Dopo aver pubblicato l'articolo Il carbone attivo in acquario, ho avuto qualche commento sulla correttezza di questa frase:

Una volta saturo, è bene rimuovere il carbone: nel caso di sbalzi repentini ed elevati di pH, infatti, alcune sostanze adsorbite nel carbone attivo potrebbero essere rilasciate.

Apro questo topic per discuterne insieme a voi.

Innanzitutto, partiamo da cosa sia l'adsorbimento, il principale fenomeno fisico alla base del potere filtrante del carbone attivo. Su Wikipedia troviamo una lunga descrizione; per chi volesse leggerla:Adsorbimento.
Troverete che esistono principalmente 2 tipi di adsorbimento:

di tipo fisico (anche detto fisisorbimento) se vengono coinvolti legami deboli di tipo intermolecolare (ad esempio legami di van der Waals), o di tipo chimico (anche detto chemisorbimento) se vengono coinvolti legami forti di tipo intramolecolari (tra ioni o veri e propri legami covalenti).

Il fisisorbimento, che è caratterizzato da un'energia di legame più debole, è generalmente reversibile, ovvero gli atomi/molecole della sostanza adsorbita, possono staccarsi dal adsorbente (processo detto desorbimento).
Succede, in questo caso, che la quantità adsorbita sia data dal equilibrio tra adsorbimento e desorbimento, e che sia quindi funzione della concentrazione della sostanza in soluzione.
Nel caso di chemisorbimento, la maggiore energia di legame fa si che il desorbimento sia molto sfavorito e praticamente nullo a temperatura ambiente. Possiamo quindi mettere il chemisorbimento da parte in questa discussione.
Due esempi spesso citati di fisisorbimento sono l'adsorbimento dei fenoli e quello del blu di metilene in soluzione acquosa su carbone attivo. Questa figura(1)

mostra, ad esempio la quantità di fenolo adsorbito dal carbone attivo in funzione della concentrazione di fenolo in soluzione, per diverse temperature.
Quindi supponiamo di partire da un'acqua piena di fenoli, e ci mettiamo dentro del carbone attivo. Questo adsorbe, fino ad arrivare ad un certo equilibrio. Adesso, prendiamo questo carbone saturo e lo mettiamo in acqua pulita. Cosa succede? Il carbone attivo rilascerà parte di quei fenoli che aveva adsorbito, per raggiungere un nuovo equilibrio.
Come possiamo vedere dalla figura sopra, anche la temperatura gioca un ruolo: più è bassa, maggiore è la capacità di adsorbimento. Quindi, anche un aumento di temperatura farà in modo che il carbone rilasci parte del fenolo assorbito.

Attenzione! Questo al nuovo equilibrio non avremo esattamente il rapporto dato dalla figura sopra, perché il processo è un po' più complesso di come descritto qui. Per chi volesse approfondire, puo leggere questo articolo (in inglese): Surface Chemistry of Active Carbon: Specific Adsorption of Phenols

Non è finita qui. L'adsorbimento di alcune sostanze dipende in modo importante dal pH, in particolare quando la specie adsorbita è in grado di ionizzarsi a seconda del pH della soluzione. Siccome le sostanze ionizzate sono adsorbite scarsamente dal carbone attivo, per una molecola che in acqua si dissocia parzialmente, il grado di adsorbimento dipenderà dal suo grado di dissociazione (e quindi dal pH).
Facciamo un esempio concreto, così diventa più chiaro. Prendiamo un acido debole, e mettiamone un po' nella nostra acqua. Una frazione delle molecole di questo acido rilascerà degli ioni H+, dissociandosi. Se adesso aumentiamo il pH (ad mettendoci un composto basico), l'acido debole aumenterà il suo grado di dissociazione, per compensare l'aumento di pH. Essendo maggiormente dissociato, il grado di adsorbimento su carbone attivo sarà minore.
Possiamo dire quindi in generale che le sostanze acide siano meglio adsorbite a pH basso, mentre quelle basiche a pH alto.

Non sarebbe finita qui. Bisognerebbe anche ricordare il fatto che le sostanze adsorbite competono tra di loro per occupare la superficie adsorbente. Quindi se abbiamo due sostanze che possono essere adsorbite, la proporzione di adsorbimento di ognuna dipende anche dalla concentrazione e dal comportamento dell'altra, portando così a rilasci inaspettati.

Volendo, potremmo anche citare l'effetto dell'attività biologica. Se lasciamo il carbone in acquario, questo verrà popolato dai nostri amati batteri, che possono metabolizzare alcune delle sostanze adsorbite, rilasciando gli scarti in acqua.

Insomma, come potete vedere, la questione è molto complessa. Non volendo fare una trattazione enciclopedica del processo di adsorbimento, con la frase che ho citato all'inizio, probabilmente troppo semplice, ho voluto mettere in guardia dal pensare che l'adsorbimento sia sempre un fenomeno irreversibile. Ovviamente, non bisogna vedere il carbone attivo come una bomba, come pronto in qualsiasi momento a rilasciare in vasca tutto quello che ha assorbito; o che magari basti sciacquare il carbone attivo sotto l'acqua corrente per riattivarlo.

(1) Removal of Phenol from Petroleum Refinery Wastewater through Adsorption on Date-Pit Activated Carbon, The Chemical Engineering Journal 162(3):997-1005

@Pizza se ci sei batti un colpo

cicerchia80 ha scritto: ↑@Pizza se ci sei batti un colpo

Ho letto solo il titolo. Sobo preso con i figli oggi e domani .
Lunedì vedo se posso essere utile

Rispondo con purtroppo molta fretta e conoscenza non esaustiva dell'argomento.
Di certo la parte da cui trarre spunto è correttamente riassunta nel seguente pezzo del topic.

Paky ha scritto: ↑ho voluto mettere in guardia dal pensare che l'adsorbimento sia sempre un fenomeno irreversibile. Ovviamente, non bisogna vedere il carbone attivo come una bomba, come pronto in qualsiasi momento a rilasciare in vasca tutto quello che ha assorbito; o che magari basti sciacquare il carbone attivo sotto l'acqua corrente per riattivarlo.

A questo aggiungiamo che difficilmente nei nostri acquari avremo sbalzi di pH o Temperatura che modifichino sensibilmente la funzionalità o la sensibilità del carbone attivo inserito. Più concretamente, sul medio periodo, potranno però lavorare i batteri e quindi questa è un'ulteriore ragione per non lasciare il carbone a tempo indeterminato.
Il carbone attivo, infine, non è assolutamente rigenerabile con lavaggi o simili, ma tramite processi termici cui segue verifica finale della ripristinata funzionalità (che sarà inferiore di quella iniziale). Quindi, anche volendo rigenerare termicamente (non so se perseguibile in casa) avremo poi problemi a verificare la funzionalità. Visti i costi non credo valga la pena di inserire un carbone (quando serve veramente) che potrebbe potenzialmente non funzionare e creare danni (anche dal solo punto di vista economico) peggiori del risparmi perseguito.

Spero di essere stato utile.