Фильтры с угольной загрузкой

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.

Читайте также:  Вентиляция в крышках для аквариума

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

Как выбрать угольный фильтр для воды и чем он лучше обычного?

Водопроводная вода содержит большое количество разнообразных включений. Одни крупицы легко отделяются механическим фильтрованием. Для очистки от остальных примесей, нужно дополнительно применять меры. Поглощать загрязнения могут многие виды пористых веществ.

Потребителю сложно сориентироваться в ассортименте, выбрать экологически безопасный продукт с максимальной сорбирующей способностью.

Успешный вариант очистки воды, апробированный на протяжении столетий – применение угольных фильтров.

Описание и от чего очищает

Угольный фильтр – это высокопористый углеродный материал. Большое количество микроячеек обуславливает наличие обширной активной поверхности, каждый участок которой способен фиксировать инородные частицы. Основу угольных фильтров составляет углеродный концентрат разного происхождения.

На практике используют угли из следующих видов сырья:

  • древесины,
  • торфа;
  • скорлупы кокосов и фруктов,
  • косточек плодов;
  • каменного угля.

Сорбенты получают карбонизацией, последующей активацией.

Чаще всего углеродные концентраты активируют водяным паром.

После завершения активации угольный продукт измельчают.

Для очистки воды применяются угольные фильтры с наполнителями в следующих формах:

Чаще всего используются гранулированные сорбенты. Они обладают значительной емкостью, имеют высокую пористость, обеспечивают фильтрование с большой скоростью.

Принцип работы и чем он лучше обычного

Работа угольных фильтров основана на притягивании примесей к поверхности сорбента силами слабого взаимодействия (адсорбции), реагировании некоторых загрязнителей с углеродными наполнителями (хемосорбции).

Качественный активированный уголь проявляет следующие свойства:

  • Активно связывает чужеродные вещества, не реагирует на молекулы воды;
  • Легко смачивается водой, не разрушаясь при этом;
  • Не инициирует реакции окисления, осмоления примесей;
  • Имеет поры с размерами от 0,8 до 5 нм, что позволяет проникать органическим загрязнителям (нефтепродуктам, пестицидам, ПАВам);
  • Имеет большую емкость при кратковременном взаимодействии с водой.

Засыпные наполнители фильтров подлежат регенерации промывкой.

После немногочисленных восстановлений (до 4 раз) активность углей не уменьшается.

Длительное использование сорбента не рекомендуется.

Для полного восстановления нужно проводить активацию. Сделать это дома практически невозможно.

Угольные фильтры используются для достижения следующих целей:

  • Обесцвечивания загрязненной воды;
  • Удаления неприятного запаха и привкуса;
  • Извлечения органических соединений;
  • Выделения из водной среды биологических примесей;
  • Закрепления на пористой поверхности продуктов дезинфицирования (хлорирования) водопроводов.

Материалы из углей успешно справляются со всеми обычными загрязнителями. Их характеристик может оказаться недостаточно для очистки воды с повышенным уровнем примесей, содержащих большие концентрации солей жесткости. В таких ситуациях помимо угольных фильтров нужно устанавливать дополнительные очистные модули.

Угольные фильтры, более эффективны, чем какие-либо обычные механические очистители, но в меньше мере удаляют загрязнения, чем системы с обратным осмосом и ультрафильтрацией.

Как выбрать?

Существует несколько основных видов фильтров с углями. У каждого устройства есть определенные возможности, достоинства. Угольные фильтры отличаются ценами, что тоже важно для потребителей.

Кувшины

Самая простая модель выглядит как емкость с большим или меньшим объемом. В крышку вмонтирован патрон с угольным наполнителем. Ресурс кувшинов позволяет удовлетворить умеренные потребности одного-двух человек.

Заполненный уголь становится источником загрязнений. Возможностей картриджа хватает максимум на 2 месяца, после чего его нужно заменять. Цена на фильтры-кувшины невелика, приближается к 600 рублям.

Насадки на кран

Многим потребителям нравятся насадки на кран. Они не занимают место под мойкой или на столешнице, легко устанавливаются и демонтируются. Насадку можно брать с собой в поездки. Она очищает воду от небольших загрязнений, существенно сокращает скорость потока.

Поглощающей емкости насадки обычно хватает на 3 месяца, по истечении которых наполнитель фильтра нужно менять. Цена насадки в 2 раза меньше, чем кувшина – около 250-300 руб.

Проточные устройства с картриджами

Большую эффективность очистки обеспечивают проточные модели под мойкой с угольными сорбентами. Фильтрующий картридж может стационарно устанавливаться в колбе отдельно, как единственный модуль очистки или в комплексе с другими блоками. Проточные угольные фильтры для воды стоят гораздо больше, чем кувшины и насадки, цена приближается к 5000 рублей.

Читайте также:  Для естественной вентиляции в гараже с подвалом

Баллоны с сорбентами

Для очистки воды из индивидуальных источников на загородных участках нужны большие объемы поглотителей. С этой целью используют стационарные баллонные модели с засыпным углем. Обычно они устанавливается на магистральные входные трубы.

Агрегат имеет большие размеры, необходим для обеспечения чистой водой жителей коттеджей, не имеющих централизованного водоснабжения. Дополнительное удобство баллонов заключается в том, что сорбент для наполнения можно выбирать самим в зависимости от качества воды в данной местности.

Цена баллона объемом около 30 л (без засыпки) приближается к 3 тысячам рублей.

Элементы обратного осмоса

Применение устройств для очистки воды через мембраны согласно принципу обратного осмоса – одна из наиболее эффективных и дорогостоящих возможностей полного удаления загрязнений.

На мембрану должен попадать предварительно очищенный поток. Для этого в комплексе последовательно устанавливают обычный механический фильтр, затем модуль с углем и только после этого блок для обратного осмоса.

Часто недостатка микроэлементов в комплекс вводят минерализатор, добавляющий в жидкость необходимые соли. Цена агрегата приближается к 10 тысячам рублей.

Все виды угольных фильтров выпускают ведущие производители устройств для очистки воды:

К выбору сорбента нужно подходить осторожно потому, что от этого зависит качество полученной воды.

Особенности обслуживания и как промыть систему

Современные устройства для очистки непритязательны при эксплуатации, не требуют больших усилий для обслуживания.

У фильтров с картриджами замена патрона выполняется легко. Для этого нужно ключом из комплекта открутить крышку, вынуть старый картридж, поставить на прежнее место новый. По окончании процедуры крышку крепко прикручивают на место, исключая появление протечек в перспективе.

Время эффективной очистки зависит от интенсивности нагрузки на сорбент. Обычно при среднем расходе семьи из 3 человек замена угольного фильтра нужна через месяц.

Показатели исчерпания возможностей следующие:

  • Появление привкуса у воды;
  • Уменьшение скорости потока (для всех фильтров, кроме кувшина);
  • Выпадение осадка после кипячения.

Очень удобны новые системы с автоматической индикацией состояния фильтра.

В таких случаях забыть о смене фильтра невозможно. За удобство приходится много платить. Такие агрегаты стоят свыше 15 тыс. рублей.

Некоторые изобретательные потребители применяют оригинальный метод проверки состояния сорбента. Они делают едва окрашенный раствор марганцовки или любого пищевого красителя. Пропускают его через фильтр. Если выходящий поток окрашен, значит — фильтр надо менять. Идея оригинальная и вполне обоснованная.

Промывка наполнителя сорбционного фильтра, сделанного в виде баллона, экономически оправдана. Для регенерации способностей уголь нужно вынуть, многократно промыть в чистой воде, затем можно повторить процедуру в 3 %-ном растворе пищевой соды.

Для восстановления функций сорбента его нужно встряхивать, перемешивать, вымывать. Полноценную регенерацию угольных картриджей в домашних условиях сделать невозможно.

Как сделать фильтрующее устройство своими руками?

Приспособление для фильтрования можно сделать самостоятельно. Для этого нужно выполнить следующее:

  • Взять две пластиковые бутылки или небольших баллона;
  • Отрезать у них дно и снять крышки;
  • Приспособить одну емкость сверху для фильтрования, другую снизу для накапливания чистой воды;
  • Место соединения обмотать фиксирующей изолентой;
  • В верхнюю емкость засыпать активированный или древесный уголь.

Конструкция готова. Вода, просачиваясь через поры угля по всей высоте колонки, стекает через горловину в нижнюю емкость.

Древесный уголь можно сделать своими руками, сжигая древесину при ограниченном доступе воздуха. Самостоятельно сделанным фильтром уместно пользоваться на даче или в походе.

Полезное видео

Смотрите интересный видеоматериал, в котором представлен обзор существующих угольных фильтров для очистки воды.

Заключение

Эффективность использования угля для очистки воды была доказана еще в Древней Греции. Современные модификации фильтров сделали процедуру извлечения примесей более совершенной. Уголь хорошо поглощает минеральные и органические загрязнители при условии соблюдения режима использования.

Источник

Угольные фильтры для очистки воды

Водопроводная вода в неочищенном виде может оказаться опасной для организма человека. Сегодня на рынке множество предложений по эффективной фильтрации воды. Популярными являются угольные фильтры для очистки воды. Благодаря высокой пористости активированный уголь вбирает в себя все бактерии, вирусы и другую органику.

Угольные фильтры для воды заслужили доверие своей экологичностью и высокой поглощающей способностью. Уголь является природным пористым веществом. Получают его из нескольких источников: каменноугольный и нефтяной кокс, кокосовый или древесный уголь. Исходный материал определяет его главную характеристику – пористость:

  • макропористые – поры 0,1-2 мкм;
  • мезопористые – 0,004-1 мкм;
  • микропористые – до 0,004 мкм.

Для очистки питьевой воды используют микропористые фильтры. Сорбент используют в зависимости от его свойств.

Существует несколько модификаций угольных фильтров:

  • гранулы силиката алюминия, которые активны против коллоидных частиц; быстро фильтрует при различных значениях рН;
  • активированный уголь удаляет хлор, жиры, озон и взвешенные частицы; небольшая стоимость при высокой эффективности; иногда присутствует напыление серебром для борьбы с бактериями и хлорным запахом;
  • кокосовый уголь результативен в борьбе с хлором и органикой, улучшает запах и цвет воды; можно регенерировать; выпускается в форме гранул или спрессованных волокон;
  • каменный уголь задерживает пестициды и фенолы, борется с запахом; перед использованием замачивают в воде около суток;
  • медный цинк используется в форме гранул, результативен борьбе с бактериями и взвешенными примесями; работает при любых температурах;
  • природный цеолит удаляет тяжелые металлы и бактерии; высокая термическая устойчивость;
  • полифункциональный алюмосиликатный адсорбент – восстановление без использования химических реагентов (промывают под проточной водой); устраняет хром, металлы и фенолы.
Читайте также:  Канал воздуховода для вытяжки плоский

Результат очистки прямо пропорционален полезной площади фильтрующей массы. Угольные фильтры для очистки воды хорошего качества способно очистить воду на 98% от органических хлорсодержащих примесей.

Принцип работы угольных фильтров

Сегодня на рынке множество конструкций угольных фильтров: настольные, кувшинные, автоматические и картриджные. Рассмотрим принцип работы наиболее сложных – автоматических. Остальные являются упрощенной модификацией.

Автоматические угольные фильтры работают на кокосовом сырье, которое не требует дополнительной засыпки в процессе работы. Восстановление фильтрующей массы происходит обратным теком воды. Корпус системы сделан из пищевого пластика. Внутри расположен сорбент. Вода проходит через угольный слой, который вбирает вредные примеси и улучшает органолептические свойства воды. После вода может идти на бытовые нужды или на дальнейшую очистку. Если качество воды снизилось, то фильтр автоматически восстанавливается с помощью проточной воды. Регенерация обычно проводится ночью, так как во время промывки использовать воду нельзя.

Монтаж угольных фильтров для воды

Угольные фильтры чаще используют квартирах. Частные дома питаются водой из скважины с низким содержанием органики, но большой концентрацией других примесей.

Угольные фильтры лучше использовать в системе очистки, а не отдельно. Что бы получить качественную воду, следует ее сначала очистить от механических примесей и солей, обезжелезивать.

Основное правило: давление не должно быть выше предельного.

Обычно это 8 атмосфер. Так же угольные системы не предназначены для горячей воды: высокая температура выводит их из строя. Нельзя монтировать с нагревательной системой.

Следует наладить нормальную вентиляцию помещения и влажность до 70%.

Нужно организовать доступ к дренажу для слива воды во время очистки фильтра.

Монтаж выполняется в следующей последовательности.

  1. С помощью дрели делают в раковине отверстия для крана с питьевой водой. Диаметр должен составлять 13 см.
  2. В отверстие вставляют кран для слива воды.
  3. На сточную трубу нужно установить хомутовую опору выше гидравлического затвора. Она должна совпадать с отверстием сливной трубы. Для ее прилегания затягивают винты.
  4. Резьбу обматывают тефлоновой лентой и устанавливают накопительный бак.
  5. Закрепить вентиль из пластика в емкости.

Первую воду следует слить после полного заполнения бака.

Срок эксплуатации

Суть очистки угольных фильтров – поглощение активной поверхностью вредных загрязнений. Со временем они накапливают в себе примеси. Угольными картриджами можно очистить 4550 литров воды. Это примерно два месяца работы. Кокосовый уголь служит до 9 месяцев. А в автоматической системе фильтрующая масса работает около 2 лет.

Опасности использования угольного фильтра

Угольные фильтры для очистки воды особо полезны при высоком содержании в ней хлора. Но следует помнить, что кроме бактерий удаляются и необходимые минералы. Чтобы не нарушился минеральный баланс в организме, следует дополнительно принимать витамины.

Если использовать недорогой фильтр без дезинфицирующих свойств, то повышается вероятность попадания в организм кишечной палочки.

Как выбрать

На рынке множество оборудования для фильтрации воды. Рассмотрим самые распространенные.

Проточные

Основной плюс – отсутствие емкости для накопления воды. Идеальный вариант для кухни. Наиболее востребованы – двухступенчатые системы. Сначала вода проходит механическую очистку, а потом поступает на угольный фильтр.

Проточные фильтры имеют низкую производительность – стакан в минуту. Для большого объема воды они не пригодны.

Сорбционные фильтры

Колба из пластика с фильтрующей массой на основе адсорбирующего материала. Выделяют несколько видов:

  • наполнитель отсутствует, что дает возможность самостоятельно его выбрать под имеющеюся воду;
  • сборные состоят из картриджей, которые надо через определенный промежуток времени заменять.

Стационарные

Эффективны при повышенном содержании хлора или его непереносимость организмом. Вода после фильтрации идет на отдельный кран. Для бытовых нужд используют обычный кран.

Насадки

Результативны насадки только против крупных примесей. Монтируются они на кран, что создает некоторые неудобства: ее нужно снимать при потребности воды для бытовых нужд.

Угольный фильтр для очистки воды своими руками

Берут пластиковую бутылку и срезают у нее дно. В качестве накопительного бака нужна емкость с крышкой, в котором отверстие под горлышко бутылки. С помощью резинового уплотнителя плотно соединяем. Засыпают бутылку фильтрующую массу: уголь перемешать с песком, травой и гравием. Уголь приобретают в магазине или прокаливают ветки дерева (кроме сосны). Первые несколько литров сливают, что бы удалить мелкие частички угля.

Для модернизации можно использовать канистру и краник для слива чистой воды.

Стоимость

Автоматические фильтры стоят от 15 тыс. рублей, ручные сорбционные – 9 тыс. рублей, с обратноосмотической мембраной – от 5 тыс. рублей, системы под мойку так же от 5 тыс. рублей.

Угольные фильтры эффективны в очистки воды. Про это свидетельствуют их распространенность популярность. Они хорошо справляются со своей работой, значительно повышая качество воды.

Источник

Поделиться с друзьями
Вентилиция и кондиционирование
Adblock
detector