Органические примеси.

Наибольший раздел загрязняющих воду веществ, регламентированных Агенством по Охране окружающей среды (US EPA), посвящен органическим веществам. Этот раздел примесей содержит список из 32 наиболее опасных химических веществ, таких как бензол, четыреххлористый углерод, диоксин, стирен, толуол и винилхлорид. Для того чтобы иметь представление об обширности этого списка достаточно сказать, что один из этих 32 загрязнителей называется «общими тригалометанами». В эту категорию входят тысячи хлорорганических соединений, образуемых в результате хлорирования практически любой природной воды. При этом допустимое сумарное содержание тригалометанов  определено на уровне не более 0.1 ppm (мг/л). Основной метод удаления хлорорганических веществ из воды  —  фильтрация с помощью активированного угля.

Категория «пестициды» охватывает 14 известных ядов, таких как гептахлор, хлордан и линдан. Для каждого их 14 пестицидов фильтрация с помощью активированного угля – единственное рекомендование средство водоподготовки. Категория «гербициды» охватывает 12 ядов, таких как атразин, для которых фильтрация с помощью активированного угля также рассматривается как единственное рекомендованное средство водоподготовки.

Подведем итог – удаление из воды органических веществ, пестицидов и гербицидов предусматривает применение фильтрации на основе активированного угля как наиболее предпочтительного метода.

Неорганические примеси.

Активированный уголь рассматривается как наиболее ефективная технология удаления из воды ртути, асбеста и свинца (карбон-блок).  Однако, в целом для удаления нерганических примесей из питьевой воды предпочтительно применение технологий обратного осмоса, дистилляции и ионного обмена. Также активированный уголь не еффективен в отношении радионуклидов (здесь предпочтительно применение технологий обратного осмоса и ионного обмена).

Хлор — вещество, которое активированный уголь удаляет лучше всего и ни одна из существующих технологий в водоподготовке не может выполнить эту задачу лучше. Когда продавец систем дистилляции говорит Вам, что обратный осмос не способен удалять хлор – он прав, но информация носит манипулятивный характер. Технически утверждение верно, но практически это утверждение ошибочно. Все системы обратного осмоса содержат угольные предфильтры, которые в отличии от мембраны, удаляют весь хлор до поступления воды на мембрану.  Поэтому, фактически наиболее распространенные тонкопленочные мембраны обратного осмоса не удаляют хлор, но система обратного осмоса, обязательно содержащая предфильтры, обязана удалить абсолютно весь хлор, либо мембрана RO будет разрушена.

Наоборот, для систем дистилляции удаление хлора и летучих органических веществ – проблема (летучие органические вещества и хлор имеют точку кипения ниже точки кипения воды). Поэтому дистилляторы также оснащаются предфильтрами на основе активированного угля.

Примеси, которые потребитель часто планирует удалять из питьевой воды, однако активированный уголь  не способен удалить их легко  – это фтор, нитраты и натрий. Эти примеси удаляются системами обратного осмоса или дистилляции, а также специальными селективными картриджами.

Существующие угольные картриджи – не одинаковы. Одни лучше выполняют работу, другие изначально созданы для решения специфических задач. Експлуатационные свойства зависят от количества и типа угля, конструктивных особенностей и времени контакта с водой. Карбон-блоки на основе плотного порошкового угля в основном всегда обладают большей емкостью в сравнении с насыпными картриджами или фильтрами с гранулированным углем.  Гранулированный активированный уголь (GAC) состоит из относительно больших гранул, подвержен процессам «каналообразования» и «псевдоожижения». Для представления того как вода «прорезает» в фильтрующей среде каналы обратите внимание на Большой Каньон.

Активированный уголь – продукт технологического процесса активации угля паром и высокой температурой в отсутствии кислорода.

В качестве наиболее распространенного исходного сырья применяется каменный уголь, древесина и скорлупа кокосовых орехов. Наиболеее популярный «кокосовый» уголь позволяет получить воду с отличным вкусом и обладает очень высокой ефективностью в удалении тригалометанов.  Специальные «каталитические» активированные угли (с усиленными каталитическими способностями) позволяют выполнять значительно более сложные задачи – удалять из воды сероводород, хлорамины  и даже железо.

Активированные угли удаляют примеси на основе процесса адсорбции (адгезия тонких молекулярных слоев примесей к поверхности твердых частиц). Уголь притягивает химические примеси на молекулярном уровне точно так же как магнит приптягивает металлическую стружку. Когда поверхность угля насыщается уголь меняют.

Период замены угольного картриджа очень важен так как  активированный уголь обладает различной емкостью  в отношении разных примесей. Многие потребители полагаются на то, что картридж сохраняет работоспособность до тех пор, пока удаляет из воды хлор (вода без хлорного запаха и привкуса). Однако, это правило работает при условии, что целевая примесь для удаления – исключительно хлор. Проскок в воду других примесей для большинства угольных картриджей наступает задолго до того как картридж исчерпает свою емкость в отношении хлора. В качестве показательного примера стандартный картридж 10″х2,5″ из спеченного порошкового угля с рейтингом фильтрации 5 мкм, применяемый в бытовых системах обратного осмоса в качестве предфильтра способен очистить от хлора 112 кубометров хлорированной воды со скоростью 3,7 литра в минуту. Однако, этот же фильтр потеряет свою емкость в отношении тригалометанов после очистки 2,8 кубометров хлорированной воды. Это означает, что картридж в системе обратного осмоса нужно менять минимум 1 раз в год не дожидаясь исчерпания большой остаточной емкости по хлору.

Производители угольных картриджей реламентируют их фильтрубщую способность в микрометрах – чем меньше рейтинг, тем плотнее фильтр. Аббревиатура CTO, указываемая на карбон-блоках, обозначает прямое целевое назначение картриджа «Chlorine, Taste, Odor» (Хлор, Вкус, Запах). Возможно, этот фильтр может сделать больший объем работы, однако производитель этого не гарантирует. Обычно картриджи СТО обладают рейтингом фильтрации 10 мкм. Картриджи с рейтингом 5 или 1 мкм обладают большей плотностью, удаляют больше химических примесей, но менять их скорее всего придется значительно чаще. В целом чем выше плотность фильтра, тем  ниже скорость обработки воды по причине высокого сопротивления потоку.

Производители угольных картриджей для описания рейтинга фильтрации оперируют понятиями «абсолютный» и «номинальный». «Абсолютный» рейтинг означает абсолютное значение, а вот «номинальный» уже означает «больше или меньше» указанного значения. Некоторые карбон-блоки обладают абсолютным рейтингом 0,5 мкм. Их плотность достигает практического предела использования карбон-блока. Если эту плотность еще повысить сопротивление фильтра достигнет значения, при котором движение воды будет остановлено. Поэтому для картриджа CTO  рейтинг 1 мкм означает отличный результат фильтрации частиц рейтингом 1..2 мкм и выше.

В отношении рейтинга угольных фильтров действует закон уменьшения срока службы. Чем ниже рейтинг (выше  плотность), тем короче срок службы. Проще говоря, очень плотные картриджи быстро теряют емкость, так как они фильтруют практически все. Картриджи для воды, которые обещают срок службы  от 2 до 5 лет (удаление хлора), могут сохранять еффективность только при условии, что они безпрепятственно пропускают через себя любые твердые частицы размером меньше мяча для настольного тенниса.

Итог.

Активированный уголь – универсальное и высокоеффективная среда для очистки воды, предоставляющая огромную площадь поверхности контакта с примесями. Активированный уголь весом 100 грамм обладает площадью контактной поверхности 0,1 км². Активированный уголь наилучший среди всех известных материалов корректор вкуса и запаха воды, поглотитель органических веществ, летучей органики,  пестицидов, гербицидов, хлора и хлор-производных. Изготовленный как плотный карбон-блока активированный уголь обеспечивает высочайшее качество фильтрации твердых частиц, достигающее иногда субмикронного уровня.