Pulveraktivkohle (PAK) ist ein hochporöses adsorptives Material, das aufgrund seiner großen spezifischen Oberfläche eine zentrale Rolle in der industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung spielt. PAK wird vor allem zur Entfernung von organischen Schadstoffen, Schwermetallen, Geruchs- und Geschmacksstoffen sowie toxischen Substanzen aus Wasser und Abwasser eingesetzt. Ihre hohe Effektivität und Vielseitigkeit machen PAK zu einer unverzichtbaren Komponente in verschiedenen Aufbereitungsprozessen.

Chemische und physikalische Grundlagen der Pulveraktivkohle

Pulveraktivkohle wird durch die Aktivierung von Kohlenstoffquellen wie Holz, Torf, Kokosnussschalen oder Steinkohle hergestellt. Der Aktivierungsprozess erfolgt entweder durch chemische Behandlung oder thermische Prozesse (Dampfaktivierung). Dabei entstehen ein hochporöses Material und folgende Eigenschaften:

  1. Hohe spezifische Oberfläche:

    • Werte von 500 bis 1500 m²/g sind typisch.
    • Verantwortlich für die Adsorptionskapazität.

  2. Porenstruktur:

    • Mikroporen (< 2 nm): Adsorption kleiner Moleküle.
    • Mesoporen (2–50 nm): Adsorption größerer Moleküle.
    • Makroporen (> 50 nm): Ermöglichen den Zugang zu tieferliegenden Poren.

  3. Chemische Modifikation:

    • Kann durch Behandlung mit Säuren, Basen oder Oxidationsmitteln an spezifische Anwendungen angepasst werden.

Die Adsorption beruht auf physikalischen und chemischen Wechselwirkungen, insbesondere Van-der-Waals-Kräften und elektrostatischen Bindungen.

Einsatzbereiche von Pulveraktivkohle

  1. Trinkwasseraufbereitung:

    • Entfernung von organischen Schadstoffen wie Pestiziden, Herbiziden, Arzneimittelrückständen und Chlorverbindungen.
    • Reduktion von Geruchs- und Geschmacksstoffen.

  2. Industrielle Abwasserbehandlung:

    • Adsorption von schwer abbaubaren organischen Substanzen, AOX-Reduktion und Mikroschadstoffen.
    • Entfernung von Farb- und Aromastoffen in der Textilindustrie.

  3. Wasserrecycling und Kreislaufwasserbehandlung:

    • Entfernung von störenden Reststoffen, um die Rückführung in Produktionsprozesse zu ermöglichen.

  4. Vorbehandlung in der Umkehrosmose:

    • Entfernung von organischen Substanzen, die die Lebensdauer der Membranen beeinträchtigen könnten.
Filtertechnik von ALMAWATECH als Kies- und Sandfilter oder Aktvkohlefilter

Foto: Unsere Aktivkohlefilter in GFK-Tanks (ALMA FIL AK)

Dosierung und Anwendung

Die Anwendung von PAK erfolgt in der Regel in Suspensionsform. Der Prozess umfasst folgende Schritte:

  1. Lagerung und Dosierung:

    • PAK wird in Silos oder Big Bags gelagert.
    • Über Dosiersysteme wird sie in Wasser oder Abwasser eingebracht.

  2. Suspensionserzeugung:

    • PAK wird in Rührbehältern mit Wasser vermischt, um eine gleichmäßige Verteilung zu gewährleisten.
    • Typische Dosiermengen liegen zwischen 10 und 100 mg/l, abhängig von der Schadstoffbelastung.

  3. Kontaktzeit:

    • Um eine effektive Adsorption zu gewährleisten, ist eine Kontaktzeit von 15 bis 60 Minuten erforderlich.
    • Die Effizienz hängt von der Konzentration der Schadstoffe und der Temperatur ab.

  4. Abtrennung und Entsorgung:

    • Nach der Adsorption wird PAK zusammen mit anderen Feststoffen in der Fällungs- und Flockungsstufe oder der Schlammbehandlung abgetrennt.
    • Entsorgung erfolgt in der Regel durch thermische Verwertung oder Deponierung.

Vorteile von Pulveraktivkohle

  1. Hohe Adsorptionskapazität:

    • Effektive Entfernung selbst niedrig konzentrierter Schadstoffe.

  2. Flexibilität:

    • Einfache Anpassung an unterschiedliche Anforderungen durch Variation der Dosiermenge.

  3. Vielfältige Einsatzmöglichkeiten:

    • Kann in verschiedenen Prozessstufen integriert werden, z. B. Vorbehandlungs- oder Nachbehandlungsprozesse.

  4. Schnelle Wirksamkeit:

    • Aufgrund der feinen Partikelgröße und der hohen spezifischen Oberfläche.

  5. Wirtschaftlichkeit:

    • Insbesondere bei intermittierender Schadstoffbelastung kosteneffizient, da der Einsatz bedarfsgesteuert erfolgen kann.

Herausforderungen und Lösungsansätze

  1. Handhabung und Lagerung:

    • PAK ist staubig und erfordert staubdichte Silos sowie spezielle Dosiergeräte.
    • Lösung: Einsatz von geschlossenen Fördersystemen.

  2. Abtrennung nach dem Einsatz:

  3. Entsorgung:

    • Die Entsorgung der beladenen PAK kann kostspielig sein.
    • Lösung: Thermische Verwertung, um Energie aus der beladenen Kohle zurückzugewinnen.

  4. Regeneration:

    • Im Vergleich zu Granulataktivkohle (GAK) ist eine Regeneration von PAK wirtschaftlich weniger sinnvoll.
    • Lösung: Optimierung des Einsatzes und Minimierung von Restmengen.

Fazit

Pulveraktivkohle (PAK) ist ein unverzichtbares Hilfsmittel in der industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung. Ihre hohe Adsorptionskapazität, Flexibilität und Vielseitigkeit ermöglichen die effektive Entfernung von Schadstoffen aus verschiedenen Wasserströmen. Durch eine sorgfältige Prozessintegration und optimierte Betriebsführung können die Vorteile von PAK maximal genutzt und potenzielle Herausforderungen minimiert werden. 

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