Antracite - Propriedades e Aplicações
O que é antracite?
A antracite é uma forma de carvão que é densamente embalada e tem um alto teor de carbono, relativamente poucas impurezas e o segundo maior teor calorífico de qualquer tipo de carvão, com apenas grafite vencendo-o. A antracite não é descrita como carvão betuminoso, pelo que não contém níveis elevados de substâncias orgânicas voláteis ou oleosas. Os principais usos da antracite no setor industrial incluem a produção de energia, bem como os campos de metalurgia e purificação de água, além de uma presença crescente no espaço de materiais refratários.
Representando apenas um por cento de todo o carvão do mundo, a antracite é extraída em escala em apenas um número seleto de países, como China (o maior produtor mundial), Rússia, Vietnã, Canadá, África do Sul e Estados Unidos. A antracite pode muitas vezes ser distinguida de outros tipos de carvão devido à sua aparência semi-metálica que reflete a luz de forma semelhante ao jato mineralóide (e outra ignição), uma substância usada em produtos de joalharia.
O elevado teor de carbono da antracite torna-a
particularmente adequada para filtração
.
Propriedades físicas da antracite
Cor Preto
Densidade aparente seca 800 kg m-3
Gravidade específica 1,6 ± 0,05 g cm-3
Tamanho efetivo 1,2 - 2,4 mm
Coeficiente de Uniformidade 1,5 - 1,7
Índice de Trabalho de Obrigações 20 - 22 kWh T-1 (BBH)
Antracite como um mecanismo de filtração de água
Como funciona um filtro de mídia como a antracite?
Os meios filtrantes de carvão antracite e outros trabalham através de uma combinação de composição química, bem como usando as leis da gravidade e da física para purificar a água contaminada.
Um meio filtrante é qualquer tipo de substância - como cascalho triturado, areia, antracite ou mesmo vidro - que atua como uma peneira da qual os sólidos são removidos. Quanto mais fino for o grão do seu meio filtrante, mais granular ele pode obter na remoção dessas impurezas. Enquanto um pequeno tamanho de partícula de filtro de antracite resultará em melhor filtração de contaminantes menores, esses tamanhos pequenos podem ser facilmente compactados em um leito mais sólido, o que pode levar a situações de sobrepressão. Isto pode ser evitado através da utilização de partículas de antracite de tamanho correto, de um caudal/pressão de funcionamento adequado e de um programa de retrolavagem bem abastecido para libertar contaminantes do leito do filtro.
Como as substâncias podem se dissolver facilmente na água, mas não se dissolvem completamente, as substâncias que não são completamente dissolvidas na água podem ser "capturadas" no meio filtrante com apenas a água passando no final do filtro.
Não é difícil imaginar que os filtros de antracite têm inúmeras utilizações no mundo moderno, desde a gestão do escoamento de uma tempestade até à manutenção da água limpa e potável. É esta última preocupação que faz com que os tratamentos de água antracite ganhem força em muitas partes áridas do mundo, onde o acesso à água doce é limitado e o recurso em si é escasso. Na verdade, fornecedores de meios filtrantes de antracite em todo o mundo estão pressionando-o como uma solução para muitas crises hídricas iminentes em diferentes locais do mundo.
A única questão é: os meios filtrantes de tratamento de água antracite são eficazes na remoção das impurezas encontradas na água do mar que são miríades e microscópicas?
Desempenho, Características Operacionais E Retrolavagem
Em comparação com a areia, a antracite é mais tolerante a maiores taxas de fluxo operacional e taxas de retrolavagem. Estas são características importantes quando grandes volumes de líquido devem ser purificados. Em tamanhos de grãos de 1,4 a 2,5 mm, taxas de retrolavagem de 55 a 60 m3 h-1 podem ser alcançadas a 20 °C. Essas altas taxas de retrolavagem são uma prova da capacidade da antracite terrestre de ser um executor confiável em filtragem, com apenas um tempo de inatividade mínimo. Além disso, a dureza superior da antracite significa que a abrasão física é minimizada e, portanto, a vida útil do filtro é ainda mais prolongada.
Dessalinização
O uso de antracite para filtração de água é eficaz na remoção de impurezas em água salgada?
Embora haja poucas dúvidas sobre a eficácia da antracite como filtro, não é a única opção quando se trata de dessalinização. Muitos sistemas industriais de purificação de água, sejam eles de dessalinização ou outros, dependem da antracite como meio de filtração. Não só é um meio eficaz para a dessalinização, mas está performativamente a par com a argila expandida processada (outro material popular no espaço de dessalinização).
Pesquisas ao longo da costa do norte da Grécia mostraram que, em uma comparação direta da filtração usando antracite e usando argila expandida de processo, em todos os cenários, os dois meios tiveram um desempenho de filtração quase idêntico, com um ótimo desempenho de filtração alcançado nos meses de verão devido ao que foi atribuído a maiores agregações de material causadas por temperaturas mais quentes.
As únicas diferenças de desempenho decorreram do material coagulante utilizado em cada cenário.
Como os métodos de tratamento de água antracite funcionam com água salgada
Como as impurezas na água salgada são realmente minúsculas, meios filtrantes como a antracite geralmente trabalham em conjunto com uma substância coagulante para um ótimo desempenho e filtração da água.
Os coagulantes são substâncias químicas que ajudam na criação dos chamados agregados ou aglomerados de impurezas que são maiores em soma do que em suas partes. Quando um coagulante ajuda a criar agregados maiores, isso torna as impurezas mais fáceis de remover para meios filtrantes como areia e antracite.
Olhando de uma forma diferente: o uso de coagulantes com antracite torna a antracite mais eficaz na remoção das impurezas da água salgada, aumentando o seu peso e área de superfície. Os resultados da pesquisa mostram que não só o tratamento da água antracite foi eficaz na dessalinização em uma ampla gama de ambientes de desempenho (temperatura, etc.), mas também que foi comparável ao material argiloso na construção de resistência à água ou o que é chamado de cabeça hidrostática.
O processo começa com um processo de pré-tratamento, que é onde a água do mar não tratada ou "crua" é extraída e as algas e materiais orgânicos são removidos da água. Isto é conseguido bombeando a água do mar bruta para tanques de filtro multimídia que consistem em uma camada de antracite, areia e, em seguida, cascalho no fundo. A água se move do topo do tanque para fora através do fundo, passando pelas camadas de antracite, areia e cascalho enquanto faz isso. O líquido resultante é em grande parte livre de contaminantes, incluindo todos na escala macro, neste momento.
A água salgada tratada que resulta deste processo passa depois por outro tratamento que é frequentemente chamado de microfiltração. O que a microfiltração se refere é a remoção de pequena matéria na água do mar tratada. Neste ponto, a água está pronta para um processo conhecido como osmose inversa, conforme detalhado abaixo.
Deve-se notar que os coagulantes não são usados antes de todos os exemplos de osmose inversa (RO). Os filtros de antracite, mais aprofundados abaixo, com areia fazem parte do tratamento pré-RO, sem o qual o processo de RO seria ineficiente.
Propostos como uma solução para o problema de que 4 bilhões de pessoas - ou quase metade da população mundial - terão falta de água potável até 2030, os fornecedores de meios filtrantes de antracite trabalharão em conjunto com outros, como areia e cascalho, apresentando uma entre muitas soluções possíveis para esse problema. Dada a sua eficácia demonstrada nesta área, espera-se que a utilização de métodos de tratamento de água com antracite cresça nas próximas décadas.
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