Большие макропоры служат транспортными туннелями, по которым молекулы вредных примесей движутся к местам вечной стоянки.
Что определяет качество активированных углей?
Эффективность сорбционного процесса на активированном угле определяется:
— сорбционной емкостью угля, то есть его предельной способностью к поглощению тех или иных примесей (количеством загрязнений, которые может «вобрать» в себя сорбент):
— прочностью связывания примесей на материале (силой взаимодействия молекулы с пористой средой угля). Проще говоря, способностью (точнее, неспособностью) отдавать накопленные примеси обратно в воду;
— скоростью поглощения примесей из раствора (скоростью сорбции).
Почему именно этот параметр — скорость сорбции — особенно важен для водоочистителя? Вода, проходя через фильтр, находится в нем очень недолго. Продолжительность контакта воды с сорбентом составляет секунды, и очень важно, чтобы за это короткое время вода успевала полностью очиститься от вредных примесей. Вот почему так важно, чтобы сорбент «впитывал» примеси очень быстро.
В значительной степени качество активированных углеродных материалов зависит от исходного сырья. Не вдаваясь в подробности, отмстим, что традиционно наилучшими для использования в фильтрах для очистки питьевой воды считаются активированные угли, полученные из скорлупы кокосового ореха. Именно они используются всеми ведущими производителями водоочистителей.
Далее, эффективность работы угольного сорбционного фильтра зависит от степени дробления угля. В целом, чем меньше размер частичек угля, тем большей удельной поверхности контакта сорбента с очищаемой водой удается достичь. Это, в свою очередь, обеспечивает увеличение скорости очистки воды при прочих равных условиях.
Как используются активированные угли в очистке воды?
Как правило, в виде насыпного слоя. Добросовестные производители конструируют фильтры таким образом, чтобы обеспечить время контакта очищаемой воды с угольным слоем не менее 30 секунд.
Будьте внимательны! Приобретая сорбционный фильтр, стоит очень внимательно относиться не только к указанному в паспорте ресурсу, но и к допустимой скорости фильтрации. Сорбционные фильтры эффективны только если вода проходит через фильтр достаточно медленно. Так, фильтр, в котором 100 г угля, в минуту позволяет качественно очистить лишь 200 мл воды, то есть один стакан. Чем выше скорость воды, тем ниже степень ее очистки. И чем больше фильтр (то есть чем больше объем сорбента), тем быстрее он может фильтровать воду. Чем более мелкий уголь используется, тем лучше.
От чего очищают воду активированные угли?
Гранулированные активированные угли очищают воду от различных органических примесей, а также от активного хлора. В то же время для удаления тяжелых металлов и бактерий они неэффективны.
Недостатки сорбентов на основе активированных углей
Среди недостатков сорбционных систем нужно назвать, прежде всего, быструю «засоряемость» активированного угля. Это неудивительно — ведь ресурс сорбента ограничен площадью поверхности, к которой может «прилипать» «грязь». Когда вся поверхность сорбента уже занята, вода просто перестает очищаться.
Еще один недостаток. Уголь представляет собой прекрасную среду для развития микрорганизмов. В теплых условиях, при обилии влаги в активированном угле начинают очень быстро размножаться бактерии, грибки и плесень, и очень скоро активированный уголь превращается в черную слизь. Поэтому, используя сорбционные фильтры, необходимо внимательно следить, чтобы картридж не работал дольше положенного срока, и своевременно заменять его. Не стоит экономить на картриджах, ведь фильтр, отработавший свой ресурс, красивая, несовершенно бесполезная вещь. Для того чтобы избежать размножения бактерий в фильтрах, в сорбент добавляют бактерицидную добавку.
Обычно уголь, который применяется для водоочистки, насыщают серебром. Серебро придает углю бактериостатичные свойства, но серебра в фильтре должно быть очень немного (по мировым стандартам — не больше, чем 50 частей на миллиард). Серебро — такой же токсичный и опасный для организма металл, как и свинец. К тому же, иногда серебро может частично «смываться» в уже отфильтрованную воду, что не всегда и не для всех хорошо.
Что такое «карбонблок»?
Карбонблок — относительно новое технологическое достижение в использовании активированных углей. Карбонбюк получают из порошкового активированного угля, который смешивается с измельченным полиэтиленом, после чего подвергается спеканию (частички угля размером от 20 до 50 микрон «склеены» между собой полиэтиленом).
Результатом операции является монолитное изделие с хорошими сорбционными характеристиками. Это плотная структура, задерживающая частицы размером до нескольких микрон.
Можно изготавливать карбонблокл с номинальной пористостью менее 1 микрон, что позволяет использовать их для фильтрации микроорганизмов. Однако такие карбонблокл достаточно быстро забьются нерастворимыми частицами, присутствующими в воде. Поэтому плотные карбонблоки целесообразно использовать в комбинации с другими сорбционными фильтрами, для окончательной очистки воды.
Активированные углеродные волокна
Активированные углеродные волокна получают карбонизацией и активацией искусственных полимерных волокон, прежде всего вискозных.
В результате получают активированный углеродный материал, состоящий из нитей толщиной 6-10 микрон, благодаря чему обеспечивается чрезвычайно развитая поверхность контакта сорбента с водой, а следовательно — высокая скорость удаления примесей. Волокнистая структура слоев материала обеспечивает невысокое гидравлическое сопротивление слоя сорбента.
При активации тонких волокон в материале образуется микропористая структура, обеспечивающая чрезвычайно высокую энергию взаимодействия материала с органическим молекулами. При этом молекула взаимодействует с сорбентом несколькими своими центрами, запутываясь в «паутине» связей. По силе связывания примесей активированные углеродные волокна заметно превосходят дробленые активированные угли.
Наличие на поверхности материала большого количества кислотных и основных групп приводит к способности активированных углеродных волокон поглощать заметные количества ионов тяжелых металлов, что также выгодно отличает их от активированных углей и делает похожими на другой класс сорбентов — ионообменные смолы.
Интересной особенностью активированных углеродных волокон оказалась их способность сорбировать клетки микроорганизмов, подавляя их жизнедеятельность.
Активированные углеродные волокна превосходят обычные активированные угли по всем основным параметрам: сорбционной емкости, силе связывание сорбированных молекул, скорости сорбции. Дополнительно они сорбируют тяжелые металлы и подавляют рост бактерий.
Таким образом, активированные углеродные волокна идеально приспособлены для очистки воды в бытовых условиях, где размер фильтра ограничен, а время протекания воды через фильтр должно быть достаточно маленьким, чтобы получить несколько литров воды в течение нескольких минут (только тогда фильтром удобно пользоваться).
КАКИЕ МАТЕРИАЛЫ СТОИТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ?
Изготавливая водоочиститель, производитель должен достичь нескольких целей:
— высокое качество очистки;
— хорошие потребительские свойства;
— умеренная цена.
В связи с этим ответ на поставленный вопрос следующий: надо использовать все типы материалов по назначению:
• Гранулированные активированные угли — для общей очистки воды.