FILTRATION PAR LE CHARBON ACTIF

Les filtres à charbon actif ont une construction similaire à celle des filtres à sable, on dispose le charbon actif en lit et on filtre l'eau polluée. Ceux-ci sont utilisés pour filtrer la matière organique ou les métaux lourds (BTEX, PAK et chlorophénols). Le charbon actif doit être remplacé de façon régulière, il peut parfois être régénéré.



Quand utiliser l'adsorption?

L'adsorption est un traitement efficace pour enlever la matière organique, particulièrement quand la charge moléculaire est importante et la polarité est faible. Le charbon actif peut donc être utilisé pour enlever les phénols, les hydrocarbures saturés qui sont des molécules insolubles difficilement attaquables par l'ozone, les pesticides, les métaux lourds, les agents tensio-actifs...

L'adsorption est un processus où un solide est employé pour enlever une substance soluble de l'eau. Dans ce process, le charbon actif est le solide. Le charbon actif est produit spécifiquement pour couvrir une surface interne très grande (entre 500 et 1500 m2/g). Cette grande surface rend le charbon actif idéal pour l'adsorption. Il existe deux formes de charbons actifs: le charbon actif en poudre (PAC) et le charbon actif granulaire (GAC). Le GAC est, la plupart du temps, employé dans le traitement de l'eau, il peut adsorber les sustances solubles suivantes :

Adsorption des substances organiques et non polaires comme les huiles minérales, les BTEX, les poly-hydrocarbures aromatiques (PACs), les phénols (chlorure)

Adsorption de subtances halogénées : I, Br, Cl, H et F

Odeur

Goût

Levures

Divers produits de fermentation

Substances non polaires (non solubles dans l'eau)




Exemples d'application :


Traitement des eaux souterraines polluées

Traitement contre les micropolluants, adsorption des traces de certains métaux lourds

Rétention de chlore

Filtration fine pour piscines

Filtration finale pour le rejet d'effluents


Les performances des filtres à charbon actif dépendent de la température, ainsi que du composé à adsorber.

Pour les applications de traitement d'eau dans les procédés des industries alimentaires, la filtration au charbon actif est souvent accompagnée d'une désinfection UV.




Description du processus

L'eau est pompée dans une colonne qui contient du charbon actif, cette eau quitte la colonne à travers un système drainant. L'activité de la colonne de charbon actif dépend de la température et de la nature des substances. L'eau passe à travers la colonne continuellement, ce qui entraîne une accumulation des substances sur le filtre. Pour cette raison, le filtre a besoin d'être remplacé périodiquement. Un filtre utilisé peut être régénéré de différentes façons, le charbon granulaire peut être régénéré facilement en oxydant la matière organique. L'efficacité du charbon actif diminue alors de 5 à 10%. Une petite partie du charbon actif est détruite pendant le processus de régénération et doit être remplacée. Si vous travaillez avec différentes colonnes en série, vous pouvez vous assurer que vous n'aurez pas un épuisement total de votre système de purification.




Comment l'adsorption a-t-elle lieu ?

Il s'agit d'un transfert d'une phase liquide contenant l'adsorbat vers une phase solide avec rétention des solutés à la surface du charbon actif appelé adsorbant. L'adsorption peut être décomposée en quatre étapes:




Etape 1 Transfert de la particule Très rapide
Etape 2 Déplacement de l'eau liée jusqu'à être en contact du charbon Rapide
Etape 3 Diffusion à l'intérieur du charbon sous l'influence du gradient de concentration. Lente
Etape 4 Adsorption dans une micropore Très rapide


Le niveau d'activité de l'adsorption est basé sur la concentration de la substance dans l'eau, la température et la polarité de la substance. Une substance polaire (soluble dans l'eau) ne peut pas ou est très mal supprimée par le charbon actif, alors qu'une substance non polaire peut être totalement supprimée par le charbon actif. L'adsorption est moins efficace contre les solvants polaires et les composés chlorés avec une faible charge moléculaire. L'adsorption des composés ionisés est faible.Toute sorte de charbon a sa propre isotherme d'adsorption (voir figure 1 ci-dessous) et dans le traitement de l'eau cette isoterme est défini par la fonction de Freundlich.

La fonction de Freundlich est la suivante :
x/m : substance adsorbée par gramme de charbon actif; Ce : différence de concentrations (entre initiale et finale); Kf,n : constantes spécifiques

La deuxième courbe de charbon actif (voir figure 2 ci-dessous) montre l'épuisement d'un filtre. Normallement nous plaçons une unité de désinfection UV après une colonne de charbon actif.




Quelle est la différence entre l'adsorption et l'absorption?

Quand une substance est attachée à une surface, cela s'appelle l'adsorption. Dans ce cas, la substance est attachée à la surface interne du charbon actif. Quand une substance est absorbée dans un milieu différent ou un gaz pris dans une solution, cela s'appelle l'absorption.








Facteurs qui influencent l'exécution du charbon actif dans l'eau:

Le type de composé à supprimer (les composés qui ont un poids moléculaire élevé et une faible solubilité sont mieux adsorbés)

La concentration du composé à supprimer (plus la concentration est élevée, plus la consommation de charbon est grande)

La présence d'autres composés organiques qui vont être en concurrence avec les sites d'adsorption disponibles

Le pH du flot d'eau (par exemple, les composées acides sont mieux détruits à pH faible)



D'après cela, nous pouvons classer quelques produits chimiques avec leur probabilité d'être efficacement adsorbé par le charbon actif dans l'eau.

1- Produits chimiques avec une très grande probabilité d'être adsorbés par le charbon actif

2,4 D
Alachlore
Aldrine
Anthracène
Atrazine
Azinphos-éthyle
Bentazone
Biphényl
2.2-Bipyridine
Bis(2-Ethylhexyl)Phthalate
Bromacil
Bromodichlorométhane
P-Bromophénol
Butylbenzène
Hypochlorite de calcium
Carbofurane
Chlore
Dioxyde de chlore
Chlorobenzène
4-Chloro-2-nitrotoluène
2-Chlorophénol
Chlorotoluène
Chrysène
m-Crésol
Cyanazine
Cyclohexane
DDT
Déïsopropyltatrazine
Désethylatrazine
O-Déméton
n-dibutylphthalate
1,2-Dichlorobenzène
1,3-Dichlorobenzène
1,4-Dichlorobenzène
2,4-Dichlorocrésol
2,5-Dichlorophénol
3,6-Dichlorophénol
2,4-Dichlorophénoxy
Dieldrine
Diéthylphthalate
2,4-Dinitrocrésol
2,4-Dinitrotoluène
2,6-Dinitrotoluène
Diuron
Endosulfane
Endrine
Ethylbenzène
Hezachlorobenzène
Hezachlorobutadiène
Hexane
Isodrine
Isooctane
Isoproturon
Lindane
Linuron
Malathion
MCPA
Mecoprop
Metazachlore
2-Méthyl benzènamine
Méthylnaphtalène
2-Méthylbutane
Monuron
Naphtalène
Nitrobenzène
m-Nitrophénol
o-Nitrophénol
p-Nitrophénol
Ozone
Parathion
Pentachlorophénol
Propazine
Simazine
Terbutryne
Tétrachloroéthylène
Triclopyre
1,3,5-Triméthylbenzène
m-Xylène
o-Xylène
p-Xylène
2,4-Xylénol



2- Produits chimiques avec une grande probabilité d'être adsorbés par le charbon actif

Aniline
Benzène
Alcool de benzyl
Acide benzoïque
Bis(2-chloroéthyl)ether
Bromodichlorométhane
Bromoforme
Tétrachlorure de carbone
1-Chloropropane
Chlorotoluron
Dibromo-3-chloropropane
Dibromochlorométhane
1,1-Dichloroéthylène
cis-1,2-Dichloroéthylène
trans-1,2-Dichloroéthylène
1,2-Dichloropropane
Ethylène
Hydroquinone
Cétone Isobutylique Méthylique
4-Méthylbenzènamine
1-Pentanol
Phénol
Phénylanaline
Acide O-Phthalique
Styrène
1,1,2,2-Tétrachloroéthane
Toluène
1,1,1-Trichloroéthane
Trichloroéthylène
Acétate de vinyle




3- Produits chimiques avec une probabilité modérée d'être adsorbés par le charbon actif*

Acide acétique
Acrylamide
Chloroéthane
Chloroforme
1,1-Dichloroèthane
1,2-Dichloroèthane
1,3-Dichloropropène
Dikegulac
Diméthoate
Acétate éthylique
Ether éthylique
Fréon 11
Fréon 113
Fréon 12
Glyphosate
Imazypur
Méthyonine
Ether Méthylique-tert-butylique
Cétone éthylique méthylique
Pyridine
1,1,2-Trichloroéthane
Chlorure de vinyle



*(Pour ces produits chimiques, le charbon actif n'est efficace que dans certains cas)



4- Produits chimiques pour qui le charbon actif n'est pas efficace.

Cependant il peut être viable dans certains cas comme de faibles débits ou de faibles concentrations.

Acétone
Acétonitryle
Acrylonitryle
Diméthylformaldéhyde
1,4-Dioxane
Alcool isopropylique
Chlorure de méthyl
Chlorure de méthylène
1-Propanol
Propionitryle
Propylène
Tétrahydrofurane
Urée





Facteurs qui influencent l'exécution du charbon actif dans l'air

Type de composés à supprimer: en général, les composés avec un grand poids moléculaire, une basses pression de vapeur, un point de fusion élevé et un indice de réfraction élevé sont les mieux adsorbés

Concentration : Plus la concentration est élevée, pus la consommation de charbon est grande

Température : Plus la température est basse, meilleure est la capacité d'adsorption

Pression : Plus la pression est élevée, meilleure est la capacité d'adsorption

Humidité : Plus l'humidité est faible, meilleure est la capacité d'adsorption



Si vous voulez savoir si un certain composé chimique peut-être efficacement éliminé dans l'air par le charbon actif, contactez-nous.




Source:
http://www.lenntech.com/fran%E7ais/adsorption.htm

En cherchant bien, j' ai fini par trouver ce vendeur:
http://www.filtractif.com/Aquariums/produits.html


Il propose du charbon actif 100% végétal en granulés, d'origine noix de coco, par sacs de 25 kg pour le traitement de l'eau et de l'air :





Descriptif:
Deux granulométries disponibles: (0,85 à 1,4mm) ou (1,4 à 3,3mm)

Ce charbon actif de très haute qualité, est utilisé pour la filtration de l'eau comme de l'air. En traitement d'eau potable, il éliminera les traces de chlore, ainsi que le gout désagréable de l'eau de votre réseau. Utilisé en pisciculture, il protégera votre bassin d'éventuelles contaminations chimiques, et limitera le jaunissement de votre eau.

En filtration d'air, il captera les vapeurs de solvant et de chlore.


Prix TTC: 149,50 €


http://www.filtractif.com/Traitement_de_l_eau/Charbon_Actif_25_Kg.html


Je leur ai demandé le montant des frais de port; ils se montent à 29€90 en colissimo simple


25 kg, c'est énorme, mais, à plusieurs, c'est économique .
Je pense que 5 kg par foyer est largement suffisant (c'est même beaucoup si l'on ne s'en sert que pour la filtration de l'eau, mais on peut aussi envisager la fabrication de "masques respiratoires")


Sinon, ils vendent le même produit (je leur ai demandé si c'était le même, et ils m'ont dit que oui) pour les aquariums en pots de 1,4 kg environ:




Descriptif:
Deux granulométries disponibles: (0,85 à 1,4mm) ou (1,4 à 3,3mm)

Pour la santé de vos poissons et l'entretien de vos aquariums, utilisez ce charbon actif d’origine noix de coco (100% végétal).Produit de très haute qualité avec une surface spécifique très importante : 1500 m2 par grammes il assurera une captation optimale des traces d'hydrocarbures, produits chlorés et autres de médicaments en excès dans votre eau.... Ce produit est déjà largement utilisé en pisciculture et dans les plus grands aquariums européens dont celui de Monaco.
Charbon actif rincé à l’eau, PH 7 garanti, sans phosphates.

2,5 Litres = environ 1,4 Kg (dépend de la teneur en humidité aprés riçage et séchage)


Prix TTC: 18,90 €


http://www.filtractif.com/Aquariums/Charbon_Actif_Aquarium_2,5_L.html



Frais de port colissimo: 9,33 €.



En ce qui concerne la granulomètrie, ils m'ont dit que la plus fine était la plus performante, mais qu'il était difficile de trouver des grillages adaptés à cette taille.

Bon, pour l'instant, je n' ai trouvé que ça:


http://wiki.cannaweed.com/index.php/Fabrication_d'un_filtre_%C3%A0_charbon_simple

je ne vois pas trop pourquoi ils disent d'utiliser un ventilo de PC; si quelqu'un a une explication...



http://www.davidmanise.com/forum/index.php?topic=7285.0