Уголь для водоочистки: зачем он нужен и как работает

В качестве сырья активированный уголь начали масштабно использовать в начале ХХ века, этому способствовало активное развитие промышленного производства в химических отраслях, разработки нового химического оружия и химзащиты. Благодаря высокому спросу и уникальным качествам этого сорбента, стали активно разрабатываться и развиваться новые технологии для его получения и улучшения физических качеств. Данная статья посвящена тому, как в современной водоподготовке используется уголь для водоочистки.

Как работает уголь для водоочистки

В настоящее время угольный фильтр является эффективным и незаменимым средством для фильтрации воды. Уголь для водоочистки используют как при централизованном, так и при автономном водоснабжении, в районах с невысоким качеством питьевой воды.

Особенности устройства фильтра очень просты – активированный уголь с пористой структурой выступает в качестве рабочего вещества для адсорбции примесей, которые содержатся в воде.

Активированный уголь производят из углеродсодержащего сырья: древесины лиственных пород деревьев, твердой оболочки кокосового ореха. Сырье проходит этап термической обработки, затем его подвергают активации для вскрытия пор. В результате всех операций материал становится сорбентом, то есть наделяется способностью удерживать из воды примеси в процессе фильтрации.

Готовый уголь для водоочистки компонуют в колбы и картриджи, которые используются в фильтровальных системах. Для очистки больших объемов воды применяют фильтры баллонного типа, иногда в них можно не заменять сорбирующее вещество, а промывать и очищать его.

Также есть самовосстанавливающиеся фильтры, которые устанавливаются парами, уголь для водоочистки в них меняется по мере необходимости, а срок службы таких фильтров – значительно выше, чем у аналогов.

Задача угля для водоочистки состоит в том, чтобы обеспечить удаление из исходной воды различных примесей. Угольный фильтр используют для следующих целей:

1. Очистка воды от неестественного запаха, вкуса и цвета.

2. Удержание микроорганизмов и органических соединений.

3. Выведение из воды остатков растворенного хлора и компонентов дезинфицирующих составов.

Полезные, адсорбирующие свойства активированного угля применимы не только для бытовой и промышленной очистки воды, уголь также используют как медицинский препарат. Следует также отметить, что активированный уголь применяют для фильтрации воздуха в качестве очистительного элемента в вытяжках и как обязательный компонент в конструкции противогаза.

Какими особенностями обладает активированный уголь для водоочистки

Кокосовую и абрикосовую скорлупу обрабатывают вначале термическим, а потом химическим способом, в результате чего получают натуральный, качественный сорбент – активированный уголь. Полученное сырье прессуют в брикеты или гранулируют, в зависимости от типа фильтра, в котором используется уголь для водоочистки. Для фильтровальных систем используются сменные картриджи или сыпучий гранулированный сорбент – он засыпается напрямую в фильтр.

Сменные, угольные кассеты имеют небольшой ресурсный запас, а у фильтров, в которые сорбент можно засыпать неоднократно, – длительный срок службы, они широко применимы как в бытовых, так и в промышленных целях. Достаточно регулярно выполнять процедуру обратной очистки. Суть процесса заключается в том, что поток воды, проходя через фильтр в обратную сторону, вымывает накопленные загрязнения. В дополнение, благодаря такой процедуре, в сорбенте устраняются «тоннели», которые образуются водными потоками, проходящими сквозь фильтр.

Благодаря современным способам обработки активированный уголь наделяется устойчивостью к механическим и химическим загрязнениям, сохраняет свои полезные свойства под воздействием многочисленных промывок.

Несмотря на высокие характеристики угля для водоочистки, такие фильтры могут справиться с загрязнениями и взвесями, которые содержатся в жидкости не более 10 мг/л. Это означает, что угольные фильтры должны использоваться только на завершающей стадии фильтрации.

Для изготовления угля для водоочистки используют различное углеродсодержащее сырье:

• Твердая оболочка кокосового ореха.

• Древесина лиственных пород деревьев, торф.

• Каменный уголь.

При производстве активированного угля сырье подвергается первичной высокотемпературной, бескислородной обработке. После на будущий сорбент воздействуют паром, в результате чего активированный уголь приобретает требуемую площадь и поры необходимых размеров в соответствии с задачами. Так, уголь используют для фильтрации газов, рекуперации воды.

В процессе фильтрации воды возможно применение как гранулированного, так и порошкового сорбента. Размер пор напрямую зависит от исходного сырья. Пористость – это одна из важных характеристик угля для водоочистки, кроме того, следует принимать во внимание такие свойства, как зольность, плотность, влажность, скорость сорбции и прочность, сорбционная емкость.

Существенный недостаток угольных фильтров картриджного типа – ограниченный срок эксплуатации.

По мере использования всей площади угольного фильтра, сорбент превращается в вязкую, черную слизь, которая является плодородной почвой для размножения бактерий. Чтобы этого избежать, необходимо четко придерживаться графика замены сменного фильтра.

Для усиления свойств сорбента производитель обогащает его бактерицидными добавками, ионизирует серебром. Такие меры помогают устранить появление грибков и размножение микроорганизмов и плесени, но это не является панацеей.

Уголь для водоочистки в бытовых условиях используют в сорбционных фильтрах. Так, во время прохождения воды через поры фильтра из нее удаляются крупные и мелкие загрязнения. Благодаря микроскопическим порам сорбента из жидкости устраняются молекулы хлора и фенола, а более крупные поры задерживают объемные молекулы.

Показатель зольности указывает на наличие неорганических веществ в сорбенте – чем ниже этот показатель, тем выше качество сорбента. Плотность сорбента – одна из важных характеристик, которая определяет срок службы систем водоочистки.Скорость сорбции указывает на темпы поглощения и впитывания примесей и загрязнений. При прохождении через фильтр, жидкость задерживается в нем менее минуты, поэтому очень важно, чтобы скорость сорбции была высокой.

Отличными показателями сорбции обладает активированный уголь, полученный из твердой оболочки кокоса. Мелкие частицы сорбента максимально контактируют с водой по всей площади, повышая качество очистки. Прочность – одна из важных характеристик сорбента, указывает на прочность связывания примесей, которые он может удерживать, не отдавая обратно в воду. Сорбционная емкость – этот показатель активированного угля отвечает за его способность удерживать и поглощать наибольшее количество примесей и загрязнений.

Уголь для водоочистки в разных фильтрах

Кувшин с фильтром-кассетой

Компактные, бытовые фильтры кувшинного типа имеют широкое применение и обеспечивают бытовые потребности человека в чистой воде. Работают такие фильтры независимо от системы водоснабжения, их можно взять с собой на природу или на дачу.

Тип фильтра – проточный. Фильтр такого типа представляет собой кувшин со сменным картриджем, вода очищается, пока протекает сквозь картридж с углем для водоочистки. Ресурс картриджа рассчитан на два месяца работы.

Кувшин с фильтром-кассетой прост в обращении, имеет невысокую стоимость. В сменный картридж плотно упакованы фильтрующие слои: гранулы активированного угля, ионообменная смола, полипропиленовые волокна.

Недостатками такого фильтра является невысокая степень очистки воды, так как сорбент не удерживает некоторые виды бактерий и тяжелые металлы, и частая замена фильтрующего картриджа.

Небольшая производительность фильтра не обеспечивает потребности семьи из трех человек в полном объеме. При большем количестве человек следует рассмотреть другой вариант очищения питьевой воды, ведь за ту же стоимость можно приобрести надежный, проточный фильтр с высокой производительностью.

Фильтр-насадка на кран

Такого типа фильтры представлены в виде съемной насадки на кран.

Они актуальны для помещений с ограниченным пространством. Съемная система фильтра позволяет перемещать и устанавливать ее на любой кран.

Преимуществом такого фильтра является компактный размер и простота установки, он быстро очищает воду в сравнении с фильтром-кувшином. Но недостатком его можно считать уменьшение напора водопроводной сети.

Приведенные выше примеры фильтров являются экономвариантом, используются исключительно в бытовых целях. Фильтры кувшинного типа и насадка на кран способны качественно очищать воду, которая подается только из централизованной системы водоснабжения и не требует дополнительной водоподготовки.

Фильтры баллонного или картриджного типа

Фильтры промежуточной очистки предусматривают наличие отдельного угольного фильтра, кроме того они могут входить в состав фильтровальной системы, использующей кассеты с различными очищающими составами и подключенной к общей системе водопровода (небольшие габариты позволяют размещать очистительную систему под раковиной).

Такого рода фильтровальная система имеет высокую эффективность и является стационарной, а ее стоимость составляет выше среднего. Сменные кассеты делают очистительную систему модульной и позволяют организовать фильтр для наилучшей очистки местной воды.

Угольный сорбционный фильтр балонного типа в составе бытовой фильтровальной системы устанавливают для очистки воды не только из центральной системы канализации, но и из автономных источников водоснабжения.

Следует отметить, что угольные фильтры не производят полной очистки воды, так как их поглощающие способности справляются только с некоторыми видами загрязнений. Из этого следует, что при необходимости высококачественной очистки воды такой фильтр используется как часть фильтровального комплекса.

Фильтры баллонного типа удобны для применения в комплексных системах водоочистки загородных домов и коттеджей. В основе таких систем могут выступать картриджи нескольких ступеней очистки или стационарная баллонная схема очистки.

Угольный фильтр в составе систем обратного осмоса

Для очистки питьевой воды используют систему на основе обратного осмоса. Этот процесс заключается в том, что вода проходит сквозь мембрану, которая пропускает только молекулы воды и кислорода. Такая система очистки воды имеет много этапов, одним из которых является этап прохождения воды через угольный фильтр.

Многоступенчатая система фильтрации воды является наиболее эффективной. При очистке воды таким фильтром можно получить дистиллированную воду, что позволяет использовать такую очистительную систему не только в бытовых, но и в промышленных целях. При этом такие фильтры обладают высокой стоимостью и большим расходом воды.

Недостатком такого типа фильтров можно считать полную деминерализацию воды. Это означает, что из воды удаляются все составляющие, в том числе и полезные для организма человека вещества.

На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра для воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.

Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг – консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.