Filtro Lenticular de Carvão Ativado
Por Carla Legner Edição Nº 128 - Maio/Junho 2024 - Ano 23 -
A filtração é um processo de separação utilizado para obter ou retirar uma substância sólida que está imersa em um líquido ou gás. Tal alternativa é usada
A filtração é um processo de separação utilizado para obter ou retirar uma substância sólida que está imersa em um líquido ou gás. Tal alternativa é usada em diversos lugares e em variadas escalas, desde os mais simples equipamentos, como os filtros de barro para filtrar água em residências, aos mais complexos, como nas indústrias.
A operação consiste em utilizar um meio poroso para barrar substâncias sólidas presentes em uma mistura. A parte líquida ou gasosa que passa pelo filtro é chamada de filtrado e a parte sólida contida pelo meio filtrante é de torta. Conforme o processo de filtração avança, a própria torta pode ser responsabilizada por deter os componentes sólidos da mistura.
Para que o fluido passe pelo filtro ele deve ser deslocado de um ponto a outro. Isso pode ser feito tanto pela simples ação da gravidade como por uma diferença de pressão ou até pela aplicação de uma bomba de vácuo.
Vale destacar que após a filtragem é necessário realizar um processo de lavagem para que a torta que formou-se na filtração entra em contato com um fluido que tem o papel de retirar possíveis traços do líquido ou gás que foi filtrado. Posteriormente, a torta é seca e retirada do equipamento para que outro processo de filtragem comece novamente.
Na indústria, os filtros usados são indicados e se diferenciam pelo meio utilizado para realizar a filtração. Alguns dos principais são: o de leito fixo, o filtro prensa, carvão ativado, o filtro de folhas e os filtros rotativos. Podemos citar ainda, um recente equipamento chamado de Filtro Lenticular.
Trata-se de um novo tipo de cartucho de filtro com folhas de profundidade. Foi projetado usando um conceito de separador duplo, assim, seu design aumenta a estabilidade total dos cartuchos dos filtros, uma vez que os separadores suportam totalmente os materiais das folhas.
Seu formato também evita deformidades da folha de filtro após o tratamento térmico e efeitos adversos do contacto com saneamento a quente. Essa, por sua vez, é fabricada com clipes externos rígidos para evitar danos durante o carregamento e descarregamento do módulo, permitindo um manuseamento fácil e fiável.
São utilizados como Pré Filtro ou Filtro Final, quando deseja-se polimento, clarificação ou redução microbiológica. Podem ser laváveis sob certas condições ou sanitizados, oferecendo altas taxas de vazão com baixo diferencial de pressão.
Suas principais características englobam uma filtração de alta vazão em indústrias, alta capacidade de retenção de contaminantes combinada com baixa adsorção de proteínas, proteção para filtros esterilizantes, bem como colunas de cromatografia.
Ademais destacamos que sua filtração em alta temperatura não tem influência na estrutura das placas filtrantes, maior vida útil e excelente custo x benefício, além de melhor permeabilidade e adsorção das placas melhoradas devido a carga das resinas.
Além disso, contam com uma estrutura de fibra e cavidade complexas, com uma grande superfície interna para a mais ampla, variedade de aplicações e condições operacionais, são fáceis de usar e permitem o manuseio livre de poeira. São amplamente utilizados nas indústrias farmacêuticas, alimentos e bebidas, filtração de biocombustíveis, filtração da produção de vacinas, e na indústria em geral.
Carvão ativado
O carvão ativado é uma técnica de tratamento muito utilizada devido a sua natureza multifuncional e também pelo fato de não adicionar impurezas ao líquido tratado. Trata-se de uma estrutura amorfa, sólida, altamente porosa, preparada em pellets, em pó ou granulado. Ademais, podem ser produzidos através de matérias-primas que possuem carbono em sua estrutura, incluindo carvão mineral, madeira, casca de coco etc.
O carvão ativado granulado (CAG) é normalmente utilizado para remover matéria orgânica e residual de desinfetantes no tratamento de água. Ele não só melhora o sabor ou reduz a presença de materiais perigosos à saúde, mas também protege outros sistemas de tratamentos. No caso dos filtros, a matéria-prima utilizada é a granulada.
A produção de carvão ativado pode ser dividida em duas fases: a carbonização e a ativação. Na primeira delas, inclui a secagem e em seguida o aquecimento para separar alguns subprodutos presentes em sua estrutura. O processo é finalizado quando se atinge 400° C em uma atmosfera livre de oxigênio, desta forma, se evita a combustão do material.
Em seguida, o material carbonizado segue para a ativação, onde o carvão é exposto a um agente oxidante. Normalmente utiliza-se vapor ou dióxido de carbono a altas temperaturas. Sua ação remove as substâncias que bloqueavam os poros do carvão, originadas durante a carbonização.
De forma geral, o carvão remove impurezas da água por meio de dois principais mecanismos, a adsorção e redução catalítica. A matéria orgânica é removida por adsorção, já as residuais de desinfetantes são removidas por redução catalítica.
A área superficial típica para o carvão ativado é de aproximadamente 1000m²/g, mas diferentes matérias-primas geram diferentes tipos de carvão ativado. A diferença fica na dureza, densidade, tamanhos de poros e partículas, área superficial, materiais adsorvidos e pH. E são estas diferenças que fazem alguns carvões mais favoráveis, e até preferidos, para determinadas aplicações.
O processo de adsorção ocorre em quatro etapas. Tudo começa com o transporte no seio da solução envolvendo o movimento do material a ser adsorvido através da solução líquida para a camada-limite ou filme fixo de líquido existente ao redor da partícula sólida do adsorvente.
A próxima etapa consiste na difusão externa. Trata-se do transporte por difusão através da camada limite, ou seja, corresponde ao deslocamento do adsorvato até a entrada dos poros do adsorvente.
Em seguida temos o processo de difusão interna, responsável por realizar o transporte do adsorvato através dos poros da partícula por uma combinação de difusão molecular por meio do líquido contido no interior dos poros e difusão ao longo da superfície do adsorvente.
Na quarta e última etapa, a adsorção faz a ligação do adsorvato em um sítio disponível do adsorvente, envolvendo vários mecanismos, tais como: adsorção física, adsorção química, troca iônica, precipitação, complexação.
Vale ressaltar que vários fatores influenciam a eficácia do carvão ativado. O tamanho e a distribuição dos poros variam dependendo da fonte do carbono e do processo de fabricação.
Desse modo, grandes moléculas orgânicas são absorvidas melhor do que as pequenas. É importante mencionar ainda que uma mesma matéria prima que seja ativada por processos distintos, dará como resultado carvões com propriedades diferentes. Praticamente qualquer material com alto conteúdo de carbono é suscetível de ativar. A característica porosa do carvão mais adequada a cada caso específico consegue-se através da seleção das melhores matérias-primas e de processos de ativação de excelência.
Para ter uma adsorção de contaminantes com elevada eficiência e a purificação acontecer de forma efetiva, é necessário que o carvão tenha uma grande área superficial interna, tendo na sua constituição uma grande quantidade de poros adequados aos tipos de contaminações específicas que se pretendem remover.
Lembrando que a adsorção tende a aumentar à medida que o pH e a temperatura diminuem. Os contaminantes também são removidos de forma mais eficaz se estiverem em contato com o carvão ativado por mais tempo, assim a taxa de fluxo através do carvão afeta a filtração.
O fato é que, o carvão ativado é usado em uma infinidade de áreas com o objetivo de remover cor e odor de determinados materiais por meio da adsorção, inclusive em conjunto com o Filtro Lenticular. Nesse sentido, o uso de um equipamento inovador aliado a uma matéria prima eficiente, como o carvão ativado, pode oferecer grandes vantagens.
No quesito carvão ativado, temos a grande afinidade para orgânicos dissolvidos, quanto mais hidrofóbicos melhor será a taxa de adsorção e consequentemente a eficácia de purificação de determinado fluido. Além disso, trata-se de um produto de origem natural, ou seja, amigo do ambiente e disponível em diversas formas de acordo com o tipo de aplicação industrial.
No quesito equipamento, os Filtros e Cartuchos Lenticulares associam retenção mecânica com adsorção eletrocinética, onde fibras do meio filtrante são carregadas com uma carga positiva, auxiliando na retenção de contaminantes carregados com carga negativa.