Можно ли смягчить воду активированным углем

Как активированный уголь делает воду чище

Активированный уголь — это адсорбент, то есть вещество, впитывающее в себя из воды множество загрязнений. В этой статье расскажем, от каких именно загрязнений он очищает воду, как работает и почему называется именно активированным, а также о том, какие его виды используются в водоочистке.

От чего очищает

Активированный уголь очищает воду от хлора и всех его соединений, которые накапливаются в организме и вызывают заболевания. Фильтр с активированным углем незаменим, если вы пользуетесь хлорированной водой из центрального водопровода, либо если в вашей системе водоочистки на одном из этапов используется система окисления гипохлоритом натрия.

Кроме хлора активированный уголь задерживает в себе пестициды, нефтепродукты и некоторые тяжелые металлы. После такой фильтрации улучшаются органолептические свойства воды: она лишается всех посторонних запахов, вкусов, мутности и цветности, то есть становится прозрачной и приятной на вкус.

Принцип работы

Активированный уголь содержит множество микротрещин и постепенно сужающихся пор. Во время очистки вода просачивается через эти поры, оставляя в них загрязнения. Поскольку любое пустое пространство стремится быть заполненным, эти поры постепенно заполняются всеми загрязнениями, которые способны в себя впустить.

Происхождение названия

Активированный — значит более активный, чем обычный древесный уголь. Дело в том, что и неподготовленный древесный уголь тоже имеет поры и способен очищать воду, но не так хорошо, как активированный. В активированном угле микропоры и микротрещины дополнительно опустошаются с помощью специальных технологий. После активации пор становится больше, сам уголь становится легче, а его удельная поверхность — выше.

Удельная поверхность, или по -другому удельная площадь поверхности угля — это суммарная площадь всех его пор, трещин и каналов, которыми он пронизан. Чем удельная поверхность ниже, тем хуже уголь очищает воду. И наоборот, чем удельная поверхность выше, тем больше загрязнений этот материал способен в себя вобрать.

Для примера, всего один грамм активированного промышленным способом угля имеет удельную поверхность до 1500 м². Сделать активированный уголь можно даже в домашних условиях. Для этого нужно сжечь древесину, не допуская самого процесса горения, а после проварить полученное сырье в кипящей воде, чтобы из пор вымылись все минеральные соли. Однако, удельная поверхность такого продукта будет около 100 м², то есть намного ниже, чем при промышленном производстве.

Разновидности, используемые в водоочистке

В зависимости от фильтров, в которых уголь будет использоваться, он может быть порошковым, гранулированным или спрессованным. Порошковый засыпается в воду для отстаивания, гранулированный насыпается в фильтры баллонного типа, а спрессованный предназначен в основном для небольших фильтров со сменными картриджами.

Также уголь различается по типу сырья из которого изготовлен. В новном в водоочистке используется кокосовый, древесный и каменный уголь. При этом разные его виды имеют разный размер пор, а значит способны удерживать в себе частицы разного размера.

Установка и обслуживание угольного фильтра

Для того, чтобы очистить воду до состояния СанПиН (российских санитарных норм и правил), установка угольного фильтра не всегда обязательна. Но это оптимальное решение для клиентов, которые имеют повышенные требования к качеству воду: чистоте, прозрачности, вкусу и запаху.

Чтобы угольный фильтр хорошо работал и очищал воду, он, как и любое другое водоочистное оборудование, нуждается в периодическом сервисном обслуживании. Для баллонных фильтров угольного типа оно проводится раз в год и включает в себя не только профилактические работы, но и полную замену фильтрующей среды. Дело в том, что уголь — вещество мягкое и быстроистираемое. Во время эксплуатации уголь несколько раз подвергается регенерации: обратной промывке с целью очистки пор от накопившихся загрязнений, включая и бактериальные загрязнения. В итоге его ресурс постепенно исчерпывается, а сам засыпной материал нуждается в полной замене. Если заменять уголь в баллоне не реже одного раза в год, то можно держать качество очищаемой воды на высоком уровне. Если же за этим не следить, то качество воды может ухудшиться не только из-за того, что уголь исчерпывает свой ресурс, но и из за бактериального загрязнения материала, которое возможно, если подобные загрязнения изначально присутствуют в очищаемой воде.

Также активированный уголь есть в составе сменных картриджей для питьевых систем водоочистки. Эти компактные системы устанавливаются в основном под раковину. Угольные картриджи могут встречаться в таких фильтрах сразу в двух видах: с засыпным и спрессованным углем внутри. Поскольку уголь в сменных картриджах невозможно регенерировать, то сами картриджи нужно заменять не реже одного раза в 3-6 месяцев. Время замены зависит от качества и количества очищаемой воды.

Чтобы спроектировать эффективную систему водоочистки, нужно правильно подобрать все материалы, в том числе и наиболее подходящий вид активированного угля. Наши специалисты подберут для вашего случая все необходимые комплектующие и расходные материала. Эта услуга называется Подбор оборудования, и она бесплатна для всех наших клиентов. Обращайтесь:

Viber, WhatsApp, Telegram +7 (985) 167-08-90

Также для всех наших клиентов действуют другие бесплатные услуги:

онлайн и телефонные консультации

доставка оборудования до места установки

забор образцов воды и ее лабораторное исследование

Источник

Активированный уголь для водоподготовки

9 ноября 2011 г

Применение угля для водоподготовки

Активированный уголь в промышленных объемах начали производить в начале XX века, и связано это было с развитием промышленного производства в химической отрасли, внедрением новых видов химического оружия и химзащиты. Применение его в качестве адсорбента дало толчок развитию новых производственных технологий для его получения, которые до сих пор непрерывно совершенствуются.

Сегодня активированный уголь используются повсеместно во многих производственных процессах. В инженерной экологии его важная роль связана с использованием в системах очистки воздуха и водоподготовки.

Преимущества активированного угля. Адсорбционные способности позволяют применять его для очистки:

Активированный уголь успешно адсорбирует из растворов следующие органические соединения:

• нефтепродукты,
• пестициды,
• галогенсодержащие углеводороды.

Фильтры с угольной загрузкой улучшают органолептические показатели воды, очищаемой для питьевых нужд:

• снижают цветность и мутность,
• удаляют посторонние запахи и привкусы,
• адсорбируют органику.

Доочистка водопроводной воды угольными фильтрами удаляет из воды остатки хлорсодежащих соединений и озона, используемых для дезинфекции. Активированный уголь может служить материалом-носителем для микроорганизмов.

Производство активированного угля. Получают его из органического углеродного сырья. В зависимости от доступности тех или иных природных материалов. Существуют технологии получения активированного каменного или древесного угля из ореховой или кокосовой скорлупы. Активирование угля (раскрытие пор углеродного материала) проводится при помощи водяного пара, либо термохимическим методом с использованием специальных реагентов.

Исходный материал и способ активации влияют на качество активированного угля. Важные характеристики— размеры и удельная поверхность пор, гранулометрический состав (размер угольных частиц).

Технологии очистки воды углем

Чтобы добавить отмеренную дозу активированного угля в очищаемую воду, удобнее всего всыпать порошкообразный уголь или влить в загрязненную воду водную угольную суспензию. После завершения процесса очистки, когда уголь максимально адсорбирует на своей поверхности все загрязняющие вещества, угольную взвесь из воды необходимо удалить. Для удаления взвеси применяют методы коагуляции или фильтрования (многослойные фильтры, гравийные фильтры и другие методы).

Технологии очистки воды с неподвижным слоем загрузки заключаются в том, что загрязненную воду пропускают через один или несколько слоев активированного угля в гранулах. По конструкции фильтры могут быть открытые и закрытые, работающие за счет создаваемой разницы в давлении. При очистке больших объемов воды для размещения фильтров используют бетонные резервуары.

Активированный уголь, служащий фильтрующим материалом в системах водоподготовки с неподвижным слоем, можно регенерировать термическим способом, что, в целом, снижает затраты на водоочистку.

Так как угольная загрузка в процессе водоподготовки контактирует с питьевой водой, к ней применяются самые строгие санитарно-гигиенические требования. При этом руководствуются отечественными ГОСТами и СНиПами для питьевой воды, европейскими экологическими нормативами и стандартами качества.

Подбор угольной загрузки для водоочистки — важная задача при проектировании системы водоподготовки. Выбор активированного угля зависит от исходного содержания загрязняющих веществ и заданной степени снижения концентрации вредных примесей. Оптимальный подбор фильтрующих элементов происходит после проведения лабораторных анализов и получения рекомендаций от специалистов компании. Квалифицированные сотрудники лаборатории, работающие с адсорбционными материалами, подберут необходимую загрузку требуемого качества.

В ответственных случаях есть возможность организовать испытания, приближенные к полевым условиям. Для этого используют небольшие фильтры мобильного типа вместимостью до 0,5 м3 активированного угля и анализируют показатели адсорбции, расходов и эксплуатационных характеристик.

Европейские коммунальные системы водоподготовки часто используют системы очистки в виде фильтров с неподвижным слоем фильтрующих элементов из гранулированного угля. Вид загрузки подбирается в зависимости от химического состава очищаемой воды:

• Хлорсодержащие углеводороды, пестициды и биологически активные вещества лучше удаляются из воды углем, получаемым из скорлупы кокосовых орехов.
• Для удаления растворенной органики рекомендуется использовать активированный каменный уголь.

В Германии принято оценивать качество активированного угля по нитробензольному показателю — это количество угля, необходимое для удаления из воды на 90% заданного количества нитробензола. Так, для такой степени очистки необходимо менее 20 мг высокоэффективных кокосовых углей или 21–27 мг эффективных углей каменного происхождения.. Этот показатель имеет преимущество перед общеприменимым йодным числом, так как позволяет оценивать адсорбционный эффект для большего количества веществ.

Для очистки воды от многих видов органических веществ традиционно используют флокуляцию, окисление и фильтрацию. Для этих же целей может применяться высокоактивный порошкообразный активированный уголь с высокой адсорбционной способностью. Применение активированного угля в ряде случаев более выгодно, так как позволяет снизить дозу адсорбента и уменьшить затраты на водоочистку.

Для определения эффективной дозы адсорбента строят изотермы адсорбции с учетом реального химического состава очищаемой воды. Входящие в состав водного раствора примеси могут изменить реальный показатель адсорбции активированного угля и повлиять на конечную степень водоочистки.

Примеры использования

Европейская компания в сотрудничестве с российскими коммунальными службами изучали порошкообразный активированный уголь для удаления из воды минеральных углеводородов при стандартных температурных условиях (22-26 °C).

Растворы очищаемой воды приготовляли методом дозирования. Начальная концентрация минеральных масел составляла около 1,7 мг/л. Фракционный состав углеводородов был следующий:

Для построения изотерм адсорбции применялся набор навесок порошкообразного угля от 2 до 10 мг/л. В зависимости от используемой дозы активированного угля из раствора удалялось от 60 до 90% от общего содержания углеводородных соединений.

Параллельные опыты изучали изменение характеристик активированного угля при добавлении в раствор дополнительных реагентов (хлорамина). Хлорамин получали внесением в раствор аммиака и гипохлорита натрия.

При более высокой концентрации в растворе углеводородов (до 4,2 мг/л) и в присутствии хлорамина заметно возросла адсорбция активированным углем углеводородных соединений. Такой эффект объясняется тем, что хлорамин химически взаимодействовал с органическими углеводородами и преобразовывал их в легко адсорбируемые соединения.

Источник

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