Il processo di adsorbimento consiste nella cattura di sostanze solubili sulla superficie di un solido. Un parametro fondamentale in questo caso sarà la superficie specifica del solido, dato che il composto solubile da eliminare deve concentrarsi sulla sua superficie. La necessità di una maggiore qualità delle acque sta facendo sì che questo trattamento sia in crescita. È considerato un trattamento di rifinitura, e quindi alla fine dei sistemi di trattamento più usuali, specialmente dopo un trattamento biologico.
Fattori che influenzano l’adsorbimento:
• Solubilità: Minore solubilità, migliore adsorbimento.
• Struttura molecolare: Più ramificata, migliore adsorbimento.
• Peso molecolare: Molecole grandi, migliore adsorbimento.
• Problemi di diffusione interna, possono alterare la norma.
• Polarità: Minore polarità, migliore adsorbimento.
• Grado di saturazione: Insaturi, migliore adsorbimento.
Il solido universalmente utilizzato nel trattamento delle acque è il carbone attivo, anche se negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi materiali solidi che migliorano, in alcune applicazioni, le proprietà del carbone attivo.
Ci sono due forme classiche di utilizzo del carbone attivo, con proprietà diverse e impiegandolo in applicazioni differenti:
Carbone attivo granulare (GAC). Solitamente si utilizza una colonna come mezzo di contatto tra l’acqua da trattare e il carbone attivo, in cui l’acqua entra dalla parte inferiore e risale verso la superiore. La dimensione delle particelle in questo caso è maggiore rispetto all’altro tipo. Viene solitamente impiegato per eliminare elementi traccia, specialmente organici, che possono essere presenti nell’acqua e che abitualmente hanno resistito a un trattamento biologico. Sono elementi che, nonostante la loro piccola concentrazione, spesso conferiscono cattivo odore, colore o sapore all’acqua.
Carbone attivo in polvere (CAP). Questo tipo di carbone viene solitamente utilizzato in processi biologici, quando l’acqua contiene elementi organici che possono risultare tossici. Viene anche aggiunto all’acqua da trattare e, dopo un tempo di contatto, normalmente con agitazione, si lascia sedimentare le particelle per la loro separazione preliminare. Sono operazioni generalmente svolte in modo discontinuo.
La fattibilità economica di questo processo dipende dall’esistenza di un mezzo efficace di rigenerazione del solido una volta esaurita la sua capacità di adsorbimento. Il GAC si rigenera facilmente mediante ossidazione della materia organica e successiva eliminazione dalla superficie del solido in un forno. Le proprietà del carbone attivo si deteriorano, quindi è necessario reintegrare parte di esso con carbone vergine in ogni ciclo. D’altra parte, il CAP è più difficile da rigenerare, ma è anche vero che è più facile da produrre.
Il costo è un parametro importante nella scelta dell’adsorbente. Alternative al carbone attivo sono le zeoliti, argille (montmorillonite, sepiolite, bentonite, ecc.), i cosiddetti adsorbenti a basso costo, provenienti in gran parte da rifiuti solidi organici. Recentemente si stanno sviluppando derivati dei polisaccaridi (biopolimeri derivati dall’amido).
Le applicazioni dell’operazione di adsorbimento sono ampie, da un vasto spettro di sostanze organiche (coloranti, fenolo, mercaptani, ecc.) fino ai metalli pesanti in tutti i loro stati di ossidazione.