En la práctica, como se ha indicado, la adsorción -sobre carbón activo- se lleva a cabo en forma continua o en forma discontinua. En la operación discontinua, el carbón activo -en polvo- se mezcla con el agua residual y se deja decantar. La operación continua se lleva a cabo en columnas conteniendo carbón granulado (de 40 a 80 mallas); es más económica que la operación discontinua y ha encontrado más aplicaciones.
La eliminación de contaminantes en las columnas de carbón activo se lleva a cabo mediante tres mecanismos:
- Adsorción.
- Retención de las partículas grandes.
- Deposición de materia coloidal.
El grado de eliminación depende básicamente del tiempo de contacto entre cl agua a tratar y el carbón activo.
Un lecho compacto cumple cuatro funciones:
Filtración
Normalmente, esta función debe reducirse al mínimo, para evitar el atascamiento del filtro, que se produce irremisiblemente en ausencia de sistemas de lavado eficaces, que provocan en cada ciclo una importante perturbación de las capas. Por otra parte, el carbón tiende a extraer de los flóculos con los que se ponen en contacto productos adsorbibles que contribuyen a su prematura saturación. Frecuentemente se recomienda, por estos motivos, efectuar una filtración previa del agua a través de arena.
Soporte bacteriano
La superficie del carbón ofrece condiciones ideales para la colonización bacteriana. Este fenómeno puede contribuir a la depuración, pero si no se realiza de forma perfecta, puede resultar peligroso (fermentación anaerobia causante de olores, atascamiento del lecho, etc.).
Acción catalítica
Una propiedad muy utilizada de los carbones activos -de interés en no pocos casos- es su acción catalítica y, más concretamente, la que ejercen sobre la reacción de oxidación del agua con cloro libre:
Cl2 + H2O → 2 HCl + ½ O2
Se realiza así la eliminación de cloro de un agua que haya sufrido un tratamiento de cloración en exceso. Esta acción eliminadora de cloro se caracteriza por la longitud de semi-decloración, que es la altura de lecho filtrante que, a una velocidad dada, provoca una reducción a la mitad de la dosis de cloro en el agua. El pH tiene una gran influencia en esta longitud. En la práctica, se utilizan, según la temperatura, el contenido de cloro libre y la tolerancia admitida sobre el cloro residual, cargas volúmicas que van de 5 a 15 volúmenes de agua por volumen de carbón activo y hora.
Se produce una acción catalítica del mismo tipo frente a las cloraminas, que se descomponen en nitrógeno y ácido clorhídrico. Sin embargo, su cinética es más lenta que en el caso del cloro libre (longitud de semidecloración mucho más elevada); por lo tanto, si se desea obtener resultados comparables, es preciso disminuir notablemente las cargas volúmicas.
El poder de eliminación de cloro de un carbón se ve afectado por todo lo que se opone al contacto entre el carbón y el agua a tratar: sedimentos de carbonato cálcico, saturación de la superficie por adsorción de contaminantes diversos, etc.
Adsorción
Esta es la principal misión del carbón; por lo tanto, debe prestarse especial atención al contacto agua-carbón y, en todos aquellos casos en que la capacidad del carbón desempeñe un papel fundamental en la economía del proceso, se considerará un sistema de contracorriente.