| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Filtrasorb® 400, aktiv kul til rensning af MTBE-forurenet grundvand - detailundersøgelse

2 Aktiv-kul

I det følgende gives først en kort gennemgang af en række generelle forhold omkring aktiv-kul, hvorefter der gives en uddybende gennemgang af den nærmere undersøgte type aktiv-kul, Filtrasorb^® 400. Afsnittet bygger i store træk på uddrag af (Miljøstyrelsen, 2002).

Under gennemgangen af Filtrasorb^® 400 fokuseres der på specielle forhold omkring denne type aktiv-kul og der gives en kort opsummering af de overordnede resultater opnået i (Miljøstyrelsen, 2002) samt en sammenligning med tilsvarende resultater fra litteraturen.

2.1 Generelt om aktiv-kul

Råmateriale

De mest anvendte råmaterialer til de typer aktiv-kul, der anvendes i forbindelse med grundvandsrensning er træ, brunkul, kokosnøddeskaller og bitumen, hvoraf især de to sidste har fundet vid udbredelse. Af andre anvendte råmaterialer kan nævnes uld, tørv, olie og polyacrylonitril (Miljøstyrelsen, 1998). Det primære grundlag for valget af råmateriale er, at det skal have et højt indhold af kulstof.

Aktivering

Fremstillingsprocessen fra råmateriale til aktiv-kul sker over en neddeling/knusning og partikelstørrelsesopdeling af råmaterialet samt en bagnings- og aktiveringsproces, hvorunder kullenes porestruktur og høje overfladeareal dannes (Chemviron, 1992). Bagning og aktivering handler essentielt om at oxidere og strippe råmaterialerne for alle "flygtige" stoffer og efterlade et kulstof-skelet med en tilpas mængde og sammensætning af store og mellemstore transportporer samt små højaktive porer (Chemviron, 1992). Aktiveringen kan ske som en højtemperatur (800 - 1.000°C) dampaktivering eller en kemisk aktivering.

Egenskaber

Egenskaberne for det færdige produkt afhænger således dels af råmaterialet og dels af aktiveringsprocessen, idet kombinationen af disse faktorer er afgørende for kullenes kemiske og fysiske struktur.

Overfladeareal

Da adsorptionen til aktiv-kul er relateret til kullenes ydre og indre overflader, er en væsentlig parameter kullenes samlede overfladeareal, der er meget højt. I litteraturen anføres det, at overfladearealerne for aktiv-kul ligger på mellem 400 og 1.800 m²/g, afhængigt af råmateriale og aktiveringsmetode (Miljøstyrelsen, 1998). Typiske værdier ligger på omkring 1.000 m²/g.

Porestørrelser

Kullenes fordeling af det totale porehulrum på forskellige porestørrelser samt det absolutte antal af mikroporer har ligeledes betydning for sorptionskapaciteten. Mikroporerne spiller en central rolle, da størstedelen af det totale overfladeareal og de største adsorptionsenergier knytter sig til disse. Følgende definition følges ved opdeling af porehulrummet i størrelseskategorier:

	Makroporer, ækvivalente porediametre > 50 nm.
	Mesoporer, ækvivalente porediametre mellem 2 og 50 nm.
	Mikroporer, ækvivalente porediametre < 2 nm.

Form

Aktiv-kul sælges i en række forskellige former, der egner sig til forskellige anvendelser: pulver, granulat, piller og fibre. Indenfor grundvandsrensning er det stort set udelukkende den granulerede form, der anvendes. Den typisk anvendte forkortelse for granuleret aktiv-kul er GAC (Granular Activated Carbon).

Regenerering

Når kapaciteten af de aktive kul er blevet opbrugt er der mulighed for at regenerere dem, dvs. fjerne de adsorberede forureningskomponenter hvorved kullene genvinder deres sorptionskapacitet. Regenereringen sker typisk i en ovn ved mere end 800°C og kan i princippet foretages on-site.

On-site regenerering

On-site regenerering er ikke almindeligt forekommende, da de høje temperaturer stiller store krav til anlæggets konstruktion og da der stilles krav til effektiv og dokumenteret destruktion af forureningskomponenterne. I praksis sker regenereringen således ofte i store centrale anlæg. Hvis transportafstandene til regenereringsanlægget er for store bortskaffes de udtjente kul typisk ved forbrænding i centrale forbrændingsanlæg eller ved deponering, hvilket typisk er tilfældet under danske forhold.

Regenerering og MTBE

Da aktiv-kul typisk taber noget af deres sorptionskapacitet ved regenerering, og da kravene til f.eks. drikkevands indhold af forureningskomponenter typisk er meget stringente, er det tvivlsomt om regenerering kan benyttes når der er tale om svagt adsorberende stoffer som MTBE (NWRI, 2000).

2.2 Filtrasorb^® 400

Producent, forhandler og pris

Filtrasorb^® 400 produceres i Europa af Chemviron Carbon, et datterselskab af Calgon Carbon, USA og forhandles i Danmark af Flemming Zwicky Aps., København. Filtrasorb^® 400 kan i Danmark leveres til ca. 22 kr./kg (eksklusiv moms og fragt).

Produktion

Der anvendes bitumen som råmateriale ved produktionen af Filtrasorb^® 400. I forhold til den generelle beskrivelse af fremstillingsmetoden for aktiv-kul kan det bemærkes, at Filtrasorb^® 400 ikke direkte nedknuses fra råmaterialet til den ønskede granulatstørrelse, men at råmaterialet først pulveriseres og agglomereres, hvorefter det behandles som angivet i den generelle beskrivelse (www.chemvironcarbon.com). Fordelen ved indføjelse af pulverisering og agglomerering i produktionsprocessen er dels, at der opnås større produkthomogenitet og dels, at der formentlig blotlægges nogle sorptionssites som ellers ville være utilgængelige (Zwicky, 2001).

Porestørrelsesfordeling

For Filtrasorb^® 400, der har et totalt intrapartikulært porehulrum på ca. 0,6 cm³/g, er fordelingen af porestørrelserne (makro-, meso- og mikroporer) på hhv. 7, 15 og 78% af det totale porehulrum (Parker, 1995).

Referenceprodukt

Filtrasorb^® 400 er nok en af de mest anvendte typer aktiv-kul til rensning af grundvand, hvorfor produktet ofte indgår som referenceprodukt i sammenlignende studier af sorptionsprodukter; selv studier foretaget af producenter af alternative sorptionsmaterialer.

Der er i (Miljøstyrelsen, 2002) foretaget en teknisk og økonomisk sammenligning mellem Filtrasorb^® 400 og 15 alternative sorptionsmaterialer; 6 kultyper, 7 syntetiske produkter og 2 naturfiberprodukter. Alle de testede kultyper og 2 af de testede syntetiske produkter, dvs. i alt 8 produkter, vurderedes at være teknisk egnede til on-site rensning af MTBE-forurenet grundvand. Selvom to af de syntetiske produkter (Ambersorb^® 563 og 572) udviste større MTBE-sorptionskapacitet end Filtrasorb^® 400 blev det på baggrund af de samlede teknisk-økonomiske analyser konkluderet, at Filtrasorb^® 400 er det mest cost-effektive produkt til rensning af grundvand forurenet med MTBE i koncentrationsområdet 1 – 10 mg MTBE/L (Miljøstyrelsen, 2002).

Enhedspriser baseret på kulforbrug

Enhedsprisen på rensning af MTBE-forurenet grundvand vha. Filtrasorb^® 400 er i (Miljøstyrelsen, 2002) angivet til hhv. ca. 4,5 og 9,6 kr./m³ ved indløbskoncentrationer på hhv. 1 og 10 mg MTBE/L. Disse priser er udelukkende baseret på omkostningerne forbundet med kulforbrug og ved en fuldstændig udnyttelse af sorptionskapaciteten opnået i batchforsøg.

Davis og Powers (2000) har foretaget en tilsvarende sammenligning mellem Filtrasorb^® 400 og 5 alternative sorptionsmaterialer overfor MTBE, herunder Ambersorb^® 563 og 572. Også (Davis og Powers, 2000) konkluderede, at Ambersorb^®-produkterne har større MTBE-sorptionskapacitet end Filtrasorb^® 400, men at Filtrasorb^® 400 umiddelbart er mest cost-effektivt til rensning af MTBE-forurenet grundvand pga. en væsentligt lavere kilopris.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |