Как очисть воду активированным углем

Активированный уголь для очистки воды, его применение

Этот наполнитель используют в системах фильтрации бытового и коммерческого назначения. С его помощью удаляют неприятные привкусы и запахи, задерживают невидимые глазом химические соединения. Подробное изучение технологии позволит использовать активированный уголь для очистки воды оптимальным образом.

Принципы действия

Полезный эффект в данном случае обеспечивает абсорбция. В узком смысле этот процесс означает поглощение пористым веществом примесей, находящихся в жидкости. Он основан на свойстве повышения содержания растворенных соединений около твердой поверхности.

Такая реакция, в основном, обусловлена взаимодействиями физической природы. Ее величину оценивают в количестве контрольного вещества (растворенных соединений) к общему числу молекул на соответствующей границе раздела двух фаз.

Для оценки действенности фильтра используют йодный индекс. Его указывают в мг на г. Он означает, какую именно массу йода способен впитать активированный уголь. Косвенно это число характеризует рабочую площадь адсорбента.

Изготовление и технические характеристики кокосового активированного угля

Чем больше пор, тем эффективнее очистка. Кроме этого, для практического применения кокосового активированного угля имеет следующие параметры:

• разумная стоимость исходного сырья и технологии производства;
• экологическая чистота;
• достаточная прочность, которая предотвратит вторичное загрязнение жидкости механическими примесями.

С учетом отмеченных требований достаточно часто используют древесину. После обугливания переходят к активации. Этот процесс заключается в открытии пор. Для получения необходимой структуры повышают температуру. С целью ускорения добавляют химические реагенты. Применяют обработку газами, нагретыми до +820°C и выше. Точным подбором параметров режима горения в лучших образцах увеличивают рабочую поверхность на 1 г до 2 тыс. м кв. и более.

В качестве сырья также используют скорлупу кокосовых орехов, каменный уголь, нефтяной кокс, иные натуральные/искусственные материалы. Некоторые производители выпускают специальные «карбонблоки». Такие изделия создают из полимеров и кокосового активированного угля, спеченных в единое целое. Кроме хороших абсорбционных показателей они отличаются высокой прочностью.

Чтобы выбрать подходящий кокосовый активированный уголь для очистки воды профильные специалисты рекомендуют оценивать площадь рабочей поверхности вместе с йодным индексом. Значение насыпной плотности поможет узнать, сколько грамм действующего вещества помещается в определенном объеме. Пригодится высокая твердость (более 92%), чтобы сохранить цельность фильтрующего материала при прохождении потока жидкости с нормальным напором.

Производители обеспечивают минимальную влажность таких засыпок. При необходимости – применяют полипропиленовые мешки, чтобы сохранить исходные параметры при транспортировке и в процессе длительного хранения. Нейтральный водородный показатель (уровень в диапазоне 5-8 pH) и отсутствие вредных примесей позволяет купить кокосовый активированный уголь для качественной очистки воды.

В следующей таблице приведены параметры активированного угля, которая предлагается на современном рынке отечественными и зарубежными производителями:

Скорлупа кокосовых орехов/высокий уровень активности

Каменный уголь/средняя активность

Кокосовая скорлупа с добавками серебра/высокая активность

Площадь рабочей поверхности

Самые крупные поры (40-60 нм и более) – в изделиях, созданных из натуральной древесинs! Они подходят для задержания органических соединений. Высокий уровень очистки воды от нитритов и нитратов обеспечивает применение кокосовой скорлупы (поры – менее 2-5 нм). Средними показателями отличаются гранулы, изготовленные из каменного угля.

Достаточная прочность не только продлевает срок службы благодаря устойчивости к истиранию. Такие гранулы не образуют мелкие механические примеси, которые придется удалять дополнительно. Некоторые марки засыпок допустимо активизировать несколько раз с применением промышленных технологий при существенном засорении пор.

Следует помнить о том, что насыщенный влагой кокосовый активированный уголь хорошо поглощает кислород. При значительных объемах он способен ухудшить состав воздуха в помещении ниже допустимых санитарных норм. Чтобы исключить опасные для здоровья ситуации рекомендуется купить герметичную тару, для выполнения контрольных операций. Подобные рекомендации уместны для промышленных масштабов! В бытовых установках используется сравнительно небольшое количество такой засыпки.

Использовать кокосовый активированный уголь для очистки воды в домашних условиях выгодно. Он стоит недорого, поэтому даже при формировании толстого слоя засыпки расходы не будут чрезмерными. Малый вес упрощает перемещение, иные рабочие действия. Созданная среда фильтрации обладает универсальными свойствами. Она пригодна для задержания сравнительно крупных взвесей и других механических примесей, растворенных соединений, органики.

Преимущества и недостатки активированного угля

Качественные гранулы при соблюдении правил эксплуатации способны сохранять функциональность до 12-18 месяцев. Однако на практике существенное влияние на длительность срока службы оказывает реальная концентрация загрязнений вместе с производительностью установки.

В следующем перечне отмечены имеющиеся недостатки:

• для поддержания нормальной эффективности надо не превышать допустимый уровень давления (не более 6-8 атм);
• качественная обработка выполняется при поддержании определенной скорости потока жидкости;
• такая засыпка подходит для подготовки холодной воды;
• она не пригодна для защиты от бактерий и других опасных микроорганизмов.

Отдельно следует отметить необходимость регулярной промывки в обратном направлении для взрыхления слоя и удаления накопленных механических примесей. Чтобы не выполнять процедуру вручную, используют специальную автоматику. Такое оснащение повышает себестоимость активированного угля и фильтров, основанных на этой засыпке. Если применяются одноразовые блоки, увеличиваются эксплуатационные расходы.

Применение в различных системах фильтрации

Активированный уголь для очистки воды в домашних условиях часто используют в виде картриджей. Эти фильтры создают в разных модификациях для повышения эффективности очистки. Многослойные конструкции с объемными фильтрами создают для предварительного и последующего задержания механических примесей. Добавки серебра применяют для антисептической обработки. Специальными вкладышами направляют поток по сложному пути для увеличения длительности рабочего цикла.

При небольшом уровне загрязненности вполне достаточно купить фильтр в частный дом со встроенным держателем для фиксации картриджа. Функциональность универсальных изделий не зависит от напора в трубопроводе. Симпатичный внешний вид современных моделей фильтров подразумевает возможность размещения на видном месте. Фильтр из активированного угля для очистки воды можно перемещать без лишних затруднений на дачу и обратно в городскую квартиру, брать с собой при выездах на пикник.

Также применяют насадки с универсальным креплением для разных кранов. Некоторые модификации можно переключать на обработку и прямое прохождение воды. Это решение продлевает срок службы картриджей. Основной недостаток – уменьшение свободного пространства над раковиной.

Чтобы устранить отмеченный минус и не предъявлять лишние требования к эстетике, используют проточные установки. Типичная конструкция – колба с крышкой. Верхняя часть дополнена резьбовыми вкладышами для подсоединения к трубопроводу. В нижнюю – вставляют сменный картридж с наполнителем из активированного угля. При разметке крепления оставляют достаточное место снизу, чтобы не затруднять монтаж нового блока.

Лучший уровень очистки и обеззараживания питьевой воды обеспечивают засыпные установки фильтрации. В этом варианте применяют предварительный расчет по рассмотренной выше схеме. Полученные значения используют для выбора подходящей емкости, формирования оптимального слоя, настройки рабочих режимов и выполнения контрольных операций.

Для такого комплекта оборудования подбирают бак из материала, стойкого к разрушительным процессам коррозии. Устанавливают манометры для проверки давления на входе и выходе. По разнице показаний моно без разборки оценивать уровень загрязненности фильтра.

Чтобы не промывать засыпку вручную, на горловину устанавливают стандартную автоматику с управляющей электроникой и набором электромагнитных клапанов. Используют запуск регламентных операций по времени, с помощью таймера. Более точный способ – измерение количества обработанной воды с помощью специализированного счетчика.

Соблюдение следующих правил продлит работоспособность фильтра с активированным углем для очистки воды:

• давление на входе поддерживают на уровне, рекомендованном производителем;
• перечисленные в публикации виды сорбента используют исключительно в системах холодного водоснабжения;
• не размещают системы фильтрации в домашних условиях близко к тепловым пушкам, радиаторам, иным нагревательным приборам;
• в процессе эксплуатации регулярно выполняют промывку, поддерживают хорошее функциональное состояние слива, других компонентов.

Решение отдельных практических задач

Если нет фабричного изделия в походных условиях можно изготовить самодельную конструкцию на основе изложенных выше принципов. Для этого подойдет следующий алгоритм:

• Срезают дно стандартной пластиковой бутыли. Лучше использовать емкость большого объема (>1,5 л).
• В крышке делают отверстие для слива. Чтобы упростить пользование к нему присоединяют гибкую трубку с герметизацией соединения подручными средствами.
• На открытом пламени с применением листа из жести прокаливают древесный уголь. После дробления промывкой удаляют мелкую пыль.
• Емкость переворачивают открытой частью вверх, закрепляют в таком положении.
• Последовательно создают несколько слоев из следующих материалов: чистая ткань, промытый речной песок, кокосовый активированный уголь.
• Приступают к эксплуатации, заливая воду небольшими порциями сверху.

Для оснащения жилого объекта недвижимости применяют самодельные и фабричные изделия. Во втором варианте владелец получает в свое распоряжение оптимальные технические характеристики, официальные гарантии. При комбинированном использовании обязательно проверяют взаимное влияние частей системы фильтрации.

Источник

Особенности использования активированного угля для очистки воды: преимущества и недостатки

Активированный уголь является сорбентом — эффективным средством для химической, радиологической и биологической защиты организма.

Вещество активно используется в медицине, оборонной промышленности и водоподготовке. О всех преимуществах и недостатках активированного угля читайте далее в статье.

Уникальные свойства

Материал имеет мелкопористую структуру. Его поверхность отличается высокой адсорбцией — способностью удерживать и накапливать:

• жидкие,
• растворенные вещества,
• газообразные молекулы.

Эффективность поглощения примесей зависит от размера пор материала. Они должны быть больше молекул, которые нужно адсорбировать из носителя.

Способность к поглощению примесей у вещества настолько высока, что кусок площадью 1 м3 с порами размером 0,3 м3 способен впитать в себя до 30 м3 газа.

От чего очищает и насколько эффективно?

Вещество снижает концентрацию в жидкости следующих примесей:

• Летучие соединения (радиоактивные газы, пары масел, ртути, углеводорода).
• Органические примеси, которые портят вкус и запах напитков, в том числе хлор и озон.
• Отравляющие вещества (пестициды, гербициды).
• Нефтепродукты.
• Соли тяжелых металлов.
• Бактерии (Сальмонелла, Шигелла, пр.).

Из-за неэффективности по отношению к ряду примесей он не используется как единственное средство для водоочистки.

Какой используют в фильтрах?

В системах очистки активированный уголь чаще всего встречается в 3 видах.

Виды сорбента для водоподготовки	Маркировка	Описание	Применение
Порошкообразный	PAC	Размер частиц: 0,15-0,25 мм. Очищает воду путем смешивания с ней. Удаляется из жидкости методом фильтрации.	Резервуары быстрого смешивания, гравитационные фильтры. Не используется при устройстве проточных фильтров для центральных водопроводов из-за риска высокой потери напора.
Гранулированный	GAC	Размер частиц: 0,2-5 мм. Образуется путем измельчения и просеивания расходного материала. Очищает большие объемы жидкостей, газа, может многократно использоваться.	Проточные системы, бассейны быстрого смешивания.
Прессованный (экструдированный)	EAC	Цилиндрические гранулы диаметром 1-5 мм. Выпускается из порошкообразного углерода.	Применяется при сборке бытовых фильтров.

В проточных системах водоподготовки используется два вида угля:

1. Гранулированный. В таких картриджах вода проходит через весь слой загрузки.
   А уголь выступает в качестве сорбента, избирательно поглощающего из среды пары, газы и растворенные вещества.
2. Прессованный. В таком блоке сорбционная функция угля ниже, так как слой угля меньше.
   Но прессованная структура позволяет использовать картридж для механической очистки от взвешенных твердых веществ — частиц ила, песка, неорганических примесей, планктона, микроорганизмов.

Преимущества и недостатки

Средство эффективно удаляет примеси, которые портят цвет, вкус и запах напитка, хлор, другие нежелательные соединения. К недостаткам вещества относится быстрая засоряемость угольного фильтра.

Другой минус угля — неспособность уничтожать микроорганизмы. Даже если его поры удерживают «нежелательных гостей», они не умирают, а остаются в нем, начиная размножаться.

Применение для фильтрации воды

Для изготовления фильтра понадобятся:

• Активированный уголь NWC 12×40 (порошок) или таблетки из аптеки.
• Пустая 5-литровая бутылка — 1 шт.
• 1,5 литровая бутылка.
• Кусок ткани или бинта — 7 см.
• Канцелярский нож.
• Шило

Количество сорбента зависит от потребностей в водоочистке.
На 1 литр воды понадобится 10 граммов NWC 12×40 или 45 таблеток.

Пошаговая инструкция:

1. Сделать шилом в крышке бутылки 10-12 отверстий.
2. Отрезать у полторашки дно канцелярским ножом.
3. Если уголь таблетированный, высыпать его в тарелку и растолочь ложкой.
4. В горлышко бутылки положить сложенный в несколько раз слой ткани или бинта.
5. Засыпать в емкость угольный порошок.
6. Поставить бутылку горлышком вниз в емкость для сбора чистой воды.

Жидкость будет проходить через фильтр долго. Первый раствор содержит угольные включения и пыль, поэтому его нужно слить. Следующая вода будет чистой.

На этом видео вы можете посмотреть простой пример изготовления угольного фильтра своими руками:

Особенности эксплуатации

Скорость его засорения зависит от качества воды. Возможно повторное использование начинки. Для этого проводится регенерация угольного слоя для удаления примесей:

• Залить вещество водой объемом в 2-3 раза большим.
• Продержать 15-20 мин.
• Слить воду и повторить предыдущие действия 2-3 р.
• Прогреть уголь в духовке в течение 6-8 часов при t до 200 °С. Первые минуты нагрева дверца шкафа должна быть открыта для отведения запахов.

После охлаждения материала до 60-70 °С его можно использовать повторно.

Чем можно заменить наполнитель?

Можно выделить 3 альтернативы активированному углю.

Сорбент АС

Удаляет из воды:

В отличие от угля, не является привлекательной средой для размножения биоорганизмов, удаляет железо, очищает воду при высокой скорости потока.

Шунгит

Имеет сорбционную способность к широкому спектру органики, спиртам, пестицидам, поверхностно-активным химическим соединениям. Обеззараживает воду, уничтожая от нежелательных обитателей:

1. споры;
2. бактерии;
3. водоросли;
4. простейшие микроорганизмы.

В 30 раз более эффективен активированного угля при удалении хлора, диоксинов.

Сорбент ОДМ-2Ф.

Применяется для комплексной водоочистки по требованиям СанПин 2.1.4.1074-01. При фракции 0,5-2 мм используется в качестве основного фильтрующего средства. Высота слоя: 1,8-2 м. Химические соединения, содержание которых сорбент снижает в воде:

• железо, оксиды железа;
• радионуклиды;
• хлориды;
• тяжелые цветные металлы;
• нефтепродукты;
• фосфаты;
• азот.

ОДМ-2Ф улучшает органолептические качества воды. В отличие от активированного угля, сорбент снижает кислотность щелочной жидкости и экономически эффективен.

Заключение

Уголь позволяет очищать воду от множества вредных примесей и микроорганизмов. При использовании вещества нужно учитывать спектр его действия и особенности эксплуатации.

Для качественной водоочистки может понадобиться дополнительный фильтр. Это зависит от состава жидкости. Эффективная эксплуатация угольного фильтра невозможна без своевременной очистки материала от задержанных включений, бактерий или замены.

Источник