Adsorbimento

Che cos'è?

adsorbimento è una reazione eterogenea in cui le molecole di gas vengono trattenute su una superficie solida o liquida (adsorbente indicato anche come setaccio molecolare) che preferisce composti specifici ad altri e quindi li rimuove dai flussi effluenti (Figura 1). Quando la superficie ha assorbito il più possibile, il contenuto adsorbito viene desorbito come parte della rigenerazione dell'adsorbente. Quando vengono desorbiti, i contaminanti sono solitamente a una concentrazione più elevata e possono essere recuperati o smaltiti.

Gli adsorbenti tipici includono (EIPPCB; 2016):

carbone attivo granulare (GAC), l'adsorbente più comune con un ampio intervallo di efficienza e non limitato a composti polari o non polari; Il GAC può essere impregnato, ad esempio, con ossidanti come il permanganato di potassio;
zeoliti, proprietà dipendenti dalla loro fabbricazione, funzionando come semplici setacci molecolari, scambiatori ionici selettivi o adsorbitori idrofobici di VOC;
particelle polimeriche macroporose, che vengono utilizzati come granuli o perline, senza essere altamente selettivi rispetto ai VOC;
gel di silice;
silicati di sodio-alluminio.

I principali tipi di sistemi di adsorbimento sono:

adsorbimento a letto fisso;
adsorbimento a letto fluido;
adsorbimento continuo a letto mobile;
adsorbimento a variazione di pressione (PSA).

I sistemi di adsorbimento più comuni per il controllo degli odori sono i letti fissi (Figura 2).

Figura 1. Schema del sistema di adsorbimento del carbone attivo

Figura 2. Esempi di colonne letto fisse: in serie (sinistra) e in parallelo (destra)

Design, manutenzione ed efficienza

Poiché tutti i processi di adsorbimento sono esotermici, provocano un aumento della temperatura, che non è desiderabile per l'adsorbimento di composti organici. Il carbonio oi metalli su GAC così come le zeoliti possono catalizzare l'ossidazione di alcuni composti quando l'adsorbente è caldo, provocando incendi del letto che consumano anche parte o tutto il GAC, ma non la zeolite. Questo è un pericolo quando si adsorbono determinati idrocarburi (come chetoni o composti attivi comparabili) a temperature ambiente vicine a quelle che causano l'ossidazione del composto organico. Un tale incendio del letto GAC può alterare la dimensione dei pori del resto del letto o ossidare il letto in cenere, che è un incidente grave che può bruciare l'intera struttura. Questi incendi possono essere soppressi mediante umidificazione dell'aria e raffreddamento intenzionale del GAC.

Il monitoraggio della temperatura dell'uscita del gas dell'adsorbitore GAC è necessario per prevenire il rischio di incendio. Un'altra misura importante è la caduta di pressione attraverso il letto adsorbente. Attraverso il letto, la pressione dovrebbe rimanere approssimativamente costante. Dovrebbe esserci un allarme per l'alta pressione.

applicabilità

Tabella 1 mostra i limiti applicativi e le restrizioni associate all'adsorbimento (adattato da EIPPCB, 2016, Tabella 3.166).

Tabella 1. Limiti applicativi e restrizioni associati all'adsorbimento.

Problema	GAC	Le zeoliti
Flusso di gas (Nm³/ H)	100-100000	<100000
Temperatura (° C)	15-80 (idealmente circa 20)	<250
Pressione (MPa)	0.1-2	atmosferico
Caduta di pressione (mbar)	da 10 a 50	NI
Concentrazione di odore (ou_E/m³)	5000-100000	NI
Contenuto di polvere (mg/Nm³)	Bassa concentrazione per prevenire l'ostruzione	Bassa concentrazione per prevenire l'ostruzione
Umidità relativa del gas di scarico	massimo 70%	NI

NI = nessuna informazione disponibile

Riferimenti

EIPPCB (2016). Documento di riferimento sulle migliori tecniche disponibili (BAT) per i sistemi comuni di trattamento/gestione delle acque reflue e dei gas di scarico nel settore chimico. Rapporto sulla scienza per le politiche del JRC.