Мутная вода активированный уголь

Удаление хлора и хлорамина на активированном угле

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) порядка 3,4 млн. человек ежегодно погибают от болезней, вызванных отсутствием чистой питьевой воды. В связи с этим, проблема обеспечения населения питьевой водой актуальна и по сей день. Технология очистки питьевой воды хлором стала внедряться с начала XX века. Это помогло победить такие страшные заболевания, как брюшной тиф, холера, дизентерия.

Хлор придает воде неприятный привкус, поэтому его избыток стремятся удалять. В источнике могут присутствовать органические вещества, при взаимодействии которых с дезинфицирующим средством, образуются побочные продукты окисления. Эти вещества также вызывают ухудшение органолептических показателей воды. Помимо хлора в подготовке питьевой воды используют монохлорамин.

Это позволило несколько снизить содержание побочных продуктов дезинфекции. Для удаления нежелательных продуктов хлорирования воды применяют активированный уголь. Причем, неправильно считать, что извлечение хлора и хлорамина на активированном угле происходит за счет физической адсорбции.

Процесс дехлорирования на активированном угле

Хлор является сильнейшим окислителем, он эффективен для удаления микроорганизмов, бактерий, водорослей, вирусов. Причем хлор обладает пролонгированным действием, в отличие от альтернативных способов обеззараживания, таких как ультрафиолетовое излучения или озонирование. Он способен устранять вторичное загрязнение питьевой воды, вызванное размножением бактерий в системе водоснабжения. Максимальная концентрация остаточного активного хлора в питьевой воде не должно превышать 0,3 – 0,5 мг/л (СанПиН 2.1.4.1074 — 01).

Таблица 1 – Соотношение между HOCl и OCl- в зависимости от температуры и pH раствора
pH	% HOCl 0C	% OCl-0 0C	% HOCl 20 0C	% OCl- 20 0C
4	100.0	0.0	100.0	0.0
5	100.0	0.0	97.7	2.3
6	98.2	1.8	96.8	3.2
7	83.3	16.7	75.2	24.8
8	32.2	67.8	32.2	76.8
9	4.5	95.5	2.9	97.1
10	0.5	99.5	0.3	99.7
11	0.05	99.95	0.03	99.97

Дезинфекция воды хлорсодержащими агентами на станциях водоподготовки осуществляется двумя способами: дозирование газообразного хлора или гипохлорита натрия (NaClO). Добавление в воду хлора или гипохлорита натрия приводит к образованию хлорноватистой кислоты HClO, которая в дальнейшем диссоциирует с образованием иона ClO-.

Cl2 + H2O → HOCl + H+ + Cl-

HOCl → H+ + OCl-

Соотношение между HOCl и OCl- в воде зависит от pH и температуры (таблица 1). Бактерицидный эффект, оказываемый хлорноватистой кислотой, в 100 раз выше, чем ионом OCl-, также недиссоциированная форма лучше удаляется на угле. Механизм дехлорирования на активированном угле отличается от механизма адсорбции органических веществ. Дехлорирование происходит за счет разложения образовавшейся хлорноватистой кислоты на поверхности активированного угля. Реакции приведены ниже.

Carbon + HOCl → С*O + H+ + Cl-

Carbon + OCl-→ С*O + Cl-

Carbon – связанный углерод; С*O – поверхностное кислородное соединение. Реакция гидролитического расщепления хлора на активированном угле протекает достаточно быстро.

На процесс гидролитического разложения хлора на поверхности угля влияют такие факторы, как наличие органических примесей в воде (органические вещества вызывают отравление поверхности сорбента, затрудняя удаление хлора) и размер гранул сорбента. Чем меньше размер частичек угля, тем быстрее протекает процесс дехлорирования. Но, с другой стороны, чем меньше размер гранул, тем большее сопротивление потоку они оказывают, поэтому при проектировании учитывается и этот фактор. Уголь активированный гранулированный (GAC) с размером гранул 20 × 50 mesh эффективнее, чем GAC 12 × 40 или GAC 8 × 30. Карбонблоки изготавливаются из порошкового угля, размеры частичек которого варьируют от 50 до 325 mesh. Так, если в системе, рассчитанной на засыпку углем фракцией 20 × 50 mesh, произвести замену на фракцию 12 × 40, то потребуется увеличить объем засыпки на 25 – 50 %, при замене 12 × 40 mesh на 8 × 30 mesh количество засыпки может увеличится в два раза.

Как известно, с увеличением температуры скорость химической реакции возрастает, в связи с этим в зимний период в районах, где температура опускается ниже нуля, эффективность извлечения хлора падает.

Как говорилось ранее, pH воды оказывает существенное влияние на удаление хлора на активированном угле, так как от pH среды зависит от соотношения между хлорноватистой кислотой и гипохлорит-ионом. Например, при увеличение pH среды от 7 до 9 – 10 объем активированного угля необходимо увеличить на 30 – 60 %.

На рисунке изображена зависимость ресурса угля фракцией 12 × 40 и 8 × 30 от концентрации хлора в очищаемой воде (температура воды 21 0С). Расход воды через объем гранулированного активированного угля (GAC) составил 4 GPM / ft3 GAC (32 об. / час), 2 GPM / ft3 GAC (16 об. / час), 1 GPM / ft3 GAC (8 об. / час). Время контакта очищаемой воды с углем рассчитывается по формуле:

где — время контакта, мин,

VCAG – объем CAG, м3

G – расход воды, м3/ч

С учетом формулы получается, что в нашем примере время контакта составит 1,9 минут, 3,75 минут и 7,5 минут. Следует заметить, на диаграмме не учитывалось влияние органических примесей и бактерий.

На рисунке изображена зависимость степени дехлорирования воды на картридже из активированного угля от объема пропущенной воды согласно методике NSF/ANSI 42. Карбонблок изготовлен на основе кокосового активированного угля фракцией 20 × 50 mesh. Скорость потока 0,5 GPM (1,9 л. / мин.). Время контакта 0,14 минут.

Проведенные исследования показали, что наиболее эффективным для использования в процессе дехлорирования воды является уголь на основе кокосовой скорлупы. CAG из скорлупы кокосового ореха по сравнению с битуминозными углями на каменной основе имеет более развитую пористость, отличается прочностью гранул, меньшим содержанием пылевидных частиц (таблица 2).

Таблица 2 – Свойства активированных гранулированных углей из кокосовой скорлупы и битуминозных каменных активированных гранулированных углей
Параметр	Активированный гранулированный кокосовый уголь	Активированный каменный уголь
Насыпная плотность, г/см3	0,48	0,56
Йодное число, мг/г	> 1100	825
CCl4, %	60	—
Зольность, %	> 97	85

Время контакта для извлечения хлорамина на кокосовом активированном угле меньше по сравнению с каменноугольными активированными углями. Соответственно, при одинаковых расходах воды через слой сорбента, объем загрузки в первом случае сократиться (таблица 3).

Таблица 3 – Удаление хлорамина на активированном угле
Расход, м3/час	0,57	1,14	1,70	2,27
Объем засыпки активированного кокосового угля, л	28	57	110	113
Объем засыпки активированного каменного угля, л	93,5	190	283	379

Стоимость кокосового активированного угля выше, по сравнению с каменными активированными углями, но эксплуатационные расходы меньше, за счет сокращения объема применяемого сорбента.

Источник

Уголь для фильтров: все об этом способе очищения воды

Уголь для фильтров: все об этом способе очищения воды

Уголь для фильтров: все об этом способе очищения воды

О пользе угля люди знали с незапамятных времен. Его полезные свойства применяли еще наши далекие предки. В древности уголь помогал очищать воду, чуть позднее – винные напитки и пиво, и даже применялся в медицине. Сейчас активированный уголь для фильтров занимает лидирующие позиции в среде очищающих материалов. Ему принадлежит пальма первенства как лучшему фильтрующему элементу, но сфера применения угля очень обширна и постоянно развивается. Какова роль угля в фильтровании, попробуем выяснить в нашей статье.

Из этой статьи вы узнаете:

Как использовать уголь для фильтров

Где применяется уголь для фильтров

Как установить угольный фильтр

Как сделать уголь для фильтров своими руками

Как использовать уголь для фильтров

Уголь в активированном виде обладает пористой структурой. Благодаря такой особенности элемент способен эффективно очищать питьевую воду. Высокие сорбционные свойства позволяют удалять из нее вредные примеси, хлорку, соли тяжелых металлов и запах.

Питьевая вода может очищаться с помощью как гранулированного, так и порошкообразного угля. Порошковый уголь содержит мельчайшие частицы, поэтому может эффективно осветлять очищаемую жидкость. Для этого необходимо порционно ввести его в воду, а затем профильтровать полученную жидкость.

Размер частиц, время, затрачиваемое на очистку, степень загрязнения питьевой воды – все это напрямую влияет на количество необходимого для фильтрации угля.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Уголь для фильтров в гранулах состоит из более крупных частиц, чем порошковый. Эти частицы имеют неправильную форму, что обеспечивает пористую структуру фильтрующего слоя. Способ применения тоже отличается. Гранулы угля должны использоваться для фильтра в виде неподвижного слоя. Чем больше будет фильтрующий слой, тем медленнее будет проходить очищаемая вода, а значит, тем лучший результат будет достигнут. 30 секунд – это время, затрачиваемое на контакт жидкости с углем. Несложно посчитать, что за 1 минуту уголь массой 0,1 кг сможет качественно очистить только стакан воды – 200 мл.

Гранулированный уголь для фильтров эффективно очищает воду от различных примесей органического происхождения, а также от хлора. Что касается микроорганизмов в воде, здесь активированный уголь бессилен. Чтобы очистить воду от бактерий, требуется дополнительная бактерицидная добавка. В качестве таковой обычно применяют ионы серебра.

Активированный уголь лучше всего использовать в качестве насыпного фильтрующего слоя. Как уже было сказано выше, чем мельче частицы и больше слой, тем эффективнее будет очистка. Срок службы активированного угля невелик ввиду ограниченности его сорбционных свойств. Поры очень быстро забиваются, и пропускная способность ухудшается. Поэтому требуется регулярная и своевременная замена.

Еще одним существенным недостатком является быстрое размножение бактерий. Повышенная влажность внутри фильтра – благоприятная среда для микроорганизмов. Только бактерицидная добавка способна отсрочить появление бактерий. Если же используется только уголь, его необходимо часто менять.

Кстати, можно самостоятельно очищать воду с помощью активированного угля. Для этого надо изготовить фильтрующую марлевую прослойку с углем внутри. Активированный уголь можно использовать любой: порошок, гранулы или таблетки. Последние требуется предварительно измельчить. Данная прослойка помещается поверх емкости для стекания очищенной воды. Минусом такой фильтрации является непродолжительная жизнеспособность полученной конструкции. Через несколько дней уголь надо уже заменить.

Где применяется уголь для фильтров

Чаще всего уголь для фильтров воды применятся в бытовых системах водоснабжения. В промышленных системах – редко. Самая распространенная форма выпускаемых фильтров – сменные картриджи. Это блок, состоящий из нескольких фильтрующих слоев. Наружную часть составляют сетки различной плотности. Их задача – не пропускать внутрь картриджа механические примеси. Внутри блока расположен слой активированного угля. Фильтр из угля необходимо своевременно менять, по мере загрязнения.

Что касается промышленных систем водоснабжения, здесь проточный или угольный фильтр неэффективен. В таких системах обычно требуется установка электромагнитного или магнитного фильтра. Корпус устройства должен быть прочным и устойчивым к коррозии. Сами фильтры размещаются в двух местах: дренажном и распределительном участках системы. Фильтр на активированном угле может применяться на последней ступени очистки в качестве дополнительного модуля.

Картридж-уголь для фильтров

Бытовые фильтры с наполнителем из активированного угля бывают нескольких видов.

1. Кувшины и насадки.

Работа первого не зависит от подачи воды в системе. В кувшин помещается картридж. Ресурс сменного блока составляет пару месяцев. Насадки же применяются для очистки проточной воды. Их закрепляют непосредственно на кран. Ресурс сменного картриджа в насадке – 3 месяца. Эти разновидности фильтров применяют для очищения небольшого количества воды. Степень очистки средняя.

1. Картриджные и баллонные фильтры.

Это устройства стационарного назначения. Они крепятся к трубе, подводящей воду. В них может быть только угольный картридж или несколько фильтров с разным составом. Степень очистки довольно высокая, но не 100 %. Эти фильтры способны удержать не все загрязнения.

1. Угольный фильтр в системе многоуровневой очистки

Для максимально эффективной очистки питьевой воды фильтр из угля применяется не как самостоятельный модуль, а в комплексной системе, имеющей несколько уровней очистки. Первым в системе располагается механический фильтр, затем – с угольным наполнителем, далее – элемент обратного осмоса или мембранный.

Угольный фильтр состоит из пластикового корпуса и внутреннего наполнителя. Кроме активированного угля дополнительно может использоваться мелкозернистый гравий, в качестве поддерживающего наполнения. Он нужен, чтобы уголь был равномерно распределен.

Уголь для фильтров может быть порошковым, спрессованным или гранулированным. Так какой уголь в фильтрах лучше? Вообще, лучшими сорбционными свойствами обладают угольные гранулы. Преимущество прессованного угля – в невозможности вымывания частиц. Это объясняется тем, что он изготавливается из разных видов угля, которые спрессованы в единый блок.

Уголь применяется в очищающих фильтрах в качестве наполнителя. И он может быть не только активированным. Итак, основное применение в системах фильтрации получили:

Активированный уголь. Его применяют для очищения воды от механических примесей, хлора, озона.

Кокосовый уголь. Способен устранить неприятный запах, органические соединения, хлор. Еще он может эффективно улучшить цвет воды и сделать ее прозрачной. В отличие от других видов способен регенерировать, что является несомненным плюсом.

Каменный уголь. Он устраняет запах, эффективно удаляет пестициды, фенолы. Особенность применения в том, что его предварительно выдерживают в воде в течение суток.

Кроме указанных выше, в фильтрах применяются и другие сорбенты. Они могут использоваться вместо угольного наполнителя или дополнять его. Силикат алюминия в гранулах эффективно очищает воду от коллоидных частиц. Способностью задерживать соли тяжелых металлов отличается цеолит. Эти сорбенты обладают свойствами, которых нет у угля.

Главное требование к фильтрующему наполнителю – пористая структура. Поры могут быть разных размеров, и качество очистки напрямую зависит от этого показателя. Крупнопористый уголь отлично устраняет механическую взвесь и крупные частицы органических соединений. Хлор, растворенные вещества, ионизированные частицы задерживаются сорбентом с мелкопористой структурой. Например, микропоры имеет кокосовый уголь, до 2 нм. Каменный уголь обладает так называемыми мезопорами, размером 2–50 нм. Структуру древесного угля отличают макропоры, крупные, размером от 50 нм.

Важнейший показатель эффективности угольного наполнителя в фильтре – сорбционная емкость. Данным термином обозначается способность угля задержать определенное количество загрязняющих воду частиц. Чем выше этот показатель, тем больше загрязнителей сможет задержать фильтрующий элемент до следующей замены или регенерации.

Еще один показатель – скорость очистки. Вода проходит через фильтрующий слой с огромной скоростью. Задача наполнителя – успеть за время прохождения через него воды задержать загрязнения. Наилучшие результаты демонстрируют мелкоизмельченные наполнители, благодаря микропорам которых обеспечивается больший контакт воды с их поверхностью.

Кроме вышеперечисленных преимуществ, фильтры с угольным наполнителем обладают и существенными недостатками. Главный из них – ограниченный срок службы. За небольшой промежуток времени угольный слой забивается, не пропуская более воду. К тому же, без дополнительной бактерицидной добавки он становится местом размножения опасных бактерий. Если тянуть с заменой, уголь превращается в черную слизь.

Особенности установки угольного фильтра

Соблюдение определенных требований к эксплуатации поможет продлить срок службы фильтра. К таковым относятся следующие ограничения:

Давление в системе водоснабжения не должно превышать заявленное производителем. Обычно оно должно быть не больше 8 атмосфер.

Активированный уголь применяется только в системе холодного водоснабжения. Использование для горячей воды быстро выведет его из строя. Высокая температура негативно влияет на его сорбционные свойства.

Недопустима установка угольного фильтра вблизи батарей и других нагревателей. Система обогрева должна располагаться на большом расстоянии от него.

Уголь в фильтрах восприимчив к влажности окружающей среды. Она не должна превышать 70 %.

Должен осуществляться слив дренажной системы. Если есть препятствия на пути грязной воды, их необходимо устранить.

Рекомендуются дополнительные ступени очистки после угольного фильтра, чтобы избежать попадания в чистую воду мельчайших частиц угля.

Применение угольных фильтров особенно актуально для фильтрации воды из водопровода. Дело в том, что на водоочистных сооружениях вода обеззараживается хлором. Если система водоснабжения автономная и вода поступает из скважины большой глубины, уголь в фильтре бесполезен. В такой воде отсутствует хлор и другие органические соединения.

Уголь для фильтра своими руками

Прежде чем ответить на вопрос, как сделать фильтр из активированного угля, еще раз рассмотрим его строение. Под фильтром подразумевается несложное изделие с наполнителем, который и предназначен для очищения. Таким фильтрующим слоем может быть не только уголь, но и песок, трава, вата, лутрасил, марля. Фильтры из ткани очень недолговечны, хотя способны вполне достойно очистить жидкость. Поэтому их можно использовать только как временный фильтр.

Лутрасил представляет собой синтетический полипропиленовый материал. Смесь этого волокна и древесного угля способна эффективно очищать очень загрязненную и жесткую воду на протяжении длительного времени. Такой фильтр можно соорудить своими руками. Лутрасил есть в продаже. Древесный уголь можно тоже купить или же изготовить. Для этого надо положить в металлическую емкость кусок дерева и прокалить. После того как полученный уголь остынет, надо положить его и лутрасил в слой марли. И вот он – самодельный фильтр.

Минусом фильтрующих кувшинов является очень медленная очистка воды, что не всегда удобно. Пока очистится нужное количество жидкости, придется ждать. Если вы собрались большой компанией на дачу или на природу, кувшин точно не подойдет. В этом случае понадобится много чистой питьевой воды. Отличным выходом станет изготовление своими руками походного фильтра. Что для этого нужно? Всего лишь ведро с крышкой и пятилитровая пластиковая бутылка. Ваши дальнейшие действия:

Надо срезать дно пластиковой бутыли.

В крышке ведра делается отверстие подходящего размера.

Бутыль надо устойчиво вставить в крышку ведра горлышком вниз. Края отверстия желательно уплотнить резиновой прокладкой.

Теперь надо заполнить бутыль фильтрующим составом. Наполнителем может стать самодельная угольная смесь.

Походный фильтр готов!

Этот принцип самостоятельного изготовления фильтра годится для создания более серьезной очищающей конструкции. Ее можно применять для эффективной очистки воды от примесей и смягчения. Придерживайтесь следующего алгоритма:

Понадобится пластиковая канистра объемом 20 л. Этот бак будет использоваться, как принимающая очищенную воду емкость.

Вырежьте небольшое отверстие внизу канистры. В него должен плотно вставляться кран.

Возьмите небольшой кусок полипропиленовой трубы диаметром 4 см. Ее надо заполнить древесным углем.

Теперь вам понадобится пластиковая бутылка объемом 10 л. Диаметр горла такой бутылки обычно составляет 4 см. Надо полностью или частично срезать дно бутылки. Через него будет в фильтр заливаться вода. Трубу из предыдущего пункта надо соединить с горлышком бутыли, вернее, одеть на него.

Соедините с помощью трубы бутылку, которая будет находиться выше, и принимающую емкость.

В такую конструкцию можно налить чуть меньше 10 литров воды. Угольный фильтр, изготовленный своими руками, профильтрует этот объем и сделает жидкость пригодной для питься за каких-то 1,5–2 часа.

Полезный совет: чтобы частицы угля не попали в очищенную воду, на верх и низ трубы желательно приклеить небольшие куски пластика с перфорацией.

На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра 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.

Наша компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

подключить систему фильтрации самостоятельно;

разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

подобрать сменные материалы;

устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

Источник