Le traitement de l’eau au charbon actif est un processus d’adsorption dans lequel les impuretés sont piégées à la surface des particules de carbone par adsorption.
Les particules de charbon actif ont une microstructure poreuse avec une très grande surface.
L'efficacité de l'adsorption dépend de paramètres tels que la taille moléculaire, la taille des pores, la surface, la concentration de particules, la température et le temps de contact.
Processus d'adsorption
L'adsorption est le phénomène de collecte de molécules ou de particules sur une surface solide. Un « adsorbant » peut être n'importe quel matériau solide comportant des sites de liaison auxquels l'adsorbat peut se lier.
L’adsorbant commercial le plus couramment utilisé dans le traitement de l’eau est le charbon actif.
Applications du charbon actif dans le traitement de l'eau
La filtration sur charbon actif est utilisée pour :
Éliminer le goût et l'odeur de l'eau.
Réduire les risques pour la santé.
Prévenir les dommages aux membranes d'osmose inverse et aux résines échangeuses d'ions.
Traitement tertiaire des eaux usées.
Prétraitement des eaux industrielles, et plus encore.
Différents types de charbon actif peuvent éliminer différents types de contaminants :
Résidus de chlore issus des processus de désinfection -chlore ou chloramines, et certains sous-produits de désinfection (DBP), tels que les trihalométhanes (THM). Composés organiques, notamment solvants, pesticides et déchets industriels.
Certains métaux lourds, comme le plomb et...
Cependant, les filtres à charbon actif ne peuvent pas éliminer les bactéries, virus et sels minéraux.
Quelle est la particularité du charbon actif ?
Le charbon actif est du charbon qui a été traité pour augmenter sa surface jusqu'à environ 1 000 m²/g.
Sa structure se traduit par un très grand nombre de minuscules pores entre les atomes de carbone, ce qui donne une très grande surface.
Quelques grammes (environ 5 grammes) de charbon actif ont une surface équivalente à celle d'un terrain de football !
Le charbon actif est hydrophobe et possède une forte affinité pour les composés organiques et les polluants non polaires. L'adsorption est principalement provoquée par les forces de Van der Waals.
Matières premières de charbon actif
Le charbon actif se décline en plusieurs types, chacun ayant ses propres propriétés spécifiques. Il est fabriqué à partir d'une variété de matières premières à haute teneur en -carbone-, telles que :
Carbone minéral
Bois
Coquilles de noix de coco
Bambou
Le charbon actif doit posséder un grand nombre de micropores, répartis de manière appropriée, pour adsorber des molécules de différentes tailles.
De plus, il doit contenir des pores plus larges pour faciliter l’entrée des molécules dans les plus petits pores.
Par conséquent, le processus de production doit être contrôlé pour répondre aux exigences spécifiques de distribution de la taille des pores.
Formes de charbon actif
Pour le traitement de l'eau,charbon actifse présente sous deux formes principales :
Charbon actif en poudre (PAC) – un matériau broyé et broyé dont la plupart des particules ont un diamètre inférieur à 0,18 mm (80 mesh).
Charbon actif granulaire (CAG) – de forme irrégulière, généralement avec des diamètres compris entre 0,2 et 1,5 mm.
Le processus de traitement de l'eau consiste à ajouter du PAC à l'eau ou à faire passer l'eau à travers un lit de CAG.
Le CAP est utilisé dans les usines de traitement de l’eau pour contrôler le goût et l’odeur et/ou éliminer les matières organiques.
Il est utilisé sous forme de poudre sèche ou de bouillie.
Poudre sèche – dosée à l’aide d’un équipement d’alimentation en poudre sèche pour doser les matières sèches. Il convient aux dosages faibles et peu fréquents.
Boue – dosée à l’aide d’une pompe doseuse. Cette méthode est utilisée lorsque les ajouts de PAC sont fréquents et que des doses élevées sont requises.
Le GAC est principalement utilisé comme filtre post-filtration, suivant des processus de filtration conventionnels, ou dans des filtres à médias granulaires où une partie du lit filtrant est remplacée par du GAC.
Dans une configuration de post-filtration, le filtre GAC reçoit une eau de haute-qualité car elle a déjà traversé tout le processus de traitement.