Desorptie in actieve kool filters: een onderschat risico

Actieve kool is een zeer betrouwbaar adsorbens voor het verwijderen van verontreinigingen uit lucht en biogas. Maar adsorptie is geen eenrichtingsproces. Onder bepaalde omstandigheden, onder meer bij hoge omgevingstemperaturen, kan het omgekeerde optreden: desorptie.

Naast doordachte selectie van het kooltype en de filteroplossing, is ook opvolging van de procescondities essentieel. De AirPure L filters van Cargen kunnen, dankzij hun thermische isolatie en geïntegreerde actieve koeling, de nadelige effecten van hogere omgevingstemperaturen op uw proces, helpen voorkomen.

Desorptie is het proces waarbij eerder geadsorbeerde moleculen opnieuw vrijkomen uit de poriënstructuur van actieve kool en terug in de gas- of vloeistoffase terechtkomen. Het is een evenwichtsproces dat hand in hand gaat met adsorptie, aangezien adsorptie reversibel is. Wanneer de procesomstandigheden wijzigen (zoals temperatuur, druk, concentratie, pH) kan dit evenwicht verschuiven en kunnen moleculen opnieuw desorberen en dus vrijkomen.

Temperatuur is één van de meest bepalende factoren voor desorptie. Aangezien adsorptie een exotherm proces is, zal bij stijgende temperatuur in de filter het evenwicht verschuiven naar desorptie. Dit resulteert in een dalende adsorptiecapaciteit. De kinetische energie van de af te vangen componenten neemt eveneens toe bij hogere temperaturen, waardoor deze mobieler worden en makkelijker uit de poriën kunnen ontsnappen.

Bij opwaardering van biogas naar biomethaan moeten zowel H₂S als VOC afgevangen worden. H₂S wordt vooral afgevangen op basis van een stabiele(re) chemische binding (chemisorptie). VOC, vooral geadsorbeerd via reversibele fysisorptie, zal echter bij een stijgende temperatuur gevoeliger zijn voor desorptie. Vrijgekomen VOC kan resulteren in emissiepieken, waardoor de zuiverheidsgraad van het biogas daalt. Gedesorbeerde VOC zal op het downstream membraan geadsorbeerd/gecondenseerd worden met membraanfouling als gevolg.

Desorptie kan belangrijke negatieve gevolgen hebben voor de werking van een actieve kool filter:

• Doorbraak: plots vrijkomen van geadsorbeerde polluenten, wat kan leiden tot ongewenste emissiepieken.
• Verminderde procesbetrouwbaarheid: onvoorspelbaar gedrag bemoeilijkt dimensionering en monitoring. Een foute interpretatie kan resulteren in een vroegtijdige filterwissel (aangezien men verkeerdelijk denkt dat de kool verzadigd is), met onnodige kosten als gevolg.  

Kwaliteitsproblemen: bij luchtbehandeling kan dit leiden tot overschrijding van emissienormen of geurproblemen. Specifiek bij biogasopzuivering kan doorslag van VOC de membranen vervuilen, wat de biomethaaninjectie belemmert.

Alle AirPure L filters van Cargen zijn thermisch geïsoleerd voor maximale stabiliteit, en uitgerust met een koelspiraal om de temperatuur in de filter actief te regelen. Zo wordt niet alleen een hoge initiële adsorptiecapaciteit gegarandeerd, maar ook een betrouwbare werking bij stijgende omgevingstemperaturen.

Temperatuurschommelingen in een filterbed kunnen leiden tot snellere doorbraak, verminderde adsorptiecapaciteit en ongecontroleerde emissies. Door de procesomstandigheden actief te controleren met behulp van geïsoleerde mobiele filters, voorzien van een koelspiraal, kan desorptie voorkomen worden. Kiezen voor de AirPure L filter van Cargen geeft de klant de garantie op een efficiënt en vlot lopend adsorptieproces.