En la filtración de agua, los cartuchos de carbón activado eliminan contaminantes e impurezas absorbiéndolos del agua. Debido a la gran superficie del carbón activado, contiene muchos poros pequeños que pueden atrapar compuestos orgánicos o volátiles. Los cartuchos de carbón activado en block son más eficientes que los filtros de carbón activado granular, porque los filtros de carbón en block son más densos, lo que ralentiza el paso del agua a través de ellos.

Métodos para la fabricación de cartuchos de carbón activado

Hay dos procesos principales utilizados para la fabricación del cartuchos de carbon activado, conocidos como extrusión y moldeo por compresión.

Extrusión

En el proceso de extrusión, se introduce una mezcla homogénea de carbono activado granular y aglutinante polimérico para formar un bloque poroso continuo con forma tubular. Luego, este bloque se tuerce hasta formar un tornillo sinfín fundiendo la mezcla y forzándola a pasar a través de una sección de matriz. Se aplica calor a la mezcla para hacer que el aglutinante se derrita. El tornillo en un barril empuja la mezcla plástica fuera de una matriz para darle forma. A continuación, se deja que los bloques se enfríen y se solidifiquen. Después, se cortan a la longitud adecuada para ensamblarlos en cartuchos de agua.

Moldeo por compresión

En este tipo de moldeo, la misma mezcla mencionada anteriormente se agrega a moldes individuales y se sinteriza a una temperatura inferior al punto de fusión del aglutinante. Este material se comprime a alta presión y se calienta hasta que finalmente se endurece. Al variar los tamaños de malla del carbón y del aglutinante, podemos crear diferentes cantidades de porosidad en los bloques de carbón, por lo que se clasifican por tamaño de micrones desde 0,5 micrones hasta 20 micrones.

Después de enfriarse, los bloques a veces se recortan antes de empaquetarlos en cartuchos de filtro. Al comparar los dos procesos, se deben considerar los pros y los contras de cada uno en términos de costos de fabricación.

El moldeo por compresión tiende a requerir más mano de obra y tiene un ritmo de producción más lento que la extrusión. Sin embargo, permite una selección más amplia de materiales aglutinantes termoplásticos, incluido el carbón en polvo fino, lo que da lugar a bloques que pueden soportar una mayor presión y garantizar un mejor rendimiento en el filtrado de agua. Además, el moldeo por compresión permite al fabricante ser más flexible a la hora de ofrecer bloques con dimensiones y características personalizadas.

La extrusión es más adecuada para reponer el inventario, ya que reduce el coste de los materiales y la producción. Tanto el moldeo por compresión como la extrusión producen bloques con propiedades similares. De cualquier manera, el propósito de los cartuchos de carbón activado es atraer contaminantes químicos con carga negativa.

Materiales fuente de carbón activado

El carbón activado se fabrica a partir de materiales carbonosos como el coco, el carbón y la madera. El material de origen utilizado para producir carbón activado tiene un gran impacto en la calidad y el rendimiento del bloque. Si bien los filtros de carbón activado a base de carbón y madera son más económicos en función de su calidad y caudal, los filtros a base de coco son la mejor opción para la purificación del agua. Los microporos del carbón activado a base de coco son más pequeños que los del carbón activado elaborado a partir de carbón o madera y, por lo tanto, atrapan mejor los contaminantes.

En un artículo de 2014 titulado ‘Un estudio de la cáscara de coco: carbón activado para filtración y su comparación
con la filtración con arena’, el Centro de Investigación Basha informó lo siguiente:

Los carbones activados producidos a partir de cáscaras de coco suelen tener una estructura de poros más compacta y microporosa que sus homólogos a base de carbón. Esto se debe a la estructura de poros inherente de la cáscara de coco como materia prima en comparación con los carbones como materia prima. Esta microporosidad es adecuada para determinadas aplicaciones en las que se utiliza los filtros de carbón activado.

Además, los carbones a base de cáscara de coco tienden a ser más duros, más resistentes a la abrasión y con menor contenido de cenizas que los carbones a base de carbón de calidades similares. La principal ventaja del carbón activado de cáscara de coco es que es un material excelente para aplicaciones que requieren la eliminación de sabor, olor y sustancias químicas orgánicas disueltas del agua con presencia de partículas suspendidas. Además, su estructura de poros equilibrada proporciona un rango de adsorción más eficiente y confiere un alto “pulido” al agua filtrada.

Propiedades físicas del carbón activado

Contenido de cenizas:

En el carbón activado a base de carbón y madera, el contenido de cenizas puede estar entre el 10 y el 15 %, mientras que en los filtros de coco estará entre el 3 y el 5 %. Como la presencia de cenizas reduce la actividad general del carbón activado, cuanto menor sea el contenido de cenizas, mejor será el producto.

Dureza y densidad:

El carbón activado a base de coco tiene mayor densidad, lo que proporciona una mayor actividad de volumen y es más duro, lo que le da mejor resistencia al desgaste.

Durabilidad:

Los atributos de dureza y densidad del carbón activado de cáscara de coco le confieren una mayor longevidad.