img008

z liczb we wskaźniku FIBDM (klasa węgla aktywnego) zawiera się w przedziale od 0 do 9 i opisuje względną przydatność adsorbentu do adsorpcji danego adsorbatu wzorcowego. Klasy i odpowiadające im zakresy bezwzględnych wartości poszczególnych wskaźników przestawiono w tabeli 5.2. Wskaźnik FIBDM daje jedynie orientacyjną informację o danym węglu aktywnym. W przypadku konieczności określenia pojemności adsorpcyjnej węgli aktywnych wobec innych adsorba-tów, niezbędne jest przeprowadzenie testów laboratoryjnych.

Innymi ważnymi z aplikacyjnego punktu widzenia parametrami węgli aktywnych są [5]:

-    powierzchnia właściwa,

-    gęstość nasypowa (parametr niezbędny do wyznaczania objętości złoża),

-    odporność na ścieranie (czynnik bezpośrednio związany z żywotnością granulowanego adsorbentu),

-    wielkość ziaren adsorbentu (parametr, od którego zależą spadki ciśnienia w filtrach, sprawność filtracji, częstotliwość płukania złoża oraz szybkość osiągania równowagi adsorpcyjnej),

-    zawartość substancji nieorganicznych (popiołu) oraz pH wyciągu wodnego,

-    zawartość wilgoci,

-    temperatura zapłonu,

-    ocena możliwości samozapłonu.

Do światowych potentatów produkujących adsorbenty węglowe zalicza się firmy: NORIT, Calgon Carbon & Chenwiron, Takeda Chemical, Mindong Lianyi, Westvaco, Casitan, CECA [14], a krajowym producentem węgli aktywnych jest Gryfskand sp. z o.o. Niektóre parametry wybranych węgli aktywnych produkowanych w Polsce oraz w innych krajach, stosowanych w procesach uzdatniania wody przedstawiono w tabeli 5.3.

Ciekawym i stosunkowo nowym rodzajem adsorbentu węglowego są aktywne włókna węglowe (ang. Actwated Carbon Fibers - ACF) [15, 16] - materiał wykazujący wiele zalet w stosunku do GWA i PWA. Na szczególną uwagę zasługuje wyjątkowo duża szybkość adsorpcji na ACF, wynikająca z jednorodnej, mikroporowatej struktury. Aktywne włókna węglowe są uważane za bardzo dobry materiał do oczyszczania wody [17, 18, 19], o wysokiej selektywności w stosunku do lotnych związków organicznych [20]. Pomimo istotnych zalet, ACF nie znajduje szerszego zastosowania w przemysłowych procesach uzdatniania wody z powodu wysokiej ceny. ACF zawierające srebro bywają stosowane jako wypełnienie małych filtrów używanych u indywidualnych odbiorców [21].

5.3.2. ADSORBENTY NIEWĘGLOWE

Oprócz węgli aktywnych, potencjalnym materiałem mogącym znaleźć zastosowanie do uzdatniania wody są niektóre adsorbenty mineralne, jak np. żel krzemionkowy, tlenki metali (np. AI2O3), niektóre typy zeolitów, gliny [4, 22,23], oraz

Adsorbent	Powierzchnia właściwa [m^2/g]
MnCh	100-300
Krzemionka aktywowana	250
FeOOH	250-320
Al203	200-300

polimerowe i żywice syntetyczne. W porównaniu z węglem aktywnym, adsorbenty nieorganiczne charakteryzuje mniejsza wartość powierzchni właściwej (tabela 5.4).

Z powodu właściwości hydrofilowych (są to materiały polarne) i jonowymiennych, adsorbenty nieorganiczne w technologii uzdatniania wody mogą potencjalnie służyć do usuwania niektórych metali, fluoru oraz jonów amonowych. Warto dodać, że niektóre adsorbenty nieorganiczne, jak np. tlenki żelaza, wykazują znaczną adsorpcję materii organicznej [23], Ponieważ wyżej wymienione sorbenty nieorganiczne są wykorzystywane głównie w procesach wymiany jonowej, ich zastosowania w uzdatnianiu wody omówiono w rozdziale 6.

5.4. ADSORPCJA ZANIECZYSZCZEŃ WÓD NA WĘGLACH AKTYWNYCH

Adsorpcja na węglach aktywnych to efektywna ekonomicznie metoda, pozwalająca na długoterminowe oczyszczanie wody [24, 25]. W trakcie adsorpcji na węglu aktywnym cząsteczki adsorbatów dyfundują do porów adsorbentu i wiążą się z jego powierzchnią głównie siłami van der Waalsa (adsorpcja fizyczna). Właściwości chemiczne, w połączeniu z dużą powierzchnią właściwą i silnie rozwiniętą strukturą porowatą, czynią adsorbenty węglowe materiałem o wyjątkowo dużej zdolności adsorpcyjnej, stosowanym przede wszystkim w celu usuwania wielu różnych zanieczyszczeń organicznych [26, 27]. Efektywność adsorpcji uzależniona jest od wielu czynników, związanych zarówno z właściwościami adsorbentu, jak i adsorbatów, a także z parametrami wody (pH, temperatura).

5.4.1.    CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PRZEBIEG ADSORPCJI Z WODY

5.4.1.1.    CZYNNIKI ZALEŻNE OD ADSORBENTU

Właściwości węgli aktywnych dostępnych na rynku często znacznie się różnią, a zależą od warunków i technologii stosowanej do ich produkqi oraz od właściwości surowca (prekursora węgla). Różne właściwości węgli zazwyczaj przejawiają się w ich różnym zachowaniu w stosunku do konkretnych adsorbatów. Jednym z najważniejszych czynników wpływających na adsorpcję są właściwości fizyczne adsorbentu -wielkość ziaren, objętość porów, powierzchnia właściwa i rozkład wielkości porów (istotnie wpływający również na wielkość powierzchni właściwej).