Der Adsorptionsprozess besteht aus der Aufnahme löslicher Substanzen an der Oberfläche eines Feststoffs. Ein grundlegender Parameter hierfür ist die spezifische Oberfläche des Feststoffs, da die zu entfernende lösliche Verbindung auf seiner Oberfläche konzentriert werden muss. Der Bedarf an verbesserter Wasserqualität führt dazu, dass diese Behandlung boomt. Sie gilt als Veredelungsbehandlung und wird daher am Ende der gängigsten Behandlungssysteme angewendet, insbesondere nach einer biologischen Behandlung.
Faktoren, die die Adsorption beeinflussen:
- Löslichkeit: Weniger Löslichkeit, bessere Adsorption.
- Molekularstruktur: Je verzweigter, desto bessere Adsorption.
- Molekulargewicht: Große Moleküle, bessere Adsorption.
- Probleme der inneren Diffusion können den Standard verändern.
- Polarität: Weniger Polarität, bessere Adsorption.
- Sättigungsgrad: Ungesättigt, bessere Adsorption.
Der universell im Wasserbehandlungsprozess eingesetzte Feststoff ist Aktivkohle, obwohl in den letzten Jahren verschiedene Feststoffe entwickelt wurden, die die Eigenschaften von Aktivkohle in bestimmten Anwendungen verbessern.
Es gibt zwei traditionelle Arten der Verwendung von Aktivkohle, mit unterschiedlichen Eigenschaften und in verschiedenen Anwendungen:
Granulierte Aktivkohle (GAC). Normalerweise wird eine Säule als Kontaktmittel zwischen dem zu behandelnden Wasser und der Aktivkohle verwendet, wobei das Wasser durch den unteren Teil eintritt und nach oben steigt. In diesem Fall ist die Partikelgröße größer als bei der anderen Variante. Sie wird normalerweise verwendet, um Spurelemente zu entfernen, insbesondere organische Spurelemente, die im Wasser vorhanden sein können und die üblicherweise eine biologische Behandlung überstanden haben. Trotz ihrer geringen Konzentration verleihen diese Elemente dem Wasser oft einen schlechten Geruch, Farbe oder Geschmack.
Pulverförmige Aktivkohle (PAC). Diese Art von Kohle wird normalerweise in biologischen Prozessen verwendet, wenn das Wasser organische Elemente enthält, die toxisch sein können. Sie wird auch üblicherweise dem zu behandelnden Wasser zugesetzt, und nach einer bestimmten Kontaktzeit, normalerweise mit Rühren, werden die Partikel zur Vorabscheidung sedimentiert. Diese Vorgänge werden üblicherweise intermittierend durchgeführt.
Die Wirtschaftlichkeit dieses Prozesses hängt von der Existenz eines effizienten Verfahrens zur Regeneration des Feststoffs ab, sobald seine Adsorptionskapazität erschöpft ist. Die GAC regeneriert sich leicht durch Oxidation der organischen Substanz und anschließende Entfernung der Oberfläche des Feststoffs in einem Ofen. Die Eigenschaften der Aktivkohle verschlechtern sich, weshalb es notwendig ist, in jedem Zyklus einen Teil davon mit frischer Kohle aufzufüllen. Andererseits ist die Regeneration von PAC schwieriger, aber auch die Herstellung einfacher.
Die Kosten sind ein wichtiger Faktor bei der Wahl des Adsorbens. Alternativen zur Aktivkohle sind Zeolithe, Tone (Montmorillonit, Sepiolith, Bentonit usw.), die sogenannten kostengünstigen Adsorbentien, die zum großen Teil aus festen organischen Rückständen stammen. Kürzlich wurden Derivate von Polysacchariden (Biopolymere, die aus Stärke gewonnen werden) entwickelt.
Es gibt ein breites Anwendungsspektrum für die Adsorption, von einer Vielzahl organischer Substanzen (Farbstoffe, Phenol, Mercaptane usw.) bis hin zu Schwermetallen in allen Oxidationsstufen.