Charbon actif (AC) est un matériau de carbone poreux avec une surface extrêmement élevée et un spectre de micro/méso-pores. Dans l'eau industrielle, c'est le média de choix pour éliminer le chlore/la chloramine, les odeurs, le goût, la couleur et de nombreux composés organiques dissous (par exemple, les pesticides, les détergents, les THM). Il est également utilisé en amont de l'osmose inverse pour protéger les membranes et le polissage en aval. Ce guide explique le fonctionnement du charbon actif, les matériaux qui le composent. types et le produit formulairesLa taxonomie de base a été adaptée à vos notes chinoises. La taxonomie de base est adaptée de vos notes chinoises.
1) Qu'est-ce que le charbon actif et comment fonctionne-t-il ?
Le charbon actif est produit en carbonisant une matière première appropriée puis en l'"activant" (vapeur/activation chimique) pour créer une structure très poreuse. Les mécanismes d'élimination comprennent adsorption physique (forces de van der Waals, remplissage des pores) et adsorption/catalyse chimique (par exemple, déchloration et décomposition de la chloramine). Une plus grande surface et une distribution adéquate de la taille des pores déterminent la capacité et la cinétique.
- Idéal pour : chlore libre/chloramine, goût et odeur, couleur, nombreux composés organiques, oxydants résiduels, certains complexes de métaux lourds.
- Pas pour : TDS/sels, dureté, nitrate seul, et la plupart des minéraux dissous (coupler avec RO/IX si nécessaire).
2) Types de matériaux (matières premières) du charbon actif
La matière première contrôle la dureté, la distribution des pores et les ions traces. Choisissez en fonction de la chimie de l'eau et de l'utilisation mécanique.
| Type | Notes et propriétés | Utilisation typique |
|---|---|---|
| Coquille de noix de coco (coco) / coquille de noix | Dure, à micropores élevés ; excellente pour le chlore et les matières organiques ; courante dans le prétraitement des eaux potables et de l'osmose inverse. | Lits GAC et blocs CTO pour la protection de l'eau potable et de l'osmose inverse. |
| A base de charbon | Robustes, pores micro/méso équilibrés ; bonne hydraulique pour les grands filtres ; qualité variable selon les mines. | Filtres GAC municipaux/industriels, service EBCT de grande envergure. |
| A base de bois | Plus de méso/macropores ; cinétique plus rapide pour les matières organiques plus grosses et les corps colorés. | Élimination de la couleur et du tanin, matières organiques spéciales. |
| Ostéosynthèse | Chimie de surface du phosphate de calcium ; utilisation de niche pour certains métaux/fluorure. | Polissage spécial si spécifié. |
| Carbone imprégné d'argent | Lenteur de l'agriculture+ libération pour la bio-suppression ; il faut contrôler la migration de l'argent par rapport aux limites locales. | Point d'utilisation ou conditions à risque microbien (vérifier la conformité). |
3) Formes de produits à base de charbon actif : CAG, PAC, ACF et CTO
CAG - Charbon actif en grainsNorme industrielle pour les lits fixes. La taille des mailles équilibre la cinétique par rapport à la perte de charge ; 10-24 mailles pour les grandes cuves, 16-32 mailles pour les filtres compacts. Lavable à contre-courant ; peut être réactivé ou réalimenté.PAC - Charbon actif en poudrePoudre fine dosée sous forme de boue ou utilisée dans des cartouches. Bon pour les charges de choc et les pics de couleur ; ne peut pas être lavé à contre-courant en tant que lit.ACF - Fibre de carbone activéSurface très élevée et transfert de masse rapide dans des modules minces ; coût et risque biologique plus élevés ; utilisés lorsque la vitesse de réaction est importante.CTO - Bloc de carbone (fritté)Extrudé/sintégré avec un liant ; assure l'adsorption plus une filtration nominale (≈3-20 μm). Capacité inférieure à celle du CAG ; compact et pratique pour les systèmes POU/POE.
Les déclarations relatives aux cartouches doivent respecter des normes de produit reconnues, telles que Directives NSF/ANSI 42/53.
4) Quelle est la place du charbon actif dans la chaîne de traitement ?
- Prétraitement RO : déchloration et réduction des matières organiques pour protéger les membranes ; généralement après la filtration multimédia et avant les cartouches fines/RO.
- Post-traitement/polissage : contrôle du goût, de l'odeur et de la couleur en aval du dessalage.
- Cas particuliers : Dosage des PAC dans les bassins d'égalisation pour les substances organiques transitoires ; couplage avec l'oxydation/KDF en amont lorsque cela est spécifié.
5) Les éléments essentiels du dimensionnement des filtres à CAG
- EBCT (temps de contact avec le lit vide) : 5-10 min pour les tâches liées au chlore et à la chloramine ; 10-20 min lorsque les matières organiques dissoutes dominent (vérification spécifique au projet requise).
- Hydraulique : concevoir des taux d'entretien/de lavage à contre-courant selon l'OEM ; viser une expansion du lit de 30-50% dans le lavage à contre-courant (en fonction de la température).
- Maillage et perte de charge : les granulés plus petits améliorent la cinétique mais augmentent le ΔP et le risque d'entraînement des fines - faire correspondre les drains souterrains et les filtres.
- Instrumentation : chlore libre (ou ORP), ΔP, débit, COT/couleur périodiques de l'influent/effluent ; orifices d'échantillonnage et drains pour l'entretien.
- Changement/répétition : sur la base d'une percée (par exemple, fuite de chlore libre, augmentation du COT/de la couleur) ou d'un ΔP excessif ; conserver une base de référence et une capacité d'évolution.
Pour connaître le contexte de la conception des CAG dans le traitement de l'eau potable, voir le site Web de la Commission européenne. Ressources en eau potable de l'EPA.
6) Risques, hygiène et mesures de contrôle
- La bio-croissance : Le CAG peut abriter des microbes. Contrôlez-les avec des programmes d'assainissement à l'eau chaude/chimique, des UV après le CAG lorsque cela est autorisé, et des routines de lavage à contre-courant correctes.
- Sécurité de la déchloration : assurer l'élimination complète avant l'OI pour éviter l'oxydation de la membrane ; vérifier à l'aide d'analyseurs en ligne.
- Risque lié aux nitrites : dans les aliments contenant de l'ammoniac, surveiller les nitrites après le CAG ; ajouter des UV ou un polissage spécifique si nécessaire.
- Catégories d'argent : confirmer la libération d'argent par rapport aux limites réglementaires locales ; effectuer un rinçage de mise en service et conserver les enregistrements.
Pour les limites applicables à l'eau potable et le contexte de mise en conformité, se référer à la Lignes directrices de l'OMS relatives à la qualité de l'eau de boisson.
7) GAC vs PAC vs ACF vs CTO - comparaison rapide
| Formulaire | Points forts | Limites | Meilleure utilisation |
|---|---|---|---|
| GAC | Rebed/backwashable ; grand débit ; fort pour le chlore et beaucoup de matières organiques | Nécessite des réservoirs et des installations sanitaires ; risque biologique en l'absence de gestion | Filtres de prétraitement et de polissage RO |
| PAC | Réponse rapide ; bon pour les chocs | Manipulation/réglage ; pas de lit fixe | Pics de couleur, traitement par lots, situations d'urgence |
| ACF | Cinétique très rapide ; modules minces | Coût plus élevé ; bio-risque | Modules compacts, polissage à réponse rapide |
| Bloc CTO | Compact ; adsorption + filtration nominale | Adsorption plus faible que le CAG ; colmatage plus rapide que le PP | Cartouches POU/POE, petits systèmes |
8) Liste de contrôle des achats (nomenclature) et accessoires recommandés
- Réservoirs sous pression (FRP/SS) dimensionnés pour l'EBCT et le lavage à contre-courant ; sous-drain/crépines adaptés à la taille des mailles.
- Charbon actif (qualité et maillage selon les spécifications) ; orifices d'échantillonnage et voyants.
- Débitmètres, jauges ΔP, analyseur de chlore libre ou ORP ; contrôle du COT/de la couleur selon les besoins.
- Désinfection en aval et filtres à cartouche et pompes doseuses.
- Pour les réservoirs et le matériel hygiénique, voir produits en acier inoxydable.
9) FAQ
Le charbon actif élimine-t-il le TDS ?
Non. Charbon actif adsorbe les matières organiques et les oxydants, mais pas les sels dissous ni la dureté - à associer à l'OI/IX pour le dessalage.
Qu'est-ce qui est meilleur pour l'eau potable : la noix de coco ou le charbon ?
Les deux sont performants. La noix de coco offre souvent un volume de micropores plus important pour les filtres compacts ; les qualités de charbon offrent une hydraulique robuste pour les lits de grande taille. Choisissez en fonction de la composition chimique de l'eau et de l'objectif de l'EBCT.
Comment savoir quand changer de carbone ?
Suivre la percée (par exemple, le chlore libre à la sortie, l'augmentation de la couleur/du COT) et le ΔP. Toujours établir une tendance en fonction du débit et de la température.
Le charbon actif peut-il engendrer des bactéries ?
Oui, s'il n'y a pas de gestion. Utiliser des cycles d'assainissement, des UV après le CAG le cas échéant, et un lavage à contre-courant correct. Surveiller les nitrites en présence d'ammoniaque.
10) Prochaines étapes
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