif umumnya tidak menimbulkan bahaya kesehatan tertentu seperti yang terdefinisikan oleh National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). Namun, ini adalah gangguan dan iritasi ringan sehubungan dengan penghirupan, kontak kulit, paparan mata, dan konsumsi. Di sisi lain, karbon bekas mungkin mengandung konsentrasi senyawa beracun.

Fase Activated Carbon

Arang aktif untuk digunakan dalam aplikasi fase cair berbeda dari karbon fase gas terutama dalam distribusi ukuran pori. Karbon fase cair memiliki volume pori yang jauh lebih banyak di kisaran makropori, yang memungkinkan cairan berdifusi lebih cepat ke dalam pori-pori dan pori mikro. Arang aktif fase cair dapat digunakan sebagai bubuk, butiran, atau bentuk. Karbon butiran dan berbentuk digunakan umumnya dalam sistem kontinu dimana cairan yang akan diolah dilewatkan melalui unggun tetap.

Aplikasi fase cair activated carbon mencakup pengolahan air minum, remediasi air tanah, pengolahan air limbah industri dan kota, penghilangan warna pemanis, pemrosesan kimiawi, pertambangan dan produksi makanan, minuman, minyak goreng, dan farmasi. Aplikasi fase gas karbon aktif meliputi pemisahan, penyimpanan gas, dan katalisis. Sebagian besar karbon aktif yang digunakan dalam aplikasi fase gas berbentuk butiran atau berbentuk. Aplikasi termasuk pemulihan pelarut, pemulihan otomotif / bensin, kontrol off-gas industri, dan katalisis, antara lain. Proses pemisahan terdiri dari aplikasi fase gas utama karbon aktif.

Produksi activated carbon dapat melalui aktivasi fisik atau kimiawi. Dalam aktivasi fisik, bahan dikarbonisasi di bawah atmosfer lembam dan kemudian diaktifkan pada suhu tinggi menggunakan uap atau karbon dioksida sebagai reagen pengaktif, sedangkan dalam aktivasi kimia, prekursor diolah dengan bahan kimia untuk membantu dehidrasi awal. Dalam kebanyakan kasus, aktivasi kimia lebih disukai daripada aktivasi fisik karena yang terakhir umumnya menghasilkan hasil yang lebih rendah karena kehilangan massa yang terkait dengan oksidasi. Selain itu, aktivasi kimiawi, yang biasa digunakan untuk biomassa

Hasil yang lebih tinggi diperoleh dengan operasi yang lebih rendah dan biaya energi selalu diinginkan tetapi keseimbangan yang cermat adalah suatu keharusan untuk menghindari mengabaikan karakteristik lain

Aplikasi Kasrbon Aktif

Aplikasi Dalam Pengolahan Air

Di sektor pengolahan air, karbon aktif berfungsi baik di bubuk (proses suspensi) atau granular (proses unggun tetap), tergantung pada aplikasi dan proses spesifik. Objektif mengupayakan dengan penggunaan karbon aktif dalam pengolahan air berubah secara signifikan dalam beberapa dekade terakhir. Bertahun-tahun yang lalu, karbon aktif bermanfaat terutama untuk penghilangan kelebihan klorin dan penghapusan zat yang mempengaruhi bau dan rasa dari air baku berkualitas baik. Persyaratan kualitas air minum yang semakin menuntut, bersamaan dengan peningkatan tingkat polusi di air yang tidak melalui proses pengolahan (air tanah dan air permukaan), telah mengarah pada optimalisasi karbon aktif sebagai cara untuk menjamin kualitas air minum yang dapat menerima hasil. Secara paralel, perubahan proses perawatan, seperti pengurangan chorine berkekuatan tinggi pengobatan, telah mengakibatkan penghapusan aplikasi tradisional.

Dalam beberapa tahun terakhir, penggunaan proses karbon aktif telah menjadi bagian dalam pengolahan air minum, rehabilitasi air tanah dan pengolahan air pelayanan. Demikian juga, karbon aktif semakin banyak berfungsi dalam pengolahan air limbah, apakah itu dalam pengolahan sistematis limbah individu aliran (misalnya dalam industri bahan kimia), dalam penghilangan zat beracun bagi bakteri dalam pengolahan air limbah biologis atau tersier pengolahan air limbah, di mana pembatasan limbah khususnya limbah berat. Namun aplikasi lain untuk karbon aktif terjumpai dalam pengolahan rembesan TPA.

Proses fix bed

Dalam proses ini, media yang akan terolah kemudian melalui lapisan atau lapisan karbon aktif granular yang terkandung dalam filter atau penyerap. Bak filter beton terbuka sering berfungsi. Keuntungan ekonomi dan lingkungan yang tertawarkan oleh proses fixed bed adalah bahwa karbon aktif granular yang berfungsi dalam penyerap dapat teraktifkan kembali secara termal.

Proses pengukuran

Dalam penjernihan air, arang aktif granular teraduk ke dalam media untuk merawat. mengikuti periode reaksi tertentu, secara pisah dengan filtrasi, dalam banyak kasus terdukung oleh penambahan zat flokulasi, bersama dengan zat keruh lainnya, melalui kerikil, filter multilayer atau sistem filter lain yang menyesuaikan dengan aplikasi spesifik. Keuntungan dari penggunaan karbon granular adalah memberikan dosis yang tepat waktu, mengoptimalkan dan sistematis.

Adsorpsi bahan organik terlarut

Penghapusan zat organik terlarut terlakukan terutama melalui proses adsorpsi. Jika air yang akan terolah mengandung zat biodegradable, efek pemurnian dapat tertingkatkan dengan meletakkan mikroorganisme pada karbon aktif. Komponen organik dalam air dapat berasal dari berbagai sumber. Bahkan air tanah dan permukaan kadang-kadang dapat mengandung zat organik seperti materi humus dalam konsentrasi yang cukup tinggi untuk mempengaruhi rasa. Air permukaan, terutama air sungai, masih mengandung – bahkan setelah penyaringan tepian – banyak senyawa organik, yang biasanya hanya sebagian kecil yang dapat menidentifikasi. Telah mententukan bahwa pencemaran air tanah meningkat tingkat hidrokarbon terklorinasi dan senyawa organik yang berasal dari pestisida, herbisida dan insektisida yang berfungsi dalam pertanian intensif.

Polusi air buatan manusia ini, khususnya, tidak hanya mempengaruhi bau dan rasa air tetapi juga dapat memiliki efek racun atau karsinogenik jangka panjang pada manusia jika mengkonsumsi selama beberapa tahun. Penggunaan karbon aktif memungkinkan untuk menghilangkan bahkan jejak terkecil dari zat berbahaya tersebut dengan sangat efisien dari air. Karbon aktif khusus, sangat aktif, tahan abrasi dan mudah meregenerasi telah terkembangkan untuk aplikasi pemurnian air.                                                                     

Deklorinasi, Deozonasi

Zat pengoksidasi seperti klorin, hipoklorin, klor dioksida, hidrogen peroksida, dan ozon sering berfungsi untuk desinfeksi dan pembuangan zat organik dalam sistem pemurnian air. Dalam kebanyakan kasus, oksidan berlebih harus mengeluarkan dari air. Ini dapat mencapai secara efektif melalui dekomposisi katalitik oksidan pada permukaan karbon aktif granular. Semakin kecil partikel karbon aktif, semakin besar kapasitas deklorinasinya.

Layanan pengolahan air

Pada dasarnya pengolahan air pelayanan melibatkan masalah yang sama seperti yang menghadapi dalam pengolahan air minum. Air layanan memahami sebagai air bekas yang harus melakukan pembersihan sebelum memfungsikan kembali. Contoh tipikal air servis adalah air pendingin, air umpan boiler, air kondensat, air kolam renang dan air akuarium.

.

Pembersihan air tanah

Sayangnya, pengalaman menunjukkan bahwa air tanah sering kali tercemar dengan hidrokarbon terklorinasi yang mudah menguap dan pelarut organik lainnya atau zat organik yang termasukkan untuk keperluan pertanian.

Hidrokarbon terklorinasi yang paling sering terdapat di air tanah adalah tetrakloroetilen (per), diklorometana dan trikloretana. Beberapa dari zat ini sangat stabil, sehingga masih dapat terdeteksi setelah beberapa dekade termasukkan ke dalam air tanah dan tersebar di area yang luas. Rehabilitasi air tanah yang terkontaminasi dengan bahan organik terlarut tersebut, misalnya dalam lingkup tindakan konservasi air tanah atau pengolahan air tanah untuk memperoleh air minum, hampir selalu melakukan dengan menggunakan karbon aktif. Pada konsentrasi kontaminan tinggi, unit stripper dapat menggabungkan terlebih dahulu dari filter karbon aktif.

Pengolahan air umpan boiler

Air yang berfungsi untuk mengisi boiler bertekanan tinggi harus bebas oksigen, sebagai pencegahan terhadap korosi. Oksigen dalam air umpan terubah menjadi nitrogen dan air melalui penambahan hidrazin hidrat (N2H4 – H2O). Reaksi ini mempercepat dalam air dingin dengan filtrasi melalui karbon aktif granular.

Kondensat dan pengolahan air kontak

Kondensat panas terkadang terkontaminasi dengan pelumas. Oli ini harus terhilangkan sedapat mungkin sebelum kondensat berfungsi kembali, terutama pada boiler bertekanan tinggi. Untuk konsentrasi oli yang tinggi tersarankan untuk menghilangkan oli kondensat menggunakan pemisah oli mekanis sebelum pengolahan dengan karbon aktif. Pembersihan halus kemudian dapat melakukan melalui karbon aktif granular.

Perawatan air kontak terkait erat dengan air kondensat. Dalam sistem pemulihan pelarut, proses regenerasi uap menghasilkan kondensat dengan pelarut tinggi yang biasanya terdiri dari komponen organik dan berair. Fase air (air kontak) terjenuhkan oleh pelarut dan sering pembersihan dengan mengarahkannya melalui lapisan karbon aktif granular.

Pengolahan air kolam renang

Air kolam renang terbersihkan secara mekanis dan kimiawi dalam sistem resirkulasi. Beberapa kombinasi proses yang berbeda tersedia untuk pengolahan air kolam renang dan pemandian. Filtrasi melalui arang aktif menghilangkan senyawa klorin-nitrogen, senyawa organik terhalogenasi / THM, AOX) dan senyawa organik dengan tingkat efisiensi yang tinggi. Jejak sisa ozon dan klorin juga terhilangkan.

Pengolahan air akuarium

Air yang tergunakan di akuarium air tawar dan air asin terkontaminasi dengan racun yang terkandung dalam kotoran hewan dan makanan yang membusuk. Polutan ini, bersama dengan residu obat, dapat terhilangkan dengan filtrasi melalui karbon aktif.

Air limbah dan pengolahan limbah

Di antara berbagai proses fisik, kimia dan biologi yang berfungsi dalam pengolahan air limbah, adsorpsi karbon aktif semakin penting. Penggunaan karbon aktif sangat menyarqnkan dalam kasus-kasus yang membutuhkan pembuangan zat beracun atau polutan yang tidak mudah terurai secara hayati.

Arang aktif hampir selalu berfungsi dalam pengolahan air limbah di industri kertas, tekstil, dan petrokimia. Dalam situasi praktis, jarang mungkin untuk mengidentifikasi komponen campuran yang terkandung dalam air limbah. Akibatnya, parameter non-spesifik seperti berikut ini berfungsi untuk menentukan tingkat polusi:

TOC (dissolved organic carbon),
COD (chemical oxygen demand),
AOX (absorbable organic halogens),

Karena kotoran yang terjumpai dalam air limbah menunjukkan perilaku adsorpsi yang sangat berbeda, pengujian harus melakukan untuk tujuan mendapatkan data untuk desain sistem adsorpsi dan pemilihan jenis arang aktif yang paling sesuai.

Perawatan rembesan TPA

Beberapa proses berbeda berfungsi dalam pengolahan air yang merembes dari tempat pembuangan sampah. Selain teknik-teknik seperti perawatan biologis, presipitasi / flokulasi, oksidasi kimiawi, osmosis balik dan penguapan, adsorpsi karbon aktif sekarang juga memainkan peran utama.

Arang aktif bubuk jarang berfungsi di fasilitas yang lebih baru. Dalam kebanyakan kasus, activated carbon granular berfungsi di unggun tetap, ikut serta dengan reaktivasi.

Adsorpsi sering berfungsi mengikuti perlakuan pengurangan polutan lainnya, yang meningkatkan efektivitas proses karbon aktif. Adsorpsi menghilangkan senyawa COD dan senyawa AOX, yang tidak mudah terurai secara hayati. Beban polutan yang dapat tercapai bergantung terutama pada konsentrasi influen.

Rekayasa aplikasi: Pengolahan cairan dan penghilangan warna

Aplikasi utama untuk teknologi adsorpsi adalah perawatan semua jenis cairan, termasuk larutan gula, glukosa, minyak dan lemak nabati, glutamat, rempah-rempah, anggur, bir, konsentrat buah, ekstrak tumbuhan, bahan kimia, obat-obatan, dll.

Selain penghilangan warna sederhana, arang aktif juga menghilangkan kotoran organik terlarut lainnya serta zat yang mempengaruhi bau dan rasa. Biasanya, arang aktif dalam bentuk bubuk (kadar Karbopal) berfungsi dalam proses pengaliran / suspensi atau penyaringan unggun.

Dalam banyak kasus, bubuk karbon dapat berfungsi dalam berbagai aplikasi Karbon aktif granular (kelas Epibon) berguna dalam unggun tetap sistem dalam apa yang mudah mengenal sebagai proses perkolasi.

Teknik pengadukan atau suspensi

Dalam proses ini, yang mungkin merupakan pendekatan yang paling umum penggunaannya, dengan memasukkan arang aktif langsung ke dalam larutan untuk mengolah atau mengukur sebagai suspensi cair (misalnya 15%). Suspensi dapat memproduksi dengan air, kondensat atau larutan yang murni sebelumnya.

Lamanya paparan arang aktif tergantung pada sifat fisik cairan yang akan terolah, yaitu viskositas, suhu, nilai pH, dan zat spesifik yang akan terhilangkan. Waktu kontak mulai dari 15 hingga 30 menit biasanya sudah cukup

Filtrasi / perkolasi lapisan

Dalam proses filtrasi lapisan yang jarang berfungsi, lapisan filter terbangun dengan mengakumulasi arang aktif bubuk pada elemen filter dengan bantuan peningkat filtrasi, jika perlu – di mana larutan yang akan terolah kemudian menyaring.

Filtrasi lapisan mirip dengan proses perkolasi yang berfungsi dalam dekolourisasi dan pemurnian cairan, di mana arang aktif granular berfungsi dalam kolom adsorpsi. Ciri khas dari kedua proses adalah distribusi konsentrasi zat terlarut di dalam lapisan atau kolom adsorpsi. Konsentrasi tertinggi terdapat pada sisi / ujung influen, terendah pada sisi efluen. Pola distribusi ini bergeser ke arah aliran saat endapan menumpuk.

Pengaktifan kembali

Arang aktif granular yang telah diisi atau habis sering kali dapat diaktifkan kembali menggunakan proses termal yang sangat mirip dengan proses aktivasi aslinya. Arang aktif kemudian dapat digunakan kembali. Dengan demikian, pengaktifan kembali merupakan alternatif pembuangan yang ekonomis dan ramah lingkungan.

Sejumlah sistem teknis yang berbeda dapat digunakan dalam pengaktifan kembali karbon aktif, termasuk:

tungku putar , multi-perapian , dan unggun terfluidisasi

Karbon aktif melewati langkah-langkah berikut di

proses pengaktifan kembali:

pengeringan (hingga 100 ° C)
desorpsi dan pirolisis polutan (100 – 700 ° C)
reaktivasi arang aktif (reaksi gas air) (di atas 700 ° C)
C + H2O CO + H2

Polutan yang dilepaskan selama proses reaktivasi kemudian dibakar pada suhu hingga 1.200 ° C. Gas buang kemudian dibersihkan. Urutan proses, yang disesuaikan dengan persyaratan aplikasi tertentu dan jenis arang aktif, menjamin kualitas pengaktifan kembali yang tinggi. Dalam kebanyakan kasus, dimungkinkan untuk mengembalikan kapasitas adsorpsi asli dari arang aktif.

Untuk informasi mengenai harga karbon aktif terbaru klik di sini

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.

Translate »
error: Content is protected !!