Очистить воду углем домашних условиях. Для чего нужен угольный фильтр для воды: от чего очищает, варианты использования. Применение в различных системах фильтрации

Человеческий организм состоит в основном из воды, но внутренняя жидкость постоянно выходит с и потом. Если не пополнять запасы этой жидкости, то может наступить обезвоживание, которое, в свою очередь, приведет к нарушениям во внутренних системах и органах.

Здоровому человеку ежедневно требуется до двух литров жидкости, но эта вода должна быть очень качественной и чистой. Та вода, которая продается в магазинах в бутылках разных объемов, стоит достаточно дорого, а такие траты не каждый может себе позволить. Остается только использовать для питья и приготовления пищи воду водопроводную. Но тут возникает одна очень большая проблема, связанная с качеством жидкости, текущей из крана. А она, как известно, содержит не только хлорные соединения, но и соли тяжелых металлов, всевозможные загрязнения, очень опасные примеси, которые скапливаются постепенно в организме и могут сильно ухудшить здоровье. При этом классический метод очистки водопроводной нефильтрованной воды считается малоэффективным. Поэтому остается одно – очищение этой жидкости более эффективным способом – путем сорбции.

Преимущества очистки воды при помощи активированного угля

Этот сорбент используется наиболее для фильтрации благодаря многим своим преимуществам:

Он совершенно безопасен для человеческого здоровья, не токсичен и не ядовит;

Прекрасно крошится на мелкие фракции.

Фильтры с активированным углем используют для очистки воды от различных соединений органического происхождения, трехвалентного железа, глинистых взвесей, водорослей, активного хлора, вирусов и бактерий. Кроме того, при помощи фильтров с активированным углем можно устранить неприятный запах и привкус.

Как очистить водопроводную воду активированным углем?

Можно, конечно, приобрести готовый фильтр, но они не везде продаются. Однако изготовить самостоятельно фильтр на основе этого сорбента можно, тем более что активированный уголь имеется во всех аптеках. Для создания фильтра понадобится марля и несколько таблеток активированного угля. Эти таблетки следует положить в марлю, предварительно сложенную несколько раз. После этого водопроводную воду, предназначенную для питья, необходимо налить в емкость, туда же на двенадцать часов следует положить и марлю с таблетками угля активированного. Однако фильтрующуюся воду ставить не рекомендуется в очень теплом помещении, так как болезнетворные бактерии начнут размножаться и в угольной среде.

Если все сделано было правильно, вода очистится через двенадцать часов, а после этого ее можно будет пить.

Благодаря своей пористой структуре активированный уголь обладает хорошими сорбционными свойствами, что делает его очень эффективным для очистки питьевой воды. С его помощью можно удалить самые различные химические примеси, соли тяжелых металлов, хлор, неприятный запах.

Для очистки питьевой воды можно применять как порошковый, так и гранулированный активированный уголь. При помощи порошкового, частицы которого очень мелкие, можно осветлить воду, обесцветить ее. Он применяется путем введения порций в очищаемую жидкость, а через некоторое время отделяется от жидкости путем фильтрации.

Количество насыпаемого угля варьируется от степени загрязнения, времени очистки и размера частиц. Гранулированный уголь представляет собой более крупные частицы неправильной формы. Его применение отлично от порошкового и представляет собой неподвижный фильтрующий слой, через который проходит вода. Здесь важно знать, что чем большее количество угля применяется и чем медленнее через него проходит вода, тем более эффективной будет очистка. Оптимальное время контакта очищаемой воды с углем составляет 30 секунд, таким образом, 100 граммов угля позволяют за минуту качественно очистить только 200 мл воды.

Гранулированный активированный уголь не только избавляет воду от органических примесей, но и позволяет избавиться от активного хлора. Но активированный уголь неэффективен, когда дело касается различных бактерий и микроорганизмов, поэтому его следует дополнять бактерицидной добавкой, в качестве которой часто используют ионы серебра.

Способы очистки питьевой воды активированным углем

Использование активированного угля для очистки питьевой воды лучше всего осуществлять в виде насыпного слоя. И чем больше этот слой и мельче частицы, тем более эффективен процесс. Но сорбционные свойства активированного угля все-таки ограничены, и через некоторое время вследствие забивания пор он становится неэффективен, поэтому нужно своевременно его заменять.

Другим недостатком здесь является быстрое развитие бактерий и микроорганизмов, которые при обильной влажности начинают размножаться. В случае бактерицидных добавок жизнедеятельность бактерий начинается нескоро, а при их отсутствии достаточно быстро, и здесь поможет только регулярная замена активированного угля.

При помощи активированного угля можно осуществлять очистку воды самостоятельно. Для этого сверху на емкость, в которую будет стекать вода, нужно поместить фильтрующую прослойку, которая может быть выполнена в виде марлевого контейнера, наполненного активированным углем - порошковым, гранулированным или в таблетках, которые нужно предварительно измельчить. Но такая конструкция непригодна для длительного применения и требует замены угля через несколько дней.

Принцип работы активированного угля для очистки воды основан на процессе адсорбции. В узком смысле, под процессом адсорбции понимают поглощение примесей из жидкости или газа твердым телом - адсорбентом (сорбентом). Удержание примесей на поверхности адсорбента может быть обусловлено физическими взаимодействиями (силами Ван-дер-Ваальса), химическими реакциями или и тем и другим. Активированный уголь получают в два этапа. Первый - это обжигом углеродсодержащего сырья при высокой температуре без доступа воздуха в инертной атмосфере. Второй - активация при помощи обработки водяным паром при температуре 800-1000°С или обработки химическими реагентами. Активированный (активный) уголь имеет высокую пористость, площадь поверхности 1 грамма активированного угля может составлять от 500 до 2200 м2. Радиус пор может быть от 0,2 до 200 нм, в основном адсорбционную способность активированного угля определяют поры размером 0,5-1,6 нм, которые соиз меримы с размерами адсорбируемых молекул. В основном удержание молекул примесей в порах активированного угля происходит за счет межмолекулярного притяжения. Существуют марки активированного угля, который обработан химическими реагентами для удаления примесей, не удаляющихся при физической адсорбции.

Активированный уголь применяют для удаления органических загрязнений из воды, таких как фенол, бензол, большинство нефтепродуктов, хлор- и фосфорорганические пестициды, полициклические ароматические углеводороды. Сорбционная способность возрастает с ростом молекулярной массы органических соединений, а также с ростом температуры. Активированный уголь применяют также для дехлорирования - удаления молекул активного хлора из воды. На загрузке происходит восстановление активного хлора до хлорид иона Cl-. Наиболее оптимальные условия для дехлорирования активированным углем: рН (водородный показатель) 6,5-7,5, температура обрабатываемой воды 16-26°С, скорость потока 10-15 м/с.
Органические соединения и хлор придают воде неприятный цвет, запах, привкус; пестициды и фенолы оказывают влияние на здоровье. Применение активированного угля для очистки воды улучшает ее органолептические показатели и удаляет опасные соединения. К минусам очистки воды на активированном угле можно отнести возможность размножения бактерий при определенных условиях и трудность регенерации, что приводит к необходимости замены загрузки при исчерпании сорбционного ресурса. При дехлорировании активированный уголь может служить до нескольких лет, в зависимости от концентрации активного хлора и марки применяемого угля. При удалении органических соединений рассчитать фильтроцикл заранее практически невозможно, он определяется практически в данных рабочих условиях и может быть крайне невелик. Отработанный уголь подлежит замене.

Активированный уголь для очистки воды может использоваться в виде гранулированной загрузки в скорых фильтрах или в виде картриджей для проточных магистральных фильтров. Картриджи бывают двух видов: насыпные и прессованные. Насыпные картриджи бывают разборные, в которых возможна замена угля. Достоинство прессованных картриджей - малая пыльность. Достоинство засыпных колонн (скорых фильтров) - в возможности проведения обратной промывки, при которой удаляются механические частицы, которые осаживаясь на поверхности угля, блокируют рабочие поры. Количество активированного угля в колонне около 60% от объема фильтра, обратную промывку настраивают так, чтобы уголь во время промывки находился во взвешенном состоянии. Таким образом, удаляются накопившиеся механические загрязнения, а также происходит перераспределение загрузки, открываются новые поры.

Очистка активированным углем распространена как в бытовом применении, так и промышленном. Очистка воды угольным фильтром - самый простой и доступный способ для очистки воды в квартире, при этом удаляется неприятный запах хлорированной воды, а солевой состав не меняется. В промышленности дехлорирование применяется в первую очередь в пищевой и электронной промышленности, а также перед установками обратного осмоса.

Уголь для очистки воды человечество использует уже немало десятков, а то и сотен лет, поскольку этот способ был и остается одним из самых простых и действенных. В современных водоочистных системах применяется уголь из кокосовой скорлупы, вытеснивший собой активированный уголь из березовой древесины. «Кокосовый» сорбент в четыре раза эффективнее своего предшественника и способен задерживать органические соединения, растворенные газы и остатки хлора, но бессилен в отношении бактерий, нитратов, тяжелых металлов и нитритов. В связи с этим угольные фильтры используются на конечной стадии очистки питьевой воды, улучшая ее вкусовые, цветовые и другие органолептические свойства.

Активированный уголь

Для производства активированного угля используют скорлупу кокоса или абрикосовые косточки, которые подвергаются сначала термической, а после и химической обработке. Полученный в результате продукт выпускается в прессованном и гранулированном виде. Для водоочистных систем используется сыпучий гранулированный уголь, который либо засыпается непосредственно в фильтр, либо применяется в виде сменных угольных картриджей.

Угольные картриджи имеют ограниченный срок службы, а засыпные фильтры могут использоваться в течение довольно длительного срока, как в бытовых условиях, так и в промышленных масштабах. Такую возможность гарантирует регулярно выполняемая процедура обратной промывки, в условиях которой поток воды через угольный фильтр направляется в обратном направлении для устранения накопленных сорбентом загрязнений. Также обратная промывка способствует устранению своеобразных «тоннелей», проложенных струями воды, постоянно проходящих сквозь очистное устройство. Благодаря современным методам обработки активированный уголь приобретает устойчивость к различным механическим воздействиям и не теряет своих свойств под воздействием бесчисленных промывок.

Однако даже при столь высокой эффективности очистка питьевой воды посредством угольных фильтров должна носить характер завершающей стадии, поскольку они могут справиться с задачей только в том случае, если в поступающей жидкости содержится не более 10мг/л посторонних частиц и взвесей.

В производственных условиях сырьем для получения активно угла могут служить:

скорлупа и косточки фруктов;
торф, древесина и стружка;
антрацит и каменный уголь.

Измельчение активированого угля

Сначала будущий сорбент подвергается карбонизации (нагреву в раскаленной печи бескислородным методом), затем его обрабатывают паром. В результате данных процедур активированный уголь приобретает необходимую площадь и поры определенных размеров в соответствии с задачами, — все зависит от тех частиц, для фильтрации которых он предназначен. Так, уголь применяется для очистки от газов, для рекуперации воды и в целях ее осветления. В водоочистке возможно использование как гранулированных, так и порошковых сорбентов, причем большое значение при выборе сорбента имеет как размер частиц угля и микропор, так и различные физические характеристики, включая зольность, плотность, влажность, прочность, скорость сорбции и другие.

Активированный уголь в измельченном виде

Как правило, активированный уголь для очистки воды применяется в составе сорбционного фильтра, то есть сосуда, заполненного сорбентом. В процессе прохождения жидкости через сосуд из нее удаляются вредные примеси, причем разнообразные по форме и размеру поры активного угля служат местом блокировки крупных частиц и мельчайших молекул. Так, самые микроскопические поры служат пристанищем для молекул хлороформа и фенола, отверстия покрупнее – для более объемных молекул.

Зольностью именуют наличие неорганических веществ в составе сорбента (этот показатель не должен быть высоким в отношении фильтров для питьевой воды), показатель прочности особенно важен для систем водоочистки с высокой нагрузкой, но особое внимание при выборе сорбента уделяется сорбционной емкости и скорости.

Под сорбционной емкостью угля понимают его способность задерживать и поглощать максимальное количество загрязнений. Не менее важна и прочность связывания примесей, характеризующая тот объем веществ, которые уголь может удерживать, не отдавая обратно в воду. Скорость сорбции определяется быстротой поглощения примесей, а важность этого параметра определяется самими условиями очистки. Вода проходит через угольный фильтр с большой скоростью, задерживаясь в нем меньше минуты, поэтому важно, чтобы за этот небольшой промежуток времени сорбент успел впитать все вредные вещества. Наиболее эффективными в этом отношении считаются угли, полученные из кокосовой скорлупы и измельченные в порошок. Мелкие частицы сорбента обеспечивают максимальный контакт всей его площади с водой, увеличивая действенность очистки.

Недостатки сорбентов на основе угля

Главный недостаток картриджных угольных фильтров заключается в ограниченных сроках эксплуатации.

По мере использования всей площади сорбента, он превращается в неприятную слизь черного цвета, которая к тому же является благодатной почвой для роста бактерий. Поэтому картриджи следует менять незамедлительно, не дожидаясь, пока фильтр из очищающего устройства станет рассадником заразы.

Часто в угольном сорбенте присутствуют бактерицидные добавки; производители насыщают его ионами серебра, что на некоторое время способно предотвратить размножение бактерий и плесени, но не является панацеей.

Уголь Kekwa Уголь AK-47 Уголь Carbon COC L900

Производим кокосовые активированные угли с заданными физико-химическими характериcтиками и требуемой фракции.

Общие понятия об активированных углях

Наиболее распространенный фильтровальный материал для очистки воды жиров и спиртов это активированные угли. Активированные угли - это углеродные частицы мелкой фракции до 5 мм с развитой системой внутренних пор и каналов размером до 20 ангстрем. Гранулированные активированные угли изготавливают из следующих основ:

Древесная основа;
Каменноугольная основа;
Полимерные искусственные волокна;
Скорлупа кокосового ореха.

Процесс производства любого активированного угля заключается в пиролизе основы. Пиролизом называется нагрев материала при высокой температуре до 1000 градусов Цельсия при отсутствии кислорода. Угли из древесной основы активируют - обрабатывают горячим паром. Древесные угли характеризуются высокой емкостью, но низкой механической прочностью. Угли на каменноугольной основе имеют более высокие механические показатели, но удаляют не весь спектр органических соединений.

Особую группу представляют гранулированные кокосовые активированные угли . Из названия понятно, что они производятся из скорлупы кокосового ореха. Широко востребованы в пищевой промышленности и на производстве, где требуется чистая вода. Производятся в Индии, Тайланде и Германии, Китае. Угли из кокосовой скорлупы лишены недостатков, которые имеют древесные и каменноугольные. Кокосовый активированный уголь обладает низкой истираемостью и измельчаемостью и высокой поглощающей способностью. Высокая прочность углей, то есть низкая истираемость и измельчаемость, является главным параметром при выборе углей для очистки воды и спиртов.

Обзор рынка кокосовых активированных углей

Самым ярким представителем кокосового угля является уголь NWC BLC L012x40 производства Индия Шри-Ланка. Выпускается стандартной удобной упаковке 25 кг 50 л фракцией 0,5-1,7 мм. Обладает высокой механической прочностью. Широко востребован на рынке уголь немецкого производства Carbo Tech DGK. Фракция его 0,5-1,7. Еще один бренд импортного производства так же известен уголь Carbon COC L900 производства Малазия. Фракционный состав 0,5-1,7. У нас вы можете купить кокосовый активированный уголь в Москве любой из перечисленных брендов. Все три бренда всегда в наличии. Так же принимаем закзазы на производство углей по вашим физико-химическим характеристикам и требуемой нестандартной фракции.

Фракции углей

Марка угля	Фракция, мм	Основа	Производитель
NWC BLC L012x40	0,5-1,6	кокосовая	Шри-Ланка
Extrasorb GAC 12x40	0,5-1,7	кокосовая	Малазия
Extrasorb GAC 4x8	2-5	каменноугольная	Малазия
Extrasorb GAC 6x12	1,7-3,35	кокосовая	Малазия
Extrasorb GAC 8x16	1,18-2,36	кокосовая	Малазия
Aqualat Hyperline 12x30	0,6-1,7	кокосовая	Россия
Carbo Tech DGK 12x40	0,5-1,6	кокосовая	Германия
Carbon COC L900 12x40	0,5-1,6	кокосовая	Малазия
Kekwa	0,65 - 2	кокосовая	Малазия
АК-47	0,45-1,7	кокосовая	Индия
Aquacarb 207C	0,6-1,6	кокосовая	Великобритания

Область применения активированных углей

Кокосовые активированные угли из водных растворов эффективно удаляют молекулы органических веществ, и остаточный хлор. Взвешенные мелкодисперсные частицы любой природы. Коллоидные частицы удаляются за счет тупиковых внутренних пор, в отличии от алюмосиликатных загрузок которые имеют входной и выходной канал в объеме гранулы. Хорошо удаляются фенолы, ароматические углеводороды, нефтепродукты, фосфорорганические соединения, сивушные масла спиртов, хлор, поверхностно-активные вещества. Кокосовые активированные угли разлагают остаточный активный хлор и озон. Широко применяют в конце цепочки водоочистки при применение хлора и озона в качестве окислителя. Активированные угли, как правило, не регенерируют за счет тупиковых каналов, и после использования подлежат замене, после года эксплуатации. Возможность удаления перечисленных химических соединений позволяет использовать активированные кокосовые угли в следующих областях: