Кокосовые, древесные, битуминозные, специально импрегнированные или поверхностно-модифицированные активированные угли получили широкое применение в бытовых и промышленных системах напорной водоподготовки.
Активированные угли отлично поглощает растворенные в воде органические соединения, фенолы, углеводороды, нефтепродукты, хлорамины, ионы тяжелых металлов, радиоактивные изотопы, извлекают из воды коллоидные соединения с относительно высокой мицеллярной массой.
Способность к сорбции вещества возрастает с ростом его молекулярной массы. Растворенные в воде соли активированным углем не извлекаются.
Гранулированные активированные угли извлекает примеси из воды адсорбцией – физическим осаждением (удерживанием) или химическим связыванием молекул извлекаемых примесей на развитой высокопористой поверхности активированного угля. Физическую сорбцию обеспечивают силы межмолекулярного взаимодействия (силы Ван-дер-Ваальса), химическую сорбцию – химические реакции, обеспечивающие поглощение веществ с образованием на поверхности угля химических соединений. Физическая сорбция, как правило, обратима, химическая – необратима.
Гранулированные активированные угли структурно представляет собой неоднородную смесь кристаллического и аморфного углерода, обладающую развитой системой пор различного размера, определенным сочетанием адсорбционных и механических свойств.
Традиционные продукты для производства гранулированных активированных углей, используемых в водоподготовке – древесина березы или осины, скорлупа кокосовых орехов, каменный и битумный уголь. Процесс производства основан на пиролизе основы без доступа воздуха с последующей активацией.
Древесные угли характеризуются большой удельной поверхностью, широким распределением размеров пор с большой структурной долей макропор и самой высокой емкостью среди всех углей. Их применение в водоподготовке ограничивает недостаточно высокая механическая прочность и легкий удельный вес.
Напротив, битуминозные (каменноугольные) угли обладают улучшенными гидравлическими и механическими характеристиками, столь важными для применения в напорной водоподготовке, но их сорбционная емкость несколько ниже.
Битуминозные угли обладают большой структурной долей мезопор, проявляют большую избирательность к удалению из воды фенолов, пестицидов, гербицидов, поверхностно-активных веществ.
Активированные угли на основе скорлупы кокосового ореха обладают выраженной микропористой структурой, одновременно сочетают механическую прочность и высокую емкость, считаются лучшим выбором для удаления из воды остаточного хлора, хлораминов, производных хлорорганических и органических соединений, тяжелых металлов.
Импрегнирование углей или особые способы реактивации энергетической структуры поверхности придают обычным активированным углям избирательность в отношении отдельных примесей или усиливают способности, необходимые для извлечения трудноудаляемых примесей, таких как, сероводород, сульфиды, меркаптаны, растворенное железо.
Импрегнированные активированные угли применяют там, где обычный уголь недостаточно эффективен. Поверхностное импрегнирование модифицирует химические свойства активированного угля, распределяя вещества или металлы с ненасыщенными валентностями на внутренней поверхности пор. Импрегнирование позволяет получить направленную абсорбционную способность за счет синергетического объединения специфических свойств химического вещества и углерода. Например, активированный уголь, импрегнированный солями серебра, обладает улучшенной микробиологической стабильностью и не поддерживает развитие бактерий, что делает его эффективным сорбентом для бытовых систем водоподготовки.
Поверхностно-модифицированные активированные угли получили название каталитических углей. Каталитические угли обладают сорбционными свойствами обычных углей, усиленными способностью проводить различные химические реакции. Каталитические угли не содержат импрегнированных химических веществ. Их каталитическая способность основана на изменении электронной структуры углеродной поверхности.
Каталитические угли применяют в водоподготовке для удаления хлораминов, растворенного железа, сероводорода, гидросульфида, сульфидов, коллоидной серы, меркаптанов и других серосодержащих веществ.
