Благодаря своей пористой структуре активированный уголь обладает хорошими сорбционными свойствами, что делает его очень эффективным для очистки питьевой воды. С его помощью можно удалить самые различные химические примеси, соли тяжелых металлов, хлор, неприятный запах.
Для очистки питьевой воды можно применять как порошковый, так и гранулированный активированный уголь. При помощи порошкового, частицы которого очень мелкие, можно осветлить воду, обесцветить ее. Он применяется путем введения порций в очищаемую жидкость, а через некоторое время отделяется от жидкости путем фильтрации.
Количество насыпаемого угля варьируется от степени загрязнения, времени очистки и размера частиц. Гранулированный уголь представляет собой более крупные частицы неправильной формы. Его применение отлично от порошкового и представляет собой неподвижный фильтрующий слой, через который проходит вода. Здесь важно знать, что чем большее количество угля применяется и чем медленнее через него проходит вода, тем более эффективной будет очистка. Оптимальное время контакта очищаемой воды с углем составляет 30 секунд, таким образом, 100 граммов угля позволяют за минуту качественно очистить только 200 мл воды.
Гранулированный активированный уголь не только избавляет воду от органических примесей, но и позволяет избавиться от активного хлора. Но активированный уголь неэффективен, когда дело касается различных бактерий и микроорганизмов, поэтому его следует дополнять бактерицидной добавкой, в качестве которой часто используют ионы серебра.
Способы очистки питьевой воды активированным углем
Использование активированного угля для очистки питьевой воды лучше всего осуществлять в виде насыпного слоя. И чем больше этот слой и мельче частицы, тем более эффективен процесс. Но сорбционные свойства активированного угля все-таки ограничены, и через некоторое время вследствие забивания пор он становится неэффективен, поэтому нужно своевременно его заменять.
Другим недостатком здесь является быстрое развитие бактерий и микроорганизмов, которые при обильной влажности начинают размножаться. В случае бактерицидных добавок жизнедеятельность бактерий начинается нескоро, а при их отсутствии достаточно быстро, и здесь поможет только регулярная замена активированного угля.
При помощи активированного угля можно осуществлять очистку воды самостоятельно. Для этого сверху на емкость, в которую будет стекать вода, нужно поместить фильтрующую прослойку, которая может быть выполнена в виде марлевого контейнера, наполненного активированным углем - порошковым, гранулированным или в таблетках, которые нужно предварительно измельчить. Но такая конструкция непригодна для длительного применения и требует замены угля через несколько дней.
". В прошлых статьях мы затронули тему Выбор фильтра для воды. Сколько тратить? и пришли к выводу, что собирать систему очистки воды можно по частям. Ранее, в разделе " " мы разобрали основы организации и устройства самой первой и основной стадии очистки воды. Теперь можем перейти к следующей наиболее распространённой стадии. Это — очистка воды с помощью активированного угля . И разберём, почему и как она работает — и нужна ли она нам как таковая.
Очистка воды с помощью активированного угля, что , имеет много синонимов. Вот некоторые из них:
- угольная фильтрация;
- адсорбция на углях;
- адсорбент;
- сорбция и сорбент;
- иногда говорят "абсорбция";
- кокосовый активированный уголь;
- брикетированный (порошковый, прессованный, гранулированный) уголь.
Почему это синонимы? Потому что у них одинаковое назначение: удаление из воды веществ, придающих ей странные привкусы и не менее странные запахи. Ну и разнообразные вредные вещества похожей природы.
Возможно, у вас возникли и другие вопросы. Например, почему уголь? Или почему он активированный? Почему кокосовый, прессованный, брикетированный? Что это за адсорбент и адсорбция? Ответы — в следующей статье. А сейчас вернёмся к истокам.
Итак, почему именно уголь?
Потому что уголь — это самое распространённое бесполезное вещество в древности. Даже копыта убитых мамонтов можно приспособить для чего-нибудь. А как использовать уголь? А никак. Выбросить. И однажды, возможно миллион лет назад, питекантроп Адам чистил костёр от мусора и выкинул уголь в ближайшую вонючую лужу. И заметил, что запах от лужи уменьшился! А прозрачность, наоборот, повысилась. И с тех пор технология очистки воды с помощью активирвоанного угля развивалась и совершенствовалась.
Так, в Древней Индии, африканских племенах, у американских индейцев и многих других народностей уголь работал на полную мощность.
Кстати, древние индусы являются изобретателями обеззараживания с помощью ультрафиолетаи тяжёлых металлов (медь, серебро) — воду наливали в большие, широкие медные или серебряные чаши и ставили на солнце. Соответственно, микробы в воде умирали от отравления тяжёлыми металлами и ультрафиолетового излучения солнца.
Так, древний фильтр для воды с активированным углём выглядел следующим образом. Брался большой глиняный горшок с дырявым дном, в него насыпался крупный гравий (чтобы через дырки не высыпался песок), песок (та самая воды, без которой — никуда), а сверху — уголь и ещё сверху — снова песок в качестве механической фильтрации уже не угольной крошки, а всяких веточек и палочек. В горшок наливалась вода, которая постепенно протекала через слои и в какой-то мере очищалась от механических примесей, органики, запахов и привкусов.
Таким образом, если вы окажетесь в экстремальной ситуации (например, на необитаемом острове, на рыбалке без машины или в болотах тайги), вы сможете самостоятельно сделать фильтр для воды из дырявой кастрюли, гравия, песка и активированного угля. Однако, просто уголь из костра не очень эффективен. Он либо содержит непрожжённое дерево, либо почти превратился в золу. Для хорошего уровня очистки воды необходима специальная (но очень простая) обработка, которая называется активация.
Кстати, с помощью современного активированного угля можно самостоятельно сделать аналогичный описанному фильтр для воды, который будет намного экономнее промышленных похожих моделей.
Существует масса вполне надежных бытовых фильтров для очистки воды, которые решат проблему. Этот фильтры для питьевой воды, которые встраиваются в раковину, насадки на кран, фильтры-кувшины, установки для предочистки воды во всей квартире. Но когда фильтр вышел из строя, а проблему нужно решить хотя бы на некоторое время, мы вспоминаем более простые способы очистки водопроводной воды.
Отстаивание
Хлорированная водопроводная вода неприятна на вкус и запах. Но хлорирование необходимо, чтобы нейтрализовать присутствующие в воде микроорганизмы. Чтобы нейтрализовать присутствующие в воде микроорганизмы, ее хлорируют. Пить хлорированную воду не рекомендуется, хлор обладает способностью накапливаться в организме и во время кипячения образует весьма вредные химические соединения. Нейтрализовать действие хлора можно путем отстаивания воды. Просто налейте водопроводную воду в большую емкость и оставьте на 7−8 часов. Примеси тяжелых металлов и хлорные соединения за это время улетучатся. Важно! Использовать для питья и пищи нужно ¾ отстоянной воды, остаток вылить.
ЛЕДЯНОЙ ФИЛЬТР
Простой метод приготовления талой воды в домашних условиях подойдет тем, у кого имеется вместительная морозилка. Холодную воду в пластиковых бутылках нужно поместить в морозильную камеру и дождаться, пока примерно половина ее не замерзнет. В середине объема остается не замерзшая вода, которую выливают. Лед же оттаивают и используют для питья. Идея такого способа очистки воды заключается в том, что сначала замерзает чистая вода, а большинство примесей остается в растворе. Даже морской лед в основном состоит их пресной воды, не смотря на то, что образуется на поверхности соленого водоема. Важно знать: можно использовать в пищу только ту воду, из которой получается прозрачный лед. Если же лед выглядит мутным, вода из него насыщена вредными веществами. Поэтому размораживать и пить медики рекомендуют только прозрачный чистый лед. Талая вода из него очень полезна для кожи, поэтому можно активно использовать ее для умывания.
Обогащение кремнием
Кремний обладает сильными бактерицидными свойствами, по сути это лучший природный фильтр воды, но вот вопрос — где его раздобыть? Кремний можно купить в некоторых аптеках или заказать в интернет-магазине. Стоимость его не велика — 230−250 рублей за 150 г. Кроме того кремний обладает также антибактериальными, противовоспалительными, бактерицидными свойствами, способствует улучшению обмена веществ, благотворно влияет на работу органов желудочно-кишечного тракта, препятствуя возникновению патологий, способствует быстрому выведению из организма шлаков, токсинов, канцерогенов и других вредных веществ. Прежде чем в первый раз использовать кремний, необходимо тщательно промыть его проточной водой, затем залить водой и настаивать 2−3 суток. Необходимо пить маленькими порциями, не менее 2−3-х стаканов в сутки. Периодически (1 раз в неделю) кристаллы надо промывать от образовавшегося налета.
Очищение активированным углем
Активированным углем входит в состав бытовых наливных фильтров для очистки воды. Это эффективный очиститель для воды, после применения которого водопроводная вода становится приятнее на вкус и запах. так как уголь поглощает почти все вредные вещества, находящиеся в водопроводной воде. Чтобы очистить воду при помощи активированного угля, нужно поместить на емкость с водой самодельный фильтр в виде тканевого или марлевого мешочка, наполненного активированным углем — порошковым, гранулированным или в таблетках (таблетки предварительно необходимо измельчить). Правда, такой импровизированный фильтр нельзя использовать долго, он требует замены через несколько дней.
Очищение серебром
Ионы, содержащиеся в серебре, активно очищают воду. Серебро обладает бактерицидными свойствами, поэтому можно налить воду в большую стеклянную емкость, поместить внутрь серебряный предмет (с 999 пробой) и дать воде отстояться 8−10 часов. Единственное — не рекомендуется пить только такую воду, серебро — токсины серебра способны накапливаться, создавая переизбыток серебра в организме, что может привести к нарушению обмена веществ.
Фото: seasons. agency / Jalag / Wrage, Götz, fotoimedia/Ingram.
Принцип работы активированного угля для очистки воды основан на процессе адсорбции. В узком смысле, под процессом адсорбции понимают поглощение примесей из жидкости или газа твердым телом - адсорбентом (сорбентом). Удержание примесей на поверхности адсорбента может быть обусловлено физическими взаимодействиями (силами Ван-дер-Ваальса), химическими реакциями или и тем и другим. Активированный уголь получают в два этапа. Первый - это обжигом углеродсодержащего сырья при высокой температуре без доступа воздуха в инертной атмосфере. Второй - активация при помощи обработки водяным паром при температуре 800-1000°С или обработки химическими реагентами. Активированный (активный) уголь имеет высокую пористость, площадь поверхности 1 грамма активированного угля может составлять от 500 до 2200 м2. Радиус пор может быть от 0,2 до 200 нм, в основном адсорбционную способность активированного угля определяют поры размером 0,5-1,6 нм, которые соиз меримы с размерами адсорбируемых молекул. В основном удержание молекул примесей в порах активированного угля происходит за счет межмолекулярного притяжения. Существуют марки активированного угля, который обработан химическими реагентами для удаления примесей, не удаляющихся при физической адсорбции.
Активированный уголь применяют для удаления органических загрязнений из воды, таких как фенол, бензол, большинство нефтепродуктов, хлор- и фосфорорганические пестициды, полициклические ароматические углеводороды. Сорбционная способность возрастает с ростом молекулярной массы органических соединений, а также с ростом температуры. Активированный уголь
применяют также для дехлорирования - удаления молекул активного хлора из воды. На загрузке происходит восстановление активного хлора до хлорид иона Cl-. Наиболее оптимальные условия для дехлорирования активированным углем: рН (водородный показатель) 6,5-7,5, температура обрабатываемой воды 16-26°С, скорость потока 10-15 м/с.
Органические соединения и хлор придают воде неприятный цвет, запах, привкус; пестициды и фенолы оказывают влияние на здоровье. Применение активированного угля для очистки воды улучшает ее органолептические показатели и удаляет опасные соединения. К минусам очистки воды на активированном угле можно отнести возможность размножения бактерий при определенных условиях и трудность регенерации, что приводит к необходимости замены загрузки при исчерпании сорбционного ресурса. При дехлорировании активированный уголь может служить до нескольких лет, в зависимости от концентрации активного хлора и марки применяемого угля. При удалении органических соединений рассчитать фильтроцикл заранее практически невозможно, он определяется практически в данных рабочих условиях и может быть крайне невелик. Отработанный уголь подлежит замене.
Активированный уголь для очистки воды может использоваться в виде гранулированной загрузки в скорых фильтрах или в виде картриджей для проточных магистральных фильтров. Картриджи бывают двух видов: насыпные и прессованные. Насыпные картриджи бывают разборные, в которых возможна замена угля. Достоинство прессованных картриджей - малая пыльность. Достоинство засыпных колонн (скорых фильтров) - в возможности проведения обратной промывки, при которой удаляются механические частицы, которые осаживаясь на поверхности угля, блокируют рабочие поры. Количество активированного угля в колонне около 60% от объема фильтра, обратную промывку настраивают так, чтобы уголь во время промывки находился во взвешенном состоянии. Таким образом, удаляются накопившиеся механические загрязнения, а также происходит перераспределение загрузки, открываются новые поры.
Очистка активированным углем распространена как в бытовом применении, так и промышленном. Очистка воды угольным фильтром - самый простой и доступный способ для очистки воды в квартире, при этом удаляется неприятный запах хлорированной воды, а солевой состав не меняется. В промышленности дехлорирование применяется в первую очередь в пищевой и электронной промышленности, а также перед установками обратного осмоса.
Уголь — уникальный материал, используемый для поглощения неприятных запахов и загрязнений в различных типах фильтров.
В быту люди активно используют угольные очистители для воды и воздуха, их устанавливают в кухонных вытяжках, используют в аквариумах, они обеспечивают устранение ржавчины, привкуса, неприятных запахов, а при очистке воздуха активно удаляют опасные для человека соединения.
Такое повсеместное использование объясняется высокими сорбционными свойствами. Легко поглощая, как механические загрязнения, так и летучие вещества, угольный сорбент спустя время просто заменяют на новый, а с учетом невысокой стоимости использовать его действительно выгодно и удобно.
Активированный уголь представляет собой смесь древесного угля для фильтров , кокса и других ингредиентов с высоким содержанием углерода. За счет многочисленных пор он хорошо впитывает молекулы органического происхождения, а также химические вещества.
Активированный сорбент помещают в кассеты с сеткой с внешней стороны для задержки механических загрязнений.
Более широкое распространение этот материал получил в быту, в промышленных масштабах менее эффективен, поэтому часто заменяется электромагнитными и магнитными фильтрами.
Виды фильтров с углем
Рассмотрим самые популярные варианты использования сорбента в фильтрах.
1. Уголь для воздушных фильтров.
Воздушные устройства очистки с сорбентом незаменимы, когда речь заходит об очистке воздуха, как на производстве, так и в быту. Для этого используют активированный сорбент, который хорошо улавливает пыль и пылевидные частицы. При выборе угля учитывают размеры гранул, а также объем материала, который предстоит очищать.
Преимущества воздушных фильтров с сорбентом — поглощение вредоносных газов, а также высокая эффективность использования в качестве дополнительной ступени очистки.
Модели очистки воздуха представлены компактными и картриджными вариантами. Компактные фильтры — это пластмассовая рама П-образной формы с углем внутри. Картриджные — это рама из нержавеющей стали с картриджем угля внутри.
2. Активированный уголь для аквариумных фильтров.
Использование активированного сорбента среди аквариумистов вызывает немало споров, тем не менее, этот материал все же применяют для поглощения:
- солей тяжелых металлов,
- ряда химически активных веществ (хлора, озона),
- органических соединений (медикаментов, красителей, токсинов и других).
К недостаткам сорбента для аквариумных фильтров относят:
- поглощение важных для роста растений микроэлементов,
- невозможность устранить нитраты, нитриты, аммоний,
- ограниченная емкость, необходимость регулярной замены.
Чтобы найти баланс между достоинствами и побочными эффектами такого фильтра, специалисты рекомендуют использовать уголь по мере необходимости, например:
- в воду попало опасное для рыб вещество,
- необходимо быстро убрать из воды лекарство,
- нужно подготовить воду для нереста.
При этом использовать можно только специальный аквариумный сорбент, ни в коем случае не аптечный. Размер гранул должен быть от 1 до 2 мм, а сами частицы угля — ровными и не блестящими.
3. Уголь для фильтров питьевой воды.
Использование качественного активированного сорбента в фильтрах для воды придает устройству высокие поглощающие свойства. Он устраняет не только мелкие загрязнения, но и хлорорганические соединения, посторонние привкусы и запахи.
Используют его чаще всего на самой последней ступени механической очистки, обезжелезивания и устранения солей жесткости.
Для эффективной и долгой эксплуатации специалисты рекомендуют придерживаться следующих правил:
- не использовать данный материал для очистки горячей воды, так он быстро теряет свои свойства,
- фильтры с сорбентом не устанавливают возле нагревателей,
- давление в водопроводе должно соответствовать рекомендациям производителя (обычно около 8 атмосфер),
- рекомендуемый уровень влажности воздуха в помещение — не более 70%,
- важно обеспечить слив дренажной системы, чтобы грязная вода беспрепятственно уходила из фильтра.
Наиболее актуально применение устройств для очистки воды с сорбентом для очищения водопроводной воды, содержащей хлор.
Что поглощает уголь, а что он не улавливает
Активированный уголь, состоящий на 99,5% из чистого углерода, способен поглощать до 200 мг различных веществ. При этом процесс поглощения происходит автоматически.
Уголь освобождает воздух от:
- паров органических солей и кислот,
- бензола,
- оксида углерода,
- табачного дыма,
- никотина,
- аммиака,
- эфирных масел,
- формальдегида,
- фенола,
- паров ртути.
Сорбент, используемый в фильтрах для воды, поглощает:
- хлор,
- ряд микроорганизмов,
- посторонний привкус,
- неприятный запах,
- споры бактерий.
При этом гранулированный уголь для фильтров для воды не справляется с металлами, а также с крупными загрязнениями – для этого рекомендуется использование устройств механической очистки. Важно помнить, что поры постепенно забиваются, а значит, уголь теряет свою эффективность.
ВИДЕО ОБЗОР
Как активировать уголь для фильтра
Для продления срока службы этого материала прибегают к процедуре активации, или регенерации. В промышленных масштабах используют несколько способов активации: отмывку щелочами и кислотами, растворителями, регенерацию паром, а также термическую.
Активное вещество, например, растворитель, запускают в устройство в обратном направлении прохождению цикла, и включают промывку. Когда загрязнения полностью удалятся, активное вещество сливают, а уголь можно использовать повторно.
Регенерацию паром выполняют так, что через 1 кг вещества пропускают около 3-6 кг пара.
Но наиболее популярен способ термической регенерации, проходящий в несколько этапов:
- сушка,
- пиролиз,
- абсорбат,
- активация.
Для этого используют специальные печи, где при высоких температурах уголь подвергают нагреву. После сложных технических манипуляций он может вновь использоваться по назначению.