carbone attivo: aspetti e problematiche della riattivazione - Watergas

Queste forze di attrazione sono di debole entità, la loro origine e natura non sono ancora
esattamente note. E’ certo che diverse forze agiscono separatamente o simultaneamente: forze di
Van der Waals, forze di capillarità, forze di origine elettrostatica, legami di valenza analoghi a
quelli che uniscono gli elementi in un composto chimico.
L’adsorbimento di tipo fisico è un processo reversibile e, data la sua stessa natura,dà luogo di regola
alla formazione di uno strato multimolecolare di adsorbato sulla superficie del materiale adsorbente.
Il fenomeno dell’adsorbimento, in condizioni definite, raggiunge uno stato di equilibrio; ciò avviene
in un certo tempo. Lo studio specifico e di relazione fra i due aspetti, equilibrio e cinetica,
costituiscono il fondamento teorico per comprendere, e al limite prevedere, l’andamento e
l’intensità del fenomeno. Ciò, insieme alla valutazione di altri parametri di natura fisica, chimica e
microbiologica, consente di scegliere e dimensionare un processo di trattamento basato sull’impiego
del carbone attivo.
L’adsorbimento delle molecole presenti in una soluzione può essere rappresentato come una
reazione chimica:
dove:
A è l’adsorbato
B è l’adsorbente
A × B il complesso adsorbente adsorbato.
A + B ⇔ A × B
Il processo di adsorbimento è costituito da una serie di stadi successivi, i quali determinano il
trasporto della specie di interesse all’interno della fase fluida e il successivo trasferimento di questa
al materiale solido.
E’ importante la stretta dipendenza che esiste tra il fenomeno dell’adsorbimento e la porosità del
carbone attivo. Il massimo rateo di adsorbimento è proporzionale alla massima area superficiale
contenente pori disponibili per l’adsorbato. L’area superficiale, come già detto, può variare da
poche centinaia a più di 1500 m 2 /g , ma non tutta è accessibile dalle sostanze adsorbite.
Vi è una certa variabilità nella dimensione dei pori che permette una suddivisione in tre gruppi:
Macropori - con raggio > di 20 nm
Mesopori - con raggio compreso tra 1 e 25 nm
Micropori - con raggio < di 1 nm
Un numero relativamente alto di micropori generalmente corrisponde ad una vasta area superficiale
con una grande capacità di adsorbimento per le piccole molecole, mentre un gran numero di
macropori è normalmente correlato alla capacità di adsorbimento per le molecole più grandi. I
macropori, sono considerati importanti per un rapido trasporto dell’adsorbato nei pori piccoli
(Figura 2, 3).