Filtro de carvão ativado comercial — remoção de cloro, gosto e odor

O carvão ativado é um adsorvente poroso produzido a partir de carvão mineral, casca de coco, madeira ou cascas de frutos. Sua área superficial interna é muito grande — tipicamente 500–1,500 m² por grama — e as moléculas dissolvidas aderem a essa superfície à medida que a água passa pelo leito. Um filtro de carvão ativado comercial remove cloro livre, cloramina (mais lentamente), compostos responsáveis por gosto e odor, cor, substâncias húmicas, alguns pesticidas e solventes, além de ozônio. Não remove sais dissolvidos, dureza, nitrato, fluoreto nem microrganismos.

A filtração com carvão é uma etapa de polimento e proteção, não um tratamento completo. É instalada após a filtração de areia, porque a turbidez obstrui o carvão e encurta sua vida útil, e antes de amaciadores, membranas de osmose reversa ou unidades UV, porque remove os oxidantes que danificam esses equipamentos. Em plantas de água potável, melhora o gosto e remove o cloro aplicado a montante; em água de processo, protege membranas, resina de troca iônica e superfícies de aço inoxidável.

O carvão não é projetado como filtro de partículas. Turbidez, ferrugem e ferro precipitado revestem os grãos e bloqueiam os poros, por isso um filtro de areia ou um filtro de cartucho precede o leito na maioria dos projetos. O carvão também favorece o crescimento bacteriano depois de adsorver matéria orgânica, o que explica por que a retrolavagem, a desinfecção e uma barreira a jusante fazem parte de um projeto de água potável.

O carvão ativado granular (GAC) fica em um vaso de pressão pelo qual a água tratada passa. É a escolha padrão para descloração contínua, controle de gosto e odor e pré-tratamento de RO, pois o leito pode ser retrolavado e o carvão substituído independentemente do restante da planta. O carvão ativado em pó (PAC) é dosado na água como suspensão, misturado e depois removido por coagulação, sedimentação ou filtração.

O PAC é adequado para problemas sazonais — uma proliferação de algas, um episódio temporário de gosto — porque pode ser dosado apenas quando necessário e não exige vaso. É menos eficiente por quilograma, gera lodo e não pode ser regenerado no local. Os cartuchos de bloco de carvão são uma terceira opção para pequenas vazões, unidades no ponto de uso e polimento após um leito de GAC; não são práticos em plantas grandes devido à frequência de troca e à perda de carga.

As membranas de osmose reversa em poliamida são atacadas por cloro livre e outros oxidantes. O dano não é reversível: a rejeição de sais cai e o elemento precisa ser substituído. A maioria dos fabricantes de membranas define no máximo 0.1 ppm de cloro livre na entrada, e muitos exigem zero. Um filtro de carvão antes da osmose reversa remove o cloro da água municipal; a dosagem de bissulfito de sódio é a alternativa quando o carvão não é viável ou quando há cloramina em alta concentração.

O carvão também protege a osmose reversa do fouling orgânico. Ácidos húmicos, óleos e alguns tensoativos adsorvem na superfície da membrana e elevam a pressão diferencial; removê-los a montante reduz o SDI e prolonga os intervalos de limpeza. O carvão deve ser seguido por um filtro de cartucho de 5 µm para reter finos de carvão. Monitore cloro livre ou ORP após o leito de carvão, não antes, e substitua o carvão na passagem, não apenas em uma data fixa.

Os leitos de carvão operam em ampla faixa de pH, mas adsorvem com mais eficiência próximo do neutro; pH muito alto ou muito baixo altera a carga da superfície do carvão e a especiação do contaminante. A temperatura da água afeta a cinética, e a água fria exige tempo de contato maior. A turbidez deve ser baixa — um filtro de areia ou de cartucho antes do carvão é padrão — porque as partículas revestem o carvão e criam fonte de alimento para bactérias. São usados vasos de aço inoxidável ou FRP, com camada de suporte de cascalho e sistema de distribuição que evite canais preferenciais.

Dimensione o vaso para a vazão de retrolavagem, não apenas para a vazão de serviço, e deixe folga suficiente para a expansão do leito. Preveja pontos de amostragem antes e depois do leito, um manômetro diferencial e um dreno dimensionado para a retrolavagem. No pré-tratamento de osmose reversa, a saída do carvão deve ser monitorada continuamente para cloro livre ou ORP, com alarme e desligamento automático se o setpoint for excedido.