Органічні домішки.

Найбільший розділ речовин, що забруднюють воду, регламентованих Агенством з Охорони навколишнього середовища (US EPA), присвячений органічним речовинам. Цей розділ домішок містить список із 32 найбільш небезпечних хімічних речовин, таких як бензол, чотирихлористий вуглець, діоксин, стирен, толуол та вінілхлорид. Для того, щоб мати уявлення про широкість цього списку, достатньо сказати, що один із цих 32 забруднювачів називається «загальними тригалометанами». До цієї категорії входять тисячі хлорорганічних сполук, що утворюються в результаті хлорування практично будь-якої природної води. При цьому допустимий сумарний вміст тригалометанів визначено на рівні не більше 0.1 ppm (мг/л). Основний метод видалення хлорорганічних речовин з води – фільтрація за допомогою активованого вугілля.

Категорія «пестициди» охоплює 14 відомих отрут, таких як гептахлор, хлордан та ліндан. Для кожного з цих 14 пестицидів фільтрація за допомогою активованого вугілля – єдино рекомендований засіб водопідготовки. Категорія “гербіциди” охоплює 12 отрут, таких як атразин, для яких фільтрація за допомогою активованого вугілля також розглядається як єдиний рекомендований засіб водопідготовки.

Підіб’ємо підсумок – видалення з води органічних речовин, пестицидів та гербіцидів передбачає застосування фільтрації на основі активованого вугілля як найкращого методу.

Неорганічні домішки.

Активоване вугілля (карбон-блок) розглядається як найефективніша технологія видалення з води ртуті, азбесту та свинцю. Однак, в цілому для видалення нерганічних домішок із питної води переважно застосування технології зворотного осмосу, дистиляції та іонного обміну. Також активоване вугілля неефективне щодо радіонуклідів (тут переважно застосовують технології зворотного осмосу та іонного обміну).

Хлор – речовина, яка активоване вугілля видаляє найкраще і жодна з існуючих технологій у водопідготовці не може виконати це завдання краще. Коли продавець систем дистиляції говорить Вам, що зворотний осмос не здатний видаляти хлор – він має рацію, але ця інформація має маніпулятивний характер. Технічно твердження правильне, але практично це твердження помилкове. Всі системи зворотного осмосу містять вугільні передфільтри, які на відміну від мембрани видаляють весь хлор до надходження води на мембрану. Тому, фактично найпоширеніші тонкоплівкові мембрани зворотного осмосу не видаляють хлор, але система зворотного осмосу, що обов’язково містить передфільтри, повинна видалити абсолютно весь хлор, або мембрана RO буде зруйнована.

Навпаки, для систем дистиляції видалення хлору та летких органічних речовин – проблема (летючі органічні речовини та хлор мають точку кипіння нижче точки кипіння води). Тому дистилятори також оснащуються передфільтрами на основі активованого вугілля.

Домішки, які споживач часто планує видаляти з питної води, проте активоване вугілля не здатне видалити їх легко – це фтор, нітрати та натрій. Ці домішки видаляються системами зворотного осмосу або дистиляції, а також спеціальними селективними картриджами.

Існуючі вугільні картриджі далеко не однакові. Одні краще виконують роботу, інші створені на вирішення специфічних завдань. Експлуатаційні властивості залежать від кількості та типу вугілля, конструктивних особливостей та часу контакту з водою. Карбон-блоки на основі щільного порошкового вугілля в основному завжди мають більшу ємність у порівнянні з насипними картриджами або фільтрами з гранульованим вугіллям. Гранульоване активоване вугілля (GAC) складається з відносно великих гранул, схильних до процесів «каналоутворення» і «псевдозрідження». Для представлення того як вода «прорізає» у фільтруючому середовищі канали зверніть увагу на Великий Каньйон.

Активоване вугілля – продукт технологічного процесу активації вугілля парою та високою температурою за відсутності кисню.

Як найбільш поширена вихідна сировина застосовується кам’яне вугілля, деревина та шкаралупа кокосових горіхів. Найбільш популярне «кокосове» вугілля дозволяє отримати воду з відмінним смаком і має дуже високу ефективність у видаленні тригалометанів. Спеціальне «каталітичне» активоване вугілля (вугілля з посиленими каталітичними властивостями) дозволяє виконувати значно складніші завдання – видаляти з води сірководень, хлораміни і навіть залізо.

Активоване вугілля видаляє домішки на основі процесу адсорбції (адгезія тонких молекулярних шарів домішок до поверхні твердих частинок). Вугілля притягує хімічні домішки на молекулярному рівні так само, як магніт притягує металеву стружку. Коли поверхня вугілля насичується вугілля просто замінюють.

Період заміни вугільного картриджа дуже важливий оскільки активоване вугілля має різну ємність щодо різних домішок. Багато споживачів сподіваються, що картридж зберігає працездатність до того часу, поки видаляє з води хлор (вода без хлорного запаху і присмаку). Однак це правило працює за умови, що цільова домішка для видалення – виключно хлор. Проскок у воду інших домішок для більшості вугільних картриджів настає задовго до того, як картридж вичерпає свою ємність щодо хлору. Як показовий приклад стандартний картридж CTO 10″х2,5″ зі спеченого порошкового вугілля з рейтингом фільтрації 5 мкм, що застосовується в побутових системах зворотного осмосу як передфільтр, здатний очистити від хлору близько 112 кубометрів хлорованої води зі швидкістю 3,7 літра в хвилину. Однак цей же фільтр втратить свою ємність щодо тригалометанів вже після очищення 2,8 кубометрів хлорованої води. Це означає, що картридж у системі зворотного осмосу потрібно міняти мінімум 1 раз на рік, не чекаючи вичерпання великої залишкової ємності по хлору.

Виробники вугільних картриджів реламентують їхню фільтрувальну здатність у мікрометрах – чим менший рейтинг, тим щільніший фільтр. Абревіатура CTO, що вказана на карбон-блоках, позначає пряме цільове призначення картриджа Chlorine, Taste, Odor ( Хлор, Смак, Запах). Можливо, цей фільтр може зробити більший обсяг роботи, проте виробник не гарантує цього. Зазвичай картриджі СТО мають рейтинг фільтрації 10 мкм. Картриджі з рейтингом 5 або 1 мкм мають більшу щільність, видаляють більше хімічних домішок, але міняти їх швидше за все доведеться значно частіше. Загалом чим вище щільність фільтра, тим нижча швидкість обробки води через високий опір потоку.

Виробники вугільних картриджів для опису рейтингу фільтрації оперують поняттями «абсолютний» та «номінальний». «Абсолютний» рейтинг означає абсолютне значення, а ось «номінальний» уже означає «більше або менше» зазначеного значення. Деякі карбон-блоки мають абсолютний рейтинг 0,5 мкм. Їх щільність досягає практичної межі використання карбон-блоку. Якщо цю щільність ще підвищити опір фільтра досягне значення, коли рух води буде зупинено. Тому для картриджа CTO рейтинг 1 мкм означає відмінний результат фільтрації частинок рейтингом 1..2 мкм і вище.

Щодо рейтингу вугільних фільтрів діє закон зменшення терміну служби. Чим нижчий рейтинг (вища щільність), тим коротший термін служби. Простіше кажучи, дуже щільні картриджі швидко втрачають ємність, оскільки вони фільтрують майже всі домішки. Картриджі для води, які обіцяють термін служби від 2 до 5 років (видалення хлору), можуть зберігати ефективність протягом вказаного періоду тільки за умови, що вони безперешкодно пропускають через себе будь-які тверді частинки розміром менше м’яча для настільного тенісу.

Підсумок.

Активоване вугілля – універсальне та високоефективне середовище для очищення води з величезною площею поверхні контакту з домішками. Активоване вугілля вагою 100 грам має площу контактної поверхні 0,1 км2. Активоване вугілля найкращий серед усіх відомих матеріалів коректор смаку та запаху води, поглинач органічних речовин, адсорбер леткої органіки, пестицидів, гербіцидів, хлору та хлор-похідних. Виготовлене як щільний карбон-блок активоване вугілля забезпечує високу якість фільтрації твердих частинок, що досягає іноді субмікронного рівня.