Che cos'è l'allumina attivata?
L'allumina attivata è una forma di ossido di alluminio che è molto porosa e si lega a determinati liquidi e gas senza cambiare la sua forma chimica o fisica. Grazie alla sua elevata porosità, ha un elevato rapporto tra superficie e peso. È comunemente usato come essiccante, per il trattamento delle acque e come catalizzatore nelle operazioni di raffinazione e gas naturale.
Un essiccante è una sostanza con un'alta affinità per l'acqua, che ha un effetto essiccante sulla sua atmosfera locale, come all'interno di un contenitore sigillato. Come essiccante, l'allumina attivata agisce attraverso il processo di adsorbimento. Ciò non deve essere confuso con il processo di assorbimento più comunemente noto. L'assorbimento è un processo fisico attraverso il quale un fluido viene aspirato e riempie gli spazi vuoti in un solido senza legarsi ad esso. L'adsorbimento, d'altra parte, è un processo in cui il fluido aspirato dai pori del materiale solido si lega in modo chimico con il materiale solido.
Se esposti all'allumina attivata, le molecole d'acqua nell'aria si legheranno all'allumina, con conseguente aria più secca. Se il materiale viene riscaldato, rilascerà l'acqua legata ad esso nuovamente nell'aria. Questo processo di legame e rilascio di acqua può essere ripetuto indefinitamente, rendendo questo materiale uno degli essiccanti più comuni.
Può anche adsorbire altri materiali come arsenico, fluoruro, rame e piombo. Questa capacità lo rende un candidato adatto per l'uso nelle operazioni di trattamento delle acque. In molti casi, è più conveniente di un impianto di trattamento delle acque su larga scala all'avanguardia. Il trattamento con acqua di allumina attivata è spesso il metodo di scelta per le aree rurali e le piccole strutture municipali.
Piccole quantità di fluoruro sono generalmente considerate benefiche per la salute dentale e in alcune aree il fluoruro viene aggiunto di proposito all'approvvigionamento idrico pubblico. Alte concentrazioni di fluoruro, tuttavia, si verificano naturalmente nelle acque sotterranee in alcune località. Ciò pone un problema a livello locale perché un consumo eccessivo di fluoro può causare fluorosi, una malattia degenerativa dell'osso. In alcune località, l'arsenico tossico si presenta naturalmente anche in concentrazioni pericolosamente elevate. Entrambe queste sostanze possono essere filtrate dall'acqua potabile a livelli accettabili mediante adsorbimento con allumina attivata.
Questo materiale viene anche utilizzato per pulire il deflusso delle acque piovane, i rifiuti di miniera e per la bonifica di siti già contaminati. L'acqua piovana può raccogliere metalli solubili come rame e zinco da siti industriali, centri di riciclaggio e così via. I mucchi di sterili associati alle operazioni di estrazione possono infiltrare sostanze come piombo e arsenico nelle vicine acque. Anche i siti contaminati da tempo vengono identificati per la bonifica.
In tutte queste situazioni, l'allumina attivata può essere un modo economico per rimuovere sostanze indesiderate o pericolose dall'ambiente. La sua capacità di legarsi a queste sostanze consente di catturarle in una forma stabile. Quando il materiale viene infine smaltito, le sostanze indesiderate non rientrano nell'ambiente ma rimangono legate all'allumina.
Anche le operazioni del gas naturale, le fonderie e le raffinerie fanno spesso uso di allumina attivata come noto come catalizzatore Claus. Nelle reazioni chimiche, un catalizzatore è una sostanza che accelera una reazione senza essere influenzata. L'allumina attivata funge da catalizzatore in un processo che recupera lo zolfo elementare dall'acido solfidrico e l'anidride solforosa prodotti come sottoprodotti da operazioni industriali. Ciò impedisce a questi sottoprodotti di scarto, che sono dannosi in quantità sufficientemente elevate, di contaminare l'ambiente.