La Water Quality Research Foundation (WQRF) organizó el cuarto y último seminario web de la Serie de Escuelas de Verano de programación educativa gratuita de este año sobre temas candentes en la industria. El tema de este mes es Tratamiento de PFAS con carbón activado granular (GAC): de los fundamentos a los resultados.

La sesión estuvo dirigida por Daniel McGervey de Calgon Carbon. McGervey es ingeniero de aplicaciones en la unidad de Drinking Water Solutions y se unió a la empresa en 2022. Obtuvo una licenciatura en ingeniería química de la Universidad Penn State.

Los fundamentos del carbono

McGervey comenzó la presentación definiendo el GAC como un medio filtrante fabricado a partir de materias primas ricas en carbono como el carbón bituminoso, el coco y la madera. Los contaminantes son adsorbidos y retenidos en el GAC mediante fuerzas electrostáticas que los unen a la superficie. El carbón activado se puede utilizar en formas como gránulos, polvos o bolitas y es un recurso semirrenovable. También se puede reactivar y reutilizar en determinadas condiciones.

“Un puñado de GAC”, dijo McGervey, “tiene la superficie de un campo de fútbol”.

La EPA recomienda GAC como una tecnología capaz de eliminar múltiples contaminantes simultáneamente, como sustancias perfluoroalquiladas (PFAS), así como productos farmacéuticos y de cuidado personal (PCPP), pesticidas, cloraminas y más. Su gran superficie lo hace eficaz como método de eliminación con parámetros de diseño adecuados.

Diseño de soluciones

McGervey explicó las diferentes composiciones estructurales del GAC en función de sus materiales de partida. El tamaño de los poros en la superficie del GAC determinará la eficacia y el rango de capacidades de adsorción. Estos poros se dividen en poros de transporte y poros de adsorción. Los poros de transporte permiten que un contaminante ingrese y permanezca móvil en la estructura, mientras que los poros de adsorción capturan y retienen el contaminante recolectado.

McGervey comparó las funciones de estos dos poros con las calles y estacionamientos donde los contaminantes pueden “navegar” y “estacionarse”. También señaló que es fundamental elegir el GAC adecuado para su aplicación particular, “especialmente para las PFAS”.

McGervey destacó que las materias primas utilizadas para GAC ​​tienen diferencias naturales en la estructura de los poros que pueden afectar el rendimiento. Algunos ejemplos que dio son los siguientes:

• Madera: Gran cantidad de poros de transporte, baja cantidad de poros de adsorción
• Coco: Baja cantidad de poros de transporte, alta cantidad de poros de adsorción
• Carbón Bituminoso: Gran cantidad de poros de transporte, gran cantidad de poros de adsorción

También mencionó que la diferencia en las impurezas de las cenizas, la densidad y la abrasión de las materias primas influyen en la capacidad de adsorción y la cinética involucrada en el uso.

Reaglomeración del GAC

Mcgervey continuó explicando los beneficios de la reaglomeración con GAC, que agrega los pasos adicionales de pulverización y aglomeración al proceso de activación directa. Citó los beneficios de los productos reaglomerados, incluidas estructuras de soporte superiores, uniformidad en el rendimiento de los gránulos y mayor consistencia en la calidad del producto. Posteriormente citó datos recopilados de un estudio piloto que mostró la eficacia del GAC reaglomerado en comparación con otros productos de activación directa.

“Si hay diferencias en las impurezas de los materiales de partida”, dijo, “no se verán tantas en el proceso de reaglomeración”.

Mencionó parámetros esenciales para diseñar soluciones de tratamiento, que incluían el tiempo de contacto del lecho vacío (EBCT), que es el tiempo necesario para ciclar un volumen de agua igual al volumen ocupado por los medios en un recipiente, y las tasas de carga hidráulica (HLR), la velocidad del flujo volumétrico.  McGervey afirmó que los diferentes objetivos de los productos de punto de entrada (POE) y punto de uso (POU) pueden diseñarse para diferentes objetivos EBCT y HLR.

McGervey también cubrió el proceso de reactivación del GAC, en el que los medios utilizados pueden encontrar una nueva vida mediante la regeneración como nuevos medios en aplicaciones industriales.

Una grabación completa de este seminario web está disponible aquí.