Filtro de carbón activado comercial — Eliminación de cloro, sabor y olor

El carbón activado es un adsorbente poroso fabricado a partir de carbón mineral, cáscara de coco, madera o cáscara de frutos secos. Su superficie interna es muy grande —normalmente 500–1,500 m² por gramo— y las moléculas disueltas se adhieren a esa superficie al pasar el agua por el lecho. Un filtro de carbón comercial elimina cloro libre, cloramina (más lentamente), compuestos de sabor y olor, color, sustancias húmicas, algunos pesticidas y disolventes, y ozono. No elimina sales disueltas, dureza, nitrato, fluoruro ni microorganismos.

La filtración con carbón es una etapa de afino y protección, no un tratamiento completo. Se coloca después de la filtración con arena, porque la turbiedad ciega el carbón y acorta su vida útil, y antes de descalcificadores, membranas de ósmosis inversa o unidades UV, porque elimina los oxidantes que las dañan. En plantas de agua potable mejora el sabor y elimina el cloro aplicado aguas arriba; en agua de proceso protege membranas, resina de intercambio iónico y superficies de acero inoxidable.

El carbón no está diseñado como filtro de partículas. La turbiedad, el óxido y el hierro precipitado recubren los granos y bloquean los poros, por lo que en la mayoría de los diseños un filtro de arena o un cartucho precede al lecho. El carbón también favorece el crecimiento bacteriano una vez ha adsorbido materia orgánica, y por eso el retrolavado, la desinfección y una barrera aguas abajo forman parte de un diseño de agua potable.

El carbón activado granular (GAC) se contiene en una carcasa de presión y el agua tratada fluye a través de él. Es la opción estándar para la decloración continua, el control de sabor y olor y el pretratamiento de ósmosis inversa, porque el lecho se puede retrolavar y el carbón se puede sustituir con independencia del resto de la planta. El carbón activado en polvo (PAC) se dosifica como lechada en el agua, se mezcla y se elimina después por coagulación, sedimentación o filtración.

El PAC conviene para problemas estacionales —una floración de algas, un episodio temporal de sabor— porque puede añadirse solo cuando hace falta y no requiere carcasa. Es menos eficiente por kilogramo, produce lodos y no se puede regenerar en el sitio. Los cartuchos de bloque de carbón son una tercera opción para caudales pequeños, equipos de punto de uso y afino después de un lecho de GAC; no resultan prácticos en plantas grandes por la frecuencia de sustitución y la caída de presión.

Las membranas de ósmosis inversa de poliamida sufren el ataque del cloro libre y otros oxidantes. El daño no es reversible: el rechazo de sales cae y el elemento debe sustituirse. La mayoría de los fabricantes de membranas fijan un máximo de 0.1 ppm de cloro libre en la entrada, y muchos especifican cero. Un filtro de carbón antes de la RO elimina el cloro del agua municipal; la dosificación de bisulfito de sodio es la alternativa cuando el carbón no resulta práctico o cuando hay cloramina en concentración elevada.

El carbón también protege la RO del ensuciamiento orgánico. Los ácidos húmicos, los aceites y algunos tensoactivos se adsorben en la superficie de la membrana y elevan la presión diferencial; eliminarlos aguas arriba reduce el SDI y prolonga los intervalos de limpieza. Tras el carbón debe colocarse un filtro de cartucho de 5 µm para retener los finos de carbón. Vigile el cloro libre o el ORP después del lecho de carbón, no antes, y sustituya el carbón por penetración y no solo por fecha fija.

Los lechos de carbón funcionan en un intervalo amplio de pH, pero adsorben con mayor eficacia cerca de la neutralidad; un pH muy alto o muy bajo cambia la carga de la superficie del carbón y la especiación del contaminante. La temperatura del agua afecta a la cinética, y el agua fría necesita más tiempo de contacto. La turbiedad debe ser baja —un filtro de arena o un cartucho antes del carbón es lo habitual— porque las partículas recubren el carbón y crean una fuente de alimento para las bacterias. Se emplean carcasas de acero inoxidable o FRP, con una capa de grava de soporte y un sistema de distribución que evite la formación de canales.

Diseñe la carcasa para el caudal de retrolavado, no solo para el de servicio, y deje altura libre suficiente para la expansión del lecho. Instale tomas de muestra antes y después del lecho, un manómetro diferencial y un desagüe dimensionado para el retrolavado. En el pretratamiento de RO, la salida del carbón debe vigilarse de forma continua para cloro libre u ORP, con alarma y parada automática si se supera el valor de consigna.