1. Fyysinen muoto
Rakeinen aktiivihiili (GAC):
Rakeinen aktiivihiili (GAC) koostuu suuremmista, epäsäännöllisistä hiukkasista, joiden halkaisija on tyypillisesti 0,2 mm - 5 mm. Kunkin hiukkasen muoto ja koko voivat vaihdella, ja jotkut hiukkaset näyttävät sirpaloituneilta tai epäsäännöllisiltä. Nämä suuremmat hiukkaset mahdollistavat pidemmän kosketusajan veden tai ilman ja hiilen välillä, joten GAC on ihanteellinen jatkuviin suodatusprosesseihin, joissa tarvitaan hitaampaa suodatusta. Suurempi hiukkaskoko tarjoaa myös enemmän fyysistä vakautta, mikä estää hiiltä hajoamasta käytön aikana, mikä on ratkaisevan tärkeää suodatusjärjestelmän eheyden säilyttämiseksi.
GAC:n valmistusprosessi käsittää yleensä kaksi päävaihetta: hiiltymisen ja aktivoinnin. Ensin raaka-aine (kuten puu, kivihiili tai kookospähkinän kuoret) kuumennetaan korkeissa lämpötiloissa useimpien orgaanisten komponenttien poistamiseksi, minkä jälkeen aktivoidaan höyryllä tai hiilidioksidilla huokoisen rakenteen luomiseksi, jolla on suuri pinta-ala. Tuloksena oleva rakeinen hiili säilyttää nämä ominaisuudet, ja sen pinta-ala on suurempi, mikä parantaa sen adsorptioominaisuuksia, mikä tekee siitä tehokkaan epäpuhtauksien adsorboinnissa pidempään.
Suuremman hiukkaskoonsa ansiosta GAC soveltuu parhaiten pidempään kosketusaikoja vaativiin sovelluksiin, kuten kunnallisiin vedenkäsittely- tai ilmanpuhdistusjärjestelmiin. Sen fyysinen rakenne tekee siitä kestävämmän tukkeutumista ja mahdollistaa sen tehokkaan toiminnan pitkiä aikoja, minkä vuoksi se valitaan usein pitkäaikaisiin tai jatkuviin suodatusprosesseihin.
Jauhemainen aktiivihiili (PAC):
Jauhemainen aktiivihiili (PAC) koostuu paljon pienemmistä hienoista hiukkasista, joiden halkaisija on tyypillisesti alle 0,1 mm. Hienoilla hiukkasilla on suurempi pinta-ala verrattuna GAC:iin, mikä mahdollistaa PAC:n imeytymisen epäpuhtauksiin nopeasti. Tämä pieni hiukkaskoko tarkoittaa kuitenkin myös sitä, että PAC voi tukkia suodatusjärjestelmiä helpommin, ja sitä käytetään tyypillisesti panosprosesseissa, joissa hiili lisätään veteen tai ilmaan ja poistetaan sitten lyhyen ajan kuluttua.
PAC:n valmistusprosessi on samanlainen kuin GAC:n valmistusprosessi, johon liittyy hiiltymistä ja aktivointia, mutta PAC-hiukkaset ovat paljon hienompia, mikä johtaa suurempaan pinta-alaan tilavuusyksikköä kohti. Tämä suuri pinta-ala antaa PAC:lle kyvyn adsorboida suurempia määriä epäpuhtauksia lyhyemmässä ajassa, mikä tekee siitä ihanteellisen nopeaan adsorptioon tilanteissa, joissa tarvitaan nopeaa epäpuhtauksien poistamista.
Hiukkasten hienosta luonteesta johtuen PAC on tehokkaampi sieppaamaan epäpuhtaudet nopeasti, mikä tekee siitä hyödyllisen hätä- tai tilapäisiin suodatustarpeisiin. Pienet hiukkaset tarkoittavat kuitenkin myös sitä, että PAC ei sovellu jatkuvaan käyttöön tai pitkäaikaisiin suodatusjärjestelmiin, koska hiukkasia on vaikea regeneroida tai käyttää uudelleen tehokkaasti.
2. Pinta-ala ja adsorptiotehokkuus
Rakeinen aktiivihiili (GAC):
Vaikka GAC:lla on suhteellisen suuri pinta-ala, se on pienempi tilavuusyksikköä kohti kuin PAC. GAC:n suurempi hiukkaskoko tarjoaa pidemmän kosketusajan veden tai ilman kanssa, mikä on välttämätöntä epäpuhtauksien tehokkaalle adsorptiolle pitkiä aikoja. GAC on ihanteellinen prosesseihin, joissa epäpuhtaudet ovat läsnä pienempinä pitoisuuksina ja vaativat pitkäaikaista altistumista hiilelle tehokkaan poistamisen vuoksi.
Sovelluksissa, kuten vedenkäsittelyssä ja ilmanpuhdistuksessa, GAC sijoitetaan tyypillisesti kolonniin tai petiin, jonka läpi vesi tai ilma virtaa kontrolloidulla nopeudella. Nesteen kulkiessa GAC-kerroksen läpi epäpuhtaudet tarttuvat vähitellen hiilihiukkasten pintaan, kunnes hiilen adsorptiokyky on lopussa. Pidennetty kosketusaika sallii GAC:n poistaa laajan kirjon epäpuhtauksia, mukaan lukien kloori, haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) ja muut liuenneet kemikaalit.
Vaikka GAC on tehokas jatkuvassa suodatusprosesseissa, sen adsorptiokapasiteetti ei ole yhtä suuri kuin PAC tilanteissa, joissa vaaditaan nopeaa epäpuhtauksien poistamista. Esimerkiksi GAC ei ehkä ole yhtä tehokas poistamaan pieniä molekyylejä tai saasteita, jotka vaativat nopeampaa adsorptiota, koska suuremmat hiukkaset eivät tarjoa samaa välitöntä kosketusta kontaminanttien kanssa.
Jauhemainen aktiivihiili (PAC):
PAC:lla on huomattavasti suurempi pinta-ala tilavuusyksikköä kohti verrattuna GAC:iin, mikä tarkoittaa, että sillä on suurempi kyky adsorboida epäpuhtauksia lyhyemmässä ajassa. Tämä tekee PAC:sta erittäin tehokkaan tilanteissa, joissa epäpuhtauksien nopea poistaminen on välttämätöntä, kuten jätevesien käsittelyssä tai hätätilanteissa, joissa epäpuhtaudet ovat suuria pitoisuuksia ja ne on poistettava nopeasti.
PAC:n suuren pinta-alan ansiosta se adsorboi epäpuhtauksia paljon nopeammin kuin GAC, mikä tekee siitä ihanteellisen panosprosesseihin tai tilanteisiin, joissa epäpuhtaudet on poistettava nopeasti. Esimerkiksi PAC:ta käytetään usein kloorin, väriaineiden ja orgaanisten yhdisteiden nopeaan poistoon juomavedestä ja jäteveden käsittelystä. Näissä tapauksissa PAC voi käsitellä suuria määriä vettä lyhyessä ajassa.
Vaikka PAC on tehokkaampi nopean adsorption suhteen, sen hieno hiukkaskoko tarkoittaa myös, että se voi tukkia suodatusjärjestelmiä helpommin. Tämä luo haasteita suodatuksen ja regeneroinnin kannalta. Lisäksi, koska PAC:tä ei yleensä käytetä uudelleen, se on vaihdettava usein, mikä voi lisätä käyttökustannuksia.
3. Sovellukset
Rakeinen aktiivihiili (GAC):
GAC:ta käytetään laajalti jatkuvissa suodatusjärjestelmissä, erityisesti vedenkäsittelyssä ja ilmanpuhdistuksessa, jossa sitä käytetään pitkäaikaiseen suodatukseen. Yleisiä sovelluksia ovat:
Juomaveden käsittely: GAC:tä käytetään yleisesti kunnallisissa vedenkäsittelylaitoksissa orgaanisten epäpuhtauksien, kloorin, makujen, hajujen ja joidenkin myrkyllisten aineiden poistamiseen. Sen suuri hiukkaskoko mahdollistaa hitaamman ja kontrolloidumman suodatuksen, mikä on tärkeää suurten vesimäärien käsittelyssä.
Jätevedenkäsittely: GAC:tä käytetään teollisuuden jätevedenpuhdistamoissa liuenneiden orgaanisten yhdisteiden, raskasmetallien ja muiden epäpuhtauksien poistamiseen. Näissä järjestelmissä GAC sijoitetaan tyypillisesti kiinteisiin tai leijupetiin, joiden läpi jätevesi virtaa, mikä varmistaa tehokkaan adsorption pitkällä aikavälillä.
Ilmanpuhdistus: GAC:tä käytetään laajalti ilmansuodatusjärjestelmissä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC), hajujen ja kemiallisten epäpuhtauksien poistamiseen teollisuuden poistoilmasta sekä kotitalouksien ilmanpuhdistimissa. Se on erityisen tehokas hajuaineiden ja haitallisten kaasujen poistamisessa ilmasta.
GAC:n ensisijainen etu on sen pitkäikäisyys ja kyky regeneroitua, mikä tekee siitä ihanteellisen jatkuvaan suodatusjärjestelmiin, joissa tarvitaan pidempää kosketusaikaa tehokkaaseen epäpuhtauksien poistamiseen. Sitä käytetään yleisesti suurissa järjestelmissä, joissa pitkäaikainen toiminta ja kustannustehokkuus ovat tärkeitä.
Jauhemainen aktiivihiili (PAC):
PAC:ta käytetään tyypillisesti eräprosesseissa tai sovelluksissa, jotka vaativat nopeaa epäpuhtauksien poistoa. Yleisiä sovelluksia ovat:
Juomavesi ja jäteveden käsittely: PAC:tä lisätään usein veteen tai jäteveteen flokkulanttina orgaanisten yhdisteiden, väriaineiden, kloorin ja hajujen poistamiseksi. Kun PAC on sekoitettu veteen ja adsorboi epäpuhtaudet, se poistetaan tyypillisesti sedimentoimalla tai suodattamalla.
Elintarvike- ja juomateollisuus: PAC:tä käytetään elintarvikkeiden jalostuksessa, erityisesti juomien valmistuksessa, poistamaan väriaineita, epäpuhtauksia ja hajuja. Sitä käytetään yleisesti oluen, mehun ja virvoitusjuomien valmistuksessa puhtauden ja selkeyden varmistamiseksi.
Teollisuuskaasun käsittely: PAC:tä käytetään myös teollisuuskaasun käsittelysovelluksissa VOC-yhdisteiden, kaasujen ja hajujen poistamiseen ilmapäästöistä. Se on erityisen hyödyllinen sovelluksissa, joissa on tarve käsitellä suuria ilmamääriä lyhyessä ajassa.
Pienen hiukkaskoon ja korkean adsorptiotehokkuuden ansiosta PAC on ihanteellinen erähoitoihin tai hätätilanteisiin. Se voi imeä nopeasti suuria määriä epäpuhtauksia, mutta se ei sovellu jatkuvaan käyttöön, koska hienojakoisia hiukkasia on vaikea regeneroida ja ne on vaihdettava usein.
