Tratamento de água - processo de filtração com carvão ativado

1. O que é filtração com carbono?

A unidade de filtração de carvão ativado para uso farmacêutico geralmente é projetada no processo de pré-tratamento, sendo instalada após o processo de amaciamento, antes da água entrar na unidade de tratamento de água por osmose reversa, destilação por compressão de vapor ou de múltiplos efeitos. O filtro é geralmente feito de aço inoxidável, e o meio filtrante de carvão ativado consiste em partículas de carbono de diversos tamanhos, variando de 10 a 50 mesh. As partículas de carvão ativado são feitas de cascas de coco, geralmente queimadas em atmosfera contendo nitrogênio ou outros gases inertes, em condições anaeróbicas. Em seguida, esse carvão é ativado por vapor ou por métodos químicos. Na ativação por vapor, o carvão é aquecido a 750-950°C na presença de vapor. O carvão ativado por vapor possui poros muito finos, ideais para adsorver componentes da água. Na ativação química, o carvão é misturado com pasta de cloreto de zinco e aquecido a 600-800°C. O carvão ativado quimicamente possui poros maiores, sendo ideal para adsorver moléculas maiores na água.

2. Por que instalar um sistema de filtragem de carbono?

Tudo começa com a remoção do cloro e da cloramina. Bactérias ou microrganismos são os principais fatores a serem considerados no processo de tratamento de água para a indústria farmacêutica, e a unidade de pré-tratamento do sistema de água não é exceção. No entanto, o cloro inibe os microrganismos e representa dois riscos principais para os equipamentos da unidade de tratamento subsequente:

1. Erosão das membranas de osmose reversa (OR). A unidade de tratamento de água da Pharmacopoeia utiliza membranas de OR, que são materiais semipermeáveis ​​muito finos que atuam como filtros. Essa membrana é sensível ao cloro. Com o tempo, o cloro pode degradar a membrana, comprometendo sua capacidade de filtração.

2. Perigoso para o tratamento de hemodiálise. O cloro oxida os glóbulos vermelhos, assim como faz com as moléculas bacterianas. Quando as células são oxidadas, o potássio em seu interior é liberado. O potássio torna o sangue avermelhado – ele é usado em injeções letais para parar o coração, e é por isso que a água utilizada na hemodiálise precisa ser filtrada. Portanto, a água produzida com níveis excessivos de cloro representa um risco para a segurança do paciente.

É evidente que o cloro ou as cloraminas precisam ser removidos da água, e a remoção do cloro ou das cloraminas visa prevenir a degradação da membrana ou a corrosão sob tensão causada pelo cloro no sistema de osmose reversa, o que garante a estabilidade contínua da unidade de filtração por membrana no tratamento final e, ao mesmo tempo, atende aos requisitos da farmacopeia para o uso final da água, incluindo o cloro.

3. O papel da filtração por carbono

1. Descloração

Os filtros de água com carvão ativado granular são eficazes na remoção do cloro livre. As partículas de carvão reduzem o ácido hipocloroso (HOCl) a íons cloreto. Com o tempo, a reação de degradação dos íons cloreto leva à formação de novos íons de carbono, as cloraminas, resultando em uma concentração residual de cloro na água filtrada por carvão ativado de no máximo 0,1 ppm.

2. Remover a cloramina

A monocloramina, em particular, não é bem absorvida pelo organismo. As reações com carvão ativado não ocorrem com tanta facilidade. O carvão ativado catalítico pode proporcionar uma taxa de reação mais rápida do que o carvão vegetal tradicional.

3. Adsorção física

O carvão ativado também possui função de adsorção física, podendo adsorver matéria orgânica, odor de água, coloides e pigmentos.

4. Quais fatores afetam a eficiência da filtração por carvão ativado?

Fatores como o tempo de contato entre a água e o leito de carvão ativado, a concentração de poluentes, a temperatura e o pH da água afetam a eficiência de filtração do filtro de carvão. Em altas temperaturas, os filtros de carvão ativado não são tão eficazes quanto em baixas temperaturas. O pH da água também afeta a adsorção de poluentes. Ao aumentarmos o pH em uma unidade a partir de 7, precisamos aumentar a superfície do carvão ativado em 20%.

5. Método de desinfecção

O filtro de carvão ativado também é uma unidade potencial de contaminação microbiana, o que pode estar relacionado à possibilidade de "carvão ativado regenerado de casca de coco" no material filtrante. Materiais filtrantes de baixa qualidade têm maior probabilidade de causar infecções bacterianas em larga escala após a adsorção e saturação. Portanto, o filtro de carvão ativado deve ser projetado com função de desinfecção a vapor, e a desinfecção do leito de carvão por vapor cíclico pode evitar que os microrganismos excedam os padrões do filtro de carvão nesta província.

6. Substituição do material filtrante

A substituição preventiva do meio filtrante também é uma atividade fundamental para manter a estabilidade da qualidade da água pré-tratada. O valor de adsorção de iodo é um dos parâmetros importantes na indústria para avaliar a capacidade de adsorção do carvão ativado. Um alto valor de adsorção de iodo ajuda a prolongar o tempo de vida útil do carvão ativado de casca de coco. Em circunstâncias normais, o valor de adsorção de iodo do carvão ativado de casca de coco novo não deve ser inferior a 1000 mg/g e deve ser sempre superior a 500 mg/g durante o período de funcionamento. A substituição regular do meio filtrante de carvão ativado com base em dados de qualidade da água é uma atividade importante para manter a qualidade da água. Empresas qualificadas podem determinar a capacidade de adsorção do carvão ativado de casca de coco medindo regularmente seu valor de adsorção de iodo e usar esse valor para determinar o momento ideal para a substituição.