carvão ativado

5/16/2018 Carv o Ativado - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/carvao-ativado 1/7

USO EFICIENTE DO CARVÃO ATIVADO COMO MEIO FILTRANTE EM PROCESSOS

INDUSTRIAIS

O interesse sobre o carvão ativado cresceu muito após a Primeira Guerra Mundial, onde o

mesmo foi usado contra gases tóxicos. Até o final da guerra, pesquisadores desenvolveram

importantes aplicações para o carvão ativo, tais como recuperação de solventes, extração de

benzeno de fabricação de gases e eliminação de odor. Atualmente, o uso do carvão ativado

cresceu muito.

O carvão ativado ou ativo é um material carbonáceo poroso, fabricado a partir dos mais

diversos tipos de materiais orgânicos, por processo de pirólise e ativação.

O Carvão Ativado é um material poroso de origem natural e um poderoso adsorvente e

usado para filtração e purificação de vários materiais como água e outros líquidos. Devido às suas

qualidades de adsorção às moléculas poluentes estas se concentrarem sobre a superfície do

carvão ativado e são removidas.

São utilizados em processos de filtração em que se deseja purificar, descolorir, recuperar e

remover odores. A seleção do tipo do carvão ativado para fazer a filtração, envolve considerações

como processo, líquido a filtrar, possibilidade de regeneração, temperatura e custo.

O carvão ativo em pó, tem grande área superficial, estrutura porosa bem distribuída,

predominando médios e macro-poros; são utilizados em processos de filtração descontínuos.

Os carvões ativos estão disponíveis na forma granulada e pulverizadas. Os carvões ativos

granulados têm dureza para evitar perdas por fricção A seleção do tipo do carvão ativado para

fazer a filtração, envolve considerações como processo, líquido a filtrar, possibilidade de

regeneração, temperatura e custo. O carvão ativo em pó, tem grande área superficial, estrutura

porosa bem distribuída, predominando médios e macro-poros; são utilizados em processos de

filtração descontínuos.

Podem ser usados em filtros de de cloração de águas potável e industrial, tratamento de

efluentes, purificação de ar, purificação de gás carbônico, adsorção de álcool, desodorização de

geladeiras, câmaras frigoríficas, tratamento de gases, recuperação de solventes, suportecatalítico, purificação de ácidos, tratamento de águas para filtros domésticos, gasolina e

querosene e outras.

O carvão ativo pode ser misturado ao líquido a ser tratado filtrado e removido por filtração

e/ou sedimentação, após um tempo de contato.

O esquema abaixo mostra a diferença entre o carvão ativado e o carvão comum.



As matérias-primas utilizadas para obtenção do carvão ativado são quase exclusivamente de

origem vegetal e possuem alto poder de carbono, tais como:

- Casca de coco;

- Carvão mineral (antracito, betuminoso e lignito);

- Madeira de alta e baixa densidade (pinus, acácia etc);

- Turfa;- Resíduos de petróleo;

- Ossos de animais;

- Resíduos agroindustriais;

- Açúcar;

- Caroço de azeitona;

- Casca de noz;

- Caroço de pêssego, entre outros.

As características do carvão ativado dependem da matéria-prima usada, as condições de

ativação e a natureza dos agentes ativantes. Com isso, cada processo terá propriedades de

adsorção diferentes e usos diversificados.

Estudos indicam que madeiras maiores, resinosas, na forma de serragem e cascas de

coco, podem fornecer carvões de ótimas propriedades descorantes e devem ser ativados por

processos químicos.

No Brasil, as matérias-primas mais utilizadas para a produção de carvão ativado são

cascas de coco, madeiras de pinus e acácias, ossos de animais, os quais são utilizados para afabricação de um tipo específico de carvão ativado.

A característica mais significativa do carvão ativado é o seu alto poder de adsorção,

separações obtidas pela habilidade de moléculas, contidas no fluido, aderidas sobre a superfície

de um sólido.

Adsorção Química

A adsorção química ou quimissorção, ocorre quando as moléculas unem-se à superfície do

adsorvente através da formação de ligações químicas, covalentes, e ficam paradas em sítios quefazem com que ocorra uma maior interação com o substrato. Uma molécula quimicamente



adsorvida pode ser decomposta em virtude de forças de valência dos átomos da superfície. A

existência de fragmentos moleculares adsorvidos responde, em parte, pelo efeito catalítico das

superfícies sólidas.

Adsorção Física

A adsorção física ou fisissorção, ocorre quando as moléculas do adsorvente interagem

pelo método de Van der Waals, são fracas e não formam ligações químicas. No caso de adsorção

física, a natureza do adsorvente não é alterada, embora possa ser deformada pela presença dos

campos de força da superfície.

A porosidade dos carvões ativados é um dos aspectos mais importantes para a avaliação

de seu desempenho. As diferenças nas características de adsorção estão relacionadas com a

estrutura dos poros do material, que podem variar de tamanho, e são classificados como

microporos, mesoporos e macroporos.

As formas físicas do carvão ativado

Há três formas físicas básicas de carvão ativado: os pulverizados, os granulados e os

peletizados.

Carvão ativado pulverizado (CAP)

O carvão ativo pulverizado é usado para aplicação em fase líquida, em processo do tipo



contínuo ou descontínuo. São mais indicados para casos em que dosagens são requeridas

variadas, existem dificuldades operacionais para a utilização em colunas, ou a regeneração não é

indicada. Estes sistemas são providos de agitação para manter o pó em suspensão com o líquido

a tratar, para ocorrer um contato eficiente e o maior aproveitamento do carvão ativado. Após a

adsorção, o pó é separado do líquido por centrifugação, filtração e decantação, ou a combinação

destes.

O carvão ativado pulverizado também pode ser utilizado diretamente no filtro, formando

uma pré-capa de clarificação. O líquido a ser purificado é bombeado através desta camada

filtrante, onde ocorre a adsorção. As condições de uso para o processo a que se destina, são

determinadas através de testes práticos.

Carvão Ativado Granulado (CAG)

O carvão ativado granulado é indicado para aplicação em fase líquida ou gasosa.

Produzido a partir de matérias-primas duras e processo controlado, resulta em um produto de

rígida estrutura, permitindo regenerações sucessivas, tornando econômicos muitos processos que

operam em leitos. São utilizados em colunas, que podem ser verticais ou horizontais, com

operação em série ou paralelo, com fluxo ascendente ou descendente. Para aplicações em fase

gasosa, é comum utilizar colunas horizontais, pois geralmente grande quantidade de gás passa

pelo leito, necessitando de baixa perda de carga, que também é utilizada em colunas verticais de

fluxo ascendente.



Carvão Ativado Peletizado

O carvão ativado peletizado é indicado para aplicação em fase gasosa e catálise. Éutilizado em sistemas de filtragem para aquários de água doce, marinho ou em lagos de peixes

ornamentais.

Alguns autores mencionam que o carvão peletizado é um termo e está relacionado com a forma

das partículas (pequenos cilindros) e não com o tratamento a que foi submetido, podendo ter tanto

carvão normal quanto carvão ativado na forma peletizada.

Aplicações do Carvão Ativado

Os carvões ativados são usados em processos para remover determinadas substâncias de um

fluido, através do fenômeno da adsorção e possuem vasta aplicação, as quais descrevemos a

seguir:

• Tratamento de água: O carvão ativado possui um papel fundamental na purificação de águas,

seja para fins potáveis ou industriais. Elimina cor, odor, mau gosto e remove substâncias

orgânicas dissolvidas através do mecanismo de adsorção. Além disso, o carvão ativado remove

compostos orgânicos, fenólicos e substâncias que diminuem a qualidade da água, como

pesticidas, micropoluentes, podendo atuar como barreira a bactérias e vírus. Pode também ser

utilizado no pré-tratamento da água utilizada nas indústrias de alimentos, bebidas, farmacêuticas e



na osmose reversa.

• Tratamento de ar: O carvão ativado adsorve contaminantes nocivos do ar, removendo produtos

indesejáveis através de aparatos operacionais, como filtros industriais. O ar comprimido para

finalidades diversas também é purificado desta maneira.

• Resíduos industriais: O carvão ativado pode ser utilizado na reciclagem de águas industriais,

bem como na remoção de substâncias presentes nas águas, por exemplo, naftalenos,

dodecilbenzeno, sulfonato, benzeno e fenol, entre outros. Quando misturado ao lodo bioativo,

intensifica a eficiência de orgânicos específicos, melhora a estabilidade do processo, reduz a

espuma desenvolvida e melhora as características do lodo.

• Indústria farmacêutica: O carvão ativado é utilizado para purificação de substâncias, remoção

de cor e impurezas de vitaminas, enzimas, analgésicos, penicilina, soluções intravenosas, além de

ser utilizado como medicamento no tratamento de desintoxicações.

• Indústria química: O carvão ativado é utilizado para a purificação de produtos, remoção decores residuais, odores e contaminantes. Sua ação abrange vários seguimentos da indústria,

como a remoção de orgânicos, purificação de ácidos, desodorização e descoloração de produtos

químicos, bem como a utilização como catalisador devido à grande área superficial e inércia

química. Também possui eficiente utilização na purificação de ar, de gases, recuperação de

solventes, como filtros de compostos orgânicos voláteis em automóveis, além disso, pode ser

utilizado em máscaras para proteção pessoal.

• Adsorção de gases: A purificação de gases pode ser feita com carvão ativado. Quando se usa

a adsorção física, os gases podem ser adsorvidos através da condensação capilar. Pode-se fazer a recuperação de solventes na indústria de tintas, adesivos, têxtil, de impressão, ou se fazendo a

purificação do gás, como por exemplo, gás carbônico.

• Catálise: Como suporte catalítico na produção de acetato de vinila e ácido monocloroacético.

Em refinarias, como suporte no processo de tratamento de gasolina, ou na dessulfurização do gás

natural.

• Tratamento de efluentes: O carvão ativado pode ser usado em fase final de processo biológico

em colunas de leito fixo, na fase de polimento, removendo cor ou componentes específicos, como

por exemplo, o mercúrio. Também em sistemas tipo lodos ativados, fazendo a remoção de cor e/ou enriquecendo o lodo no número de bactérias por centímetro cúbico. Como suporte para

microrganismos em sistemas de filtros biológicos ou processos anaeróbicos.

• Indústria alimentícia: O carvão ativado tem um importante papel, adsorvendo moléculas que

causam gosto, cor e odores indesejáveis. Algumas das aplicações específicas incluem:

- Açúcar líquido: remoção de cor e melhoria nas características sensoriais do xarope.

- Bebidas alcoólicas: remoção de cor, e outros compostos como o álcool amílico e aldeídos que

influenciam nas características sensoriais da cerveja, vinho, whisky, rum, vodka e cachaça.

- Glicerina: remoção de cor e odor.

- Descafeinação: adsorção e recuperação da cafeína, que pode ser purificada para o uso na



fabricação de bebidas ou na indústria farmacêutica.

- Sucos de frutas: remoção de polifenóis coloridos, melanoidinas marrom escuro, sabores

indesejáveis, precursores de cor criados durante o processo pesticida e fungicida residuais.

- Ácido cítrico: adsorção de colorantes da solução de ácido cítrico.

- Cana-de-açúcar: usado para descolorir o xarope de cana-de-açúcar antes da cristalização e

para remover outras impurezas como aminoácidos e polissacarídeos.

- Amido hidrolizado: usado na descoloração e purificação da glicose, frutose, maltose, dextrose

e maltodextrina.

- Gorduras e Óleos Comestíveis: usado para descolorir óleos de palmito, coco, girassol e soja,

além de remover hidrocarbonetos aromáticos policíclicos.

- Flavorizantes: remoção de cor de proteínas vegetais e purificação do glutamato.

REFRÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS

WIEBECK, Hélio. Adsorvente a partir de fuligem de bagaço de cana-de-açúcar: obtenção e

avaliação de desempenho. 1993. 1vol. Tese (Doutor em Engenharia Química) – Escola Politécnica

da Universidade de São Paulo, São Paulo, 1993.

www.alphacarbo.com.br. Acesso em 26 e 27 abr. 2009.www.activbras.com.br. Acesso em 26 e 27 abr. 2009.

carvão ativado

Documents