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Contenido de cenizas en carbones activados de origen bituminoso

Contenido de cenizas en carbones activados de origen bituminoso

El significado del contenido de cenizas en un carbón activado

Las cenizas contenidas en carbón activado (CA) es la suma de compuestos que no se pierden cuando el carbón se somete a una temperatura a la que los átomos de carbono se gasifican como CO2. La prueba normalizada para valorar el contenido de cenizas en CA que tiene mayor aceptación entre productores, distribuidores y usuarios de carbón activado es la D-2866 de ASTM. Esta prueba consiste en someter el Carbón activado a una temperatura de 650°C hasta llegar a peso constante.

Las cenizas consisten principalmente en sílice y alúmina, aunque pueden incluir otros óxidos metálicos. En otras palabras, las cenizas son la parte inorgánica presente en un CA.

Parte de las cenizas son solubles en agua. Estas, junto con otra parte adicional, son solubles en una solución concentrada de HCl (cercana al 9% en peso). Otra parte no es soluble, ni en agua ni en la solución de HCl.

La parte de las cenizas que es soluble en agua y la parte que es soluble en una solución concentrada de HCl se determinan mediante las pruebas de ASTM D-2867 y D-6385 respectivamente.

La parte soluble de las cenizas es motivo de preocupación únicamente en caso de que provoque toxicidad en el líquido en el que se disuelve.

NSF (National Sanitation Foundation) es un organismo acreditado e independiente que certifica productos que cumplen con estándares de salud pública y seguridad. Para que NSF acredite un carbón activado que se utilizará en el tratamiento de agua potable, este debe cumplir con el estándar 61 de NSF/ANSI/CAN (Drinking Water System Components – Health Effects).

Otro criterio de pureza del carbón activado destinado al tratamiento de agua potable es el que señala la norma ANSI/AWWA B604 (Granular Activated Carbon). De acuerdo con esta, el carbón activado no debe contener impurezas específicas que excedan los límites listados por Water Chemicals Codex, que es parte de Food Chemicals Codex.

Cuando las cenizas contenidas en un CA no son solubles en el líquido que se va a tratar o no provocan daños a la salud, son indeseables únicamente por el hecho de que no adsorben. Este no es un problema para el usuario final, sino para el productor del CA, que deberá compensar la inutilidad de las cenizas con una mayor activación. Al cliente lo que le interesa es la capacidad de adsorción por gramo de carbón activado.

Los carbones activados de origen mineral bituminoso son los que tienen mayor concentración de cenizas.

Los carbones activados de origen mineral bituminoso son los que contienen mayor porcentaje de cenizas. Como lo muestran las referencias que aparecen en las siguientes páginas, el rango típico es de entre 8 y 15% (en este boletín, siempre nos referimos a porcentaje en peso).

El contenido de cenizas en carbones de concha de coco está entre 2 y 3%, mientras que en carbones de madera es de alrededor del 5%. Existe una cantidad enorme de minas de carbón bituminoso en el mundo.

La diferencia entre ellas radica en el costo de extracción y en la pureza del material. Por “pureza” nos referimos, no solo a las cenizas, sino a aquellos compuestos que no son inertes, como: sulfuros, cianuros o metales pesados. Todo carbón activado puede purificarse, pero ello cuesta. Como consecuencia, la mayoría de los productores de carbones activados de origen bituminoso parten de la mina más competitiva del momento.

Los primeros carbones de origen bituminoso se produjeron en Pennsylvania, que es donde se desarrollaron. En cierto momento, las minas más competitivas estuvieron en Australia. Actualmente, se encuentran en China y, prácticamente, todo el carbón activado de origen bituminoso se produce en dicho país.

Hay empresas de gran reputación, que fabrican los carbones activados de origen mineral bituminoso de excepcional calidad, su contenido máximo de cenizas es del 18%.

Hay que recordar que las cenizas no afectan a la adsorción, y que únicamente representen un porcentaje inerte del carbón.

Debemos mencionar que una aplicación en la que sí afectan negativamente las cenizas es en la “recuperación de solventes”. No afectan al proceso de adsorción, pero sí pueden generar que una cama se incendie. Para evitarlo, el carbón se trata con ácidos con el objeto de disolver las cenizas. El costo de este proceso incrementa el precio del carbón y no vale la pena para otras aplicaciones

En las siguientes páginas se muestran distintas referencias.

https://www.researchgate.net/publication/289047628_Evaluation_of_different_grades_of_granular_activated_carbon_adsorbents_for_scavenging_priority_pollutants_from_wastewater

https://cswab.org/wp-content/uploads/2018/12/Activated-Carbons-Comparison-for-Removal-of-PFAS-in-Drinking-Water-McNamara-2018.pdf

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