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Studio sperimentale su un processo di depurazione di aria inquinata da componenti organici volatili

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Anteprima della tesi: Studio sperimentale su un processo di depurazione di aria inquinata da componenti organici volatili, Pagina 8
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macropori; tale meccanismo fornisce un contributo determinante nel processo di trasferimento di 
materia e permette l’impiego di particelle adsorbenti di diametro fino a 2 ÷ 4 mm, con prestazioni di 
processo più che accettabili. 
Nel complesso le caratteristiche del carbone attivo risulterebbero senz’altro favorevoli ad un loro 
impiego frequente e preferenziale nei processi di concentrazione solventi, se non intervenissero due 
aspetti sfavorevoli che condizionano le prestazioni del carbone attivo in questa applicazione. 
Il primo aspetto è costituito dal comportamento tendenzialmente idrofilo del carbone attivo che, in 
fase di adsorbimento e depurazione dell’aria, provoca un adsorbimento non trascurabile di vapore 
acqueo a sfavore della cattura dei componenti organici più volatili: metanolo ed acetone 
principalmente. In fase di rigenerazione l’acqua adsorbita richiede poi tempo ed energia aggiuntiva 
per il rilascio. Le proprietà dell’equilibrio termodinamico acqua - carbone attivo sono strettamente 
connesse al comportamento idrofilo dell’adsorbente, che aumenta quasi con andamento esponenziale 
in funzione della umidità relativa. 
L’adsorbimento di acqua è  piuttosto contenuto in presenza di aria con umidità relativa inferiore al 
50%, nel senso che in tali condizioni la competitività nell’adsorbimento dei solventi volatili si 
mantiene elevata, ma gli effetti penalizzanti in fase rigenerazione tendono a rimanere. Per limitare al 
minimo tali effetti è consigliabile riscaldare  di 5 ÷ 10°C l’alimentazione dell’aria inquinata, fino ad 
una temperatura di 35 ÷ 40°C, ciò da un lato non penalizza sensibilmente l’adsorbimento dei solventi 
organici nel carbone attivo, mentre dall’altro è sufficiente a determinare una drastica riduzione 
dell’adsorbimento di acqua. 
Il preriscaldamento dell’aria inquinata non è particolarmente oneroso, in quanto il processo di 
concentrazione solventi comunque scarica dal combustore un flusso significativo di aria depurata, a 
temperatura intorno ai 250°C, che per mescolamento diretto può essere adoperato allo scopo. 
Nel modello la descrizione degli effetti connessi con l’adsorbimento del vapore d’acqua è ancora in 
fase di perfezionamento, in quanto sia gli equilibri che le cinetiche richiedono teoria ed algoritmi 
particolari diversi dagli altri solventi. Ai fini pratici attualmente può essere simulata la situazione di 
ingresso di aria inquinata portata a temperatura vicino a 40°C con U.R. < 50%, quando cioè le 
interferenze del vapore di acqua sono praticamente trascurabili. 
Il secondo aspetto è costituito dalle interazioni pericolose del carbone stesso con i componenti 
chetonici adsorbiti che, per effetto catalitico si ossidano parzialmente, con elevato rilascio di calore. 
Il fenomeno, che indubbiamente è connesso con la tipologia e contenuto di ceneri nell’adsorbente, 
per i carboni di origine minerale è così rilevante e sistematico da causare frequentemente anche 
eventi di incendio. 
L’acetone non sembra poter creare problemi, ma il rischio di autoaccensione del carbone è concreto 
con il metiletilchetone in particolare ed aumenta con i componenti chetonici a più alto peso 
molecolare. 
Con adeguate precauzioni è stato comunque utilizzato, da ormai diversi anni ed in diversi impianti, 
un carbone attivo ricavato da gusci di cocco e trattato acido per la rimozioni di ceneri, che si è 
mostrato pressoché refrattario ai fenomeni di autoaccensione. 
Tra le condizioni operative più efficaci e determinanti contro il rischio di incendio vi è il tenore di 
chetoni da mantenere al disotto del 20% della miscela di solventi e la temperatura dell’aria di 
rigenerazione limitata a 140°C massimo. 
Questo ultimo punto costituisce una limitazione gravosa per il processo di concentrazione solventi, 
specie se questo viene realizzato con carbone di cocco, che per le sue caratteristiche strutturali va 
considerato un adsorbente poco rigenerabile. Ma l’importanza applicativa di questo studio consiste 
proprio nel verificare che sussistono adeguati margini operativi per cui il processo di concentrazione 
può essere applicato con il carbone di cocco impiegando aria di rigenerazione a temperatura 
massima di 120 ÷ 130°C. 
In pratica i solventi a media ed alta volatilità, quali acetone ed etilacetato, presenti nell’aria a 
concentrazione 0.3÷0,6 g/Nm
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 e temperatura ambiente, vengono adsorbiti nel carbone attivo da

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Studio sperimentale su un processo di depurazione di aria inquinata da componenti organici volatili

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Informazioni tesi

  Autore: Giovanni Iasonna
  Tipo: Laurea I ciclo (triennale)
  Anno: 2009-10
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria chimica
  Relatore: Angelo Chianese
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 98

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