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Para el carbón activado ¿Qué rango de tamaño de partícula es el más adecuado para cada aplicación?

Tamaño de partícula adecuado para el carbón activado, granular o en polvo

Carbón activado: ¿Qué rango de tamaño de partícula es el más adecuado para cada aplicación?

En contra de lo que suele creerse, la capacidad de un carbón activado no aumenta por más pequeño que sea su tamaño de partícula. Esto se debe a que, por más fino que se muela un carbón, su área superficial prácticamente no aumenta (el área superficial se da a un nivel molecular inafectable por métodos mecánicos). No obstante, la cinética (velocidad de adsorción) sí aumenta sustancialmente al disminuir el tamaño de partícula del carbón. Esto se traduce en que, mientras menor es el tamaño de partícula de un carbón, se requieren camas más pequeñas para lograr un determinado desempeño.

¿Cuándo elegir un carbón activado de menor tamaño de partícula?

Por otro lado, mientras menor es el tamaño de partícula de un carbón granular, mayor es la caída de presión y, por lo tanto, aumenta el costo para lograr el flujo a través del mismo. De lo anterior se concluye que en todos los casos debe usarse el menor tamaño de carbón siempre y cuando, sea mayor el beneficio de requerir una cama pequeña que el costo de hacer circular el fluido a través de la misma.

El aumento en la cinética de adsorción puede estimarse con la siguiente ecuación:


En donde:
D = diámetro promedio de partícula del carbón de mayor tamaño
V = velocidad de adsorción del carbón de mayor tamaño
d = diámetro promedio de partícula del carbón de menor tamaño
v = velocidad de adsorción del carbón de menor tamaño

Guía de los tamaños típicos de carbón activado utilizados por aplicaciones

4×10 Tratamiento de gases o aire.  (Concha de coco).

6×12 y 8×16 Recuperación de oro y metales preciosos. (Concha de coco).

8×30 y 12×40 Tratamiento de agua potable a nivel industrial o comercial. (Concha de coco o minerales).

20×50 Purificación de agua a pequeña escala (cartucho de carbón activado doméstico o bajos caudales). (Concha de coco o minerales).

14×35 Respiradores de cartucho (mascarillas), (Concha de coco).

Menor a la malla 50. Tratamiento de agua potable o superficial. (Concha de coco o minerales).

Menor a la malla 100. Tratamiento de agua potable o superficial. (Concha de coco o minerales).

Menor a la malla 200. Tratamiento de agua potable o superficial. (Concha de coco o minerales); decoloración de líquidos (madera de pino).

Menor a la malla 325. Tratamiento de agua potable o superficial. (Concha de coco o minerales); decoloración de líquidos (madera de pino).

Pellet 4 mm Tratamiento de gases.  (Concha de coco o minerales).

Pellet 2 mm Tratamiento de gases y líquidos.  (Concha de coco o minerales).

Si necesita saber más de la granulometría que tiene un carbón activado o las medidas de número de malla a milímetros puede consultar el siguiente artículo:

¿Qué es la granulometría?

 

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2 comentarios

  • Francesco Rossi dice:

    cómo puedo calcular la cantidad de carbón activado que requiero para filtrar etanol, o cualquier substancia orgánica presente en el agua? por ejemplo si tengo 100 mg de etanol en un litro de agua, 100 ppm, y tengo un caudal de 1000 L por hora, de que tamaño debe ser mi filtro de carbón activado para poder adsorber esa cantidad de etanol durante un periodo de 10 días ?

    • Carbotecnia dice:

      Hola Francesco,
      El ejemplo no es muy bueno porque el etanol es un compuesto orgánico que el carbón activado no retiene con particular eficiencia, ya que es una molécula muy pequeña (masa molar de 46) y con cierta polaridad que le da el grupo alcohol (OH). Pero supongamos que requieren retener la misma concentración de benceno, que es una molécula muy adsorbible (masa molar de 78, nada de polaridad, además de que es una molécula cíclica y, por lo tanto, redondeada). Por cada gramo de benceno a retener, requiero 4 gramos de carbón activado. Es decir, el carbón activado “se gasta” a un ritmo de 4 gramos de carbón por cada gramo de benceno. Ya que la concentración de benceno es 100 mg/L y que el flujo de agua es de 1000 L/h, el flujo de benceno es de 100,000 mg/h, que es lo mismo que 100 g/h. Por lo tanto, el carbón se gasta a un ritmo de 400 g/h. En cuanto al volumen de carbón que debe tener la cama, debe ser tal que el TCCV (tiempo de contacto en cama vacía) sea de al menos 5 min. Por lo tanto, el volumen de la cama de carbón debe ser de (1000 L/h x 1h/60min x 5 min =) 83.3 L. Esto corresponde a alrededor de 42 kg de carbón activado. El carbón tendría que cambiarse cada (42000 g / 400 g/h =) 105 h (4.4 días de 24 h). Podemos observar que habría que cambiar el carbón muy seguido. Si quisiéramos que el carbón tenga mayor duración, habría que colocar una cama mayor. En el caso del ejemplo propuesto por el cliente, el consumo de carbón es muy grande porque la concentración de benceno es muy alta. El carbón activado es competitivo frente a otros métodos de separación (purificación) solamente cuando se quiere llevar la concentración de un compuesto covalente (no polar) de un nivel bajo a un nivel muy, muy bajo. 100 mg/L es una concentración muy alta. Saludos.

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