Как применяется угольный фильтр для очистки воды

Особенности угольной очистки воды

Согласно российскому законодательству, водоочистительные станции должны систематически проводить химический анализ воды на соответствие санитарным нормам. Однако утвержденные показатели допускают содержание ряда компонентов, негативно сказывающихся на здоровье человека. От многих из них можно избавиться с помощью угольной системы очистки воды.

1. Запахи и привкус. Посторонние запахи в жидкости вызваны, как правило, хлорсодержащими компонентами и результатами жизнедеятельности микроорганизмов. Вкусовые качества воды во многом зависят от имеющихся в ней примесей: металлов, солей и т. д. Хлорные соединения нейтрализуются за счет окисляющих свойств активированного угля, а остальные нежелательные вещества задерживаются в порах материала.
2. Нефтепродукты и неорганические соединения: масла, бензин, остатки солярки и другие примеси легко поглощаются активированным углем. Не являются исключением и сероводород, аммиак, пестициды, нитраты и прочие вещества.
3. Органика. Вода – подходящая среда для размножения различных микроорганизмов. Активированный уголь способен адсорбировать не только их, но и продукты их жизнедеятельности.
4. Свободный хлор. На городских водоочистительных станциях широко применяют хлорсодержащие очистители для избавления от возможных инфекций, бактерий и микроорганизмов. Но частое употребление хлора человеком вызывает интоксикацию, является причиной выпадения волос, ухудшения качества кожи и ногтей, нарушений в работе желудочно-кишечного тракта. Окислительные свойства угольных фильтров для очистки воды нейтрализуют этот элемент и его производные.
5. Хлорорганические соединения. Они появляются в результате химических реакций, происходящих между свободным хлором (добавленным в целях дезинфекции воды) и продуктами жизнедеятельности человека и микроорганизмов. Такие соединения, как бромдихлорметан, дибромхлорметан, трибромметан и хлороформ, откладываются во внутренних органах человека, препятствуя их нормальному функционированию. В некоторых случаях потребление этих веществ грозит развитием онкологических заболеваний
6. Цветность. На изменение цвета воды в большинстве случаев влияют примеси железа, глинистые извести и водоросли. Все эти элементы легко поглощаются угольными фильтратами. В итоге очищенная вода вновь становится прозрачной.

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 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 , 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 , 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.

Воздухоочиститель и принцип его работы

Стандартная система фильтрации воздушного пространства включает в себя обыкновенный вентилятор и последовательно установленные очистные барьеры. В зависимости от класса загрязненности различают следующие типы препятствования загрязнениям:

• механический фильтр грубой очистки, задерживает крупные элементы пыли не менее 0,3 мкм;
• электростатический, устраняет мелкие частицы пыли от 0,01 мкм и пары аэрозолей путем зарядки элементов загрязнений;
• фотокаталитический работает по принципу разложения химических элементов и уничтожает бактерии при помощи УФ излучения;
• с активированным углем, предназначен для очистки от всех газообразных загрязнений, действуя по принципу адсорбции;
• биофильтры, применяются для очистки от загрязнения газом;
• антистатик, как правило, это всевозможные спреи или добавки в мойку для воздуха;
• для сжатого воздуха, применяется в промышленных целях для удаления масляных и водяных паров.

Активированный уголь является формой углерода в чистом виде, имеет пористую водоотталкивающую поверхность. Это свойство позволяет лучше удалять запахи, так как он не поглощает воду. Применяемый активированный уголь, имеет 3 различных размера пор, это обусловлено исходным сырьем: дерево, скорлупа орехов или каменный уголь. Наибольшее количество пор имеет уголь, полученный из скорлупы ореха.

Как собрать фильтрующее устройство своими руками

В настоящее время в целях экономии денежных средств, все больше людей начали вспоминать застойные времена и мастерить различные устройства самостоятельно. Рассмотрим, как можно собрать фильтр своими руками, так как разновидностей очень много будем пошагово разбирать каждый вид.

1. Угольный фильтр  изготавливается своими руками очень просто. Необходимо взять 2 цилиндрические емкости или канализационные трубы разных диаметров. При помощи дрели сделать перфорацию. Обмотать снаружи каждую по-отдельности агротканью хорошо закрепив ее хомутами. Вставить одну емкость в другую и засыпать угольные гранулы между ними, получается угольный фильтр цилиндрический. Герметично закрыть торцы, чтобы воздушный поток, проходя сквозь отверстия, выходил в вентиляционный канал. С одной стороны устанавливается вентилятор с другой выход в вентиляцию.
2. Угольный очиститель можно изготовить своими руками, применив отработанный воздушный фильтр от грузового автомобиля. Для этого необходимо взять его, разобрать не повредив сетку, уменьшить внутренний диаметр под необходимый вентилятор. Обычно берется вентилятор диаметром до 100 мм. Между сетками засыпать активированный уголь, снаружи обмотать тканью.
3. Гидрофильтр, можно выполнить с применением парогенератора или компакт дисков, принцип работы основан на увлажнении. Подобная конструкция подразумевает прохождение воздушного потока через емкость с водой и за счет притяжения частиц пыли он очищается и влажным выходит наружу. Идеально подходит для очистки воздуха в сухих помещениях.
4. Рулонный фильтр, изготавливается из волокнистых материалов. Сделать его очень просто. Намотать ткань рулоном на любую сетку, скрученную под диаметр вентилятора и очиститель готов к работе.
5. Фильтр от дыма довольно прост в изготовлении, его можно сделать настолько маленьким, что позволит использование на рабочем столе. В любой футляр или пластиковую коробочку монтируется вентилятор, можно от компьютера. На корпусе вырезаются отверстия для подачи воздуха. К вентилятору укладывается угольное полотно фильтр, можно в несколько слоев.

Что такое угольный фильтр

В основу работы угля в качестве фильтрующего элемента положены его сорбционные качества — способность поглощения из воды различных компонентов благодаря пористой структуре. По характеру связывания веществ, находящихся в водной среде (сорбатов), активированный уголь относится к адсорбентам — веществам, концентрирующим сорбат на поверхности раздела фаз (границе между твердой поверхностью угольных частиц и жидкостью) или впитывающим его своим поверхностным слоем. То есть уголь отличается от материалов, поглощающих различные вещества из водной среды и распределяющих их по всему объему (данный эффект называют абсорбцией).

Благодаря адсорбционным качествам угля, то есть концентрации им вредных веществ на поверхности, становится понятен принцип работы многих угольных фильтров, в которых используется технология периодической очистки и восстановления исходного состояния загрязненного углесодержащего наполнителя промывкой сильным обратным потоком воды.

В отличие от технологии древних и самостоятельно изготавливаемых фильтров с углем, в современных устройствах для водоочистки используется активированный уголь — пористый компонент, получаемый методом специальной обработки углесодержащих материалов: древесного, каменного угля, кокса от нефтепереработки, скорлупы кокосов. После обработки материал получает огромное число пор, площадь его поверхности возрастает в такой же пропорции. В зависимости от техпроцесса активации угля 1 грамм вещества имеет площадь от 500 до 2200 квадратных метров — это значительно повышает его адсорбционные качества в сравнении с обычным необработанным угольным материалом.

Помимо процесса адсорбции, благодаря которому уголь удаляет из воды загрязняющие ее компоненты, при его взаимодействии с некоторыми веществами происходит химическая реакция — каталитическое окисление.

В результате такой окислительной реакции свободный хлор превращается в соляную кислоту, которая затем нейтрализуется бикарбонатной щелочностью воды. Рассмотренный процесс ликвидации хлора называют дехлорированием, при этом активированный уголь не разлагается и не расходуется.

Таким образом, содержащиеся в воде сильные окислители хлор и хлорамин, попадая в среду активированного угля, удаляются из нее за счет каталитического окисления, а другие органические и неорганические компоненты поглощаются при срабатывании механизма адсорбции.

Степень очистки воды различными методами фильтрации

Очистка воды в домашних условиях с помощью активированного угля: чистим питьевую жидкость активированным углем правильно и эффективно

Сорбция – эффективный способ очистки воды, под которым подразумевается поглощение сорбентом различных вредных веществ. Главный элемент такой системы – сорбент, в качестве которого могут использоваться древесные опилки, угли, смолы, шламы или активированный уголь. При этом уголь является одним из самых удобных вариантов, потому что:

• его можно йодировать;
• он не несет вреда здоровью человека;
• материал легко крошится.

Угольные фильтры используют для удаления взвесей глины, осадка, органики, активного хлора, трехвалентного железа, водорослей, неприятных вкусов и запахов, тяжелых металлов, вирусов, бактерий. Их устанавливают на магистралях водоснабжения в квартирах и домах, очистных станциях, промышленных объектах. В состав угольных бытовых магистральных фильтров входят картриджи, помещенные в корпус. Промышленные устройства состоят из пластикового корпуса и кокосового ореха, распределительной системы труб, слоя загрузки. Для очистки незначительных объемов воды можно использовать обычные аптечные таблетки, завернутые в марлю.

Для эффективной угольной очистки нужно, чтобы промывка загрузочного блока осуществлялась своевременно, скорость фильтрации жидкости поддерживалась на высоких отметках, а вода по загрузке распределялась равномерно. Поэтому в состав промышленных фильтров входит специальный блок управления, позволяющий задавать различные рабочие режимы.

Отрицательными сторонами применения активированного угля для очистки воды считаются

Минусы очистки углем:

• высокая стоимость готовых установок;
• бактерии в ходе такой очистки не погибают, остаются на фильтрующих элементах и могут размножаться;
• скорость фильтрации сравнительно невысокая;
• нужно постоянно следить за степенью износа загрузки фильтра.

В остальном методика имеет большое количество преимуществ и подходит для применения в промышленных и бытовых целях.

Применение в производственных помещениях

Чистота воздуха необходима не только в быту, но и на работе. От этого зависит экологическая ситуация в месте расположения предприятия. В производственных помещениях используются магистральные фильтры сжатого воздуха, имеющие большую пропускную способность и высокую степень очистки. Промышленные фильтры состоят из волокон распределенных таким образом, чтобы частицы грязи накапливались, проходя через их слои. Используемые в производственной сфере очистные устройства можно разделить на 2 вида:

• предварительные – глубокие электростатические и сухие тонковолокнистые;
• сеточные — оснащенные орошением и способные к самоочищению.

Для нормализации работы вентиляционной системы в промышленных помещениях устанавливается специальный фильтр регулятор давления воздуха, для понижения воздушного давления в магистрали и поддержания его в определенном диапазоне.

Применение фильтров из активированного угля очень обширно, так как здоровье человека полностью зависит от чистоты воздуха и сорбирующие свойства неоспоримы. Даже автомобиль не поедет без очищенного до должного уровня кислорода. Пыль и вредные газы постоянно витают в воздухе, поэтому не стоит скупиться на собственном здоровье и установить угольный фильтр для воздуха. Не только кухня нуждается в вытяжном устройстве, любая комната достойна фильтра воздуха для квартиры и частного дома.

https://youtube.com/watch?v=1N6oAhVpreY

Как самостоятельно собрать фильтр для угольной очистки воды

Сегодня купить угольный картридж для очистки воды можно во многих магазинах. Однако сделать его в домашних условиях не составит большого труда.

1. Возьмите пластмассовую бутылку и отрежьте у нее донышко.
2. Приготовьте большой пищевой контейнер или ведро с закручивающейся крышкой.
3. На этом контейнере вырежьте круглое отверстие, диаметр которого совпадает с диаметром горлышка бутылки.
4. Вставьте горлышко в отверстие контейнера.
5. Засыпьте в бутылку готовый наполнитель для очистки воды или сделайте его самостоятельно.
6. Перед началом применения необходимо пропустить через получившееся устройство 10–20 л жидкости для того, чтобы наполнитель хорошо спрессовался.
7. Фильтр готов. Теперь можно пользоваться им для бытовых нужд.

Важно! Такая система будет хорошо работать только при невысоких температурах. Угольная очистка холодной воды позволит сохранить фильтр в рабочем состоянии на более длительный срок, а вот горячая струя быстро разрушит угольные пазухи и приведет приспособление в негодность

Какие существуют способы ↑

В первую очередь для этого можно использовать специализированные фильтры, но часто они достаточно дорого стоят. Среди фильтров можно выделить.

Проточные фильтры

Такие приспособления присоединяются непосредственно к крану и работают следствие давления воды.

Они могут быть двух видов:

в виде насадки на кран

Фото: насадки на кран

встраиваемый в сам водопровод

Фото: встраиваемый в водопровод

Накопительные фильтры

Очищающий картридж вставляется в емкость и постепенно пропускает воду.

Фото: накопительные фильтры

Есть и другие, так называемые «бабушкины» методы для качественной очистки воды, которые предполагают минимум вложения денег, но достигают качественный результат:

• очистка питьевой воды природными камнями шунгитом и кремнием. • Очистка с помощью активированного угля;
• замораживание;
• электролиз;
• очищение воды серебром;
• чистка при помощи озона;
• очистка питьевой воды минералами.

Именно на этих способах мы и остановимся более подробно в данной статье.

Какой используют в фильтрах?

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

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.

Обратите внимание! Ресурс пористого материала ограничен. Если вовремя не заменить картридж, устройство перестанет выполнять функцию очистки воды.. Другой минус угля — неспособность уничтожать микроорганизмы

Даже если его поры удерживают «нежелательных гостей», они не умирают, а остаются в нем, начиная размножаться

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

Чтобы исключить распространение бактерий

Гранулированный (дробленый) активированный уголь

Гранулированный (дробленый) активированный уголь- это активированный уголь с частицами неправильной формы, крупнее 0,18 мм.

В массе гранулированный уголь содержит частицы различного размера. Гранулы получаются при помощи дробления материала и рассева их согласно различным фракциям. Основными характеристиками гранулированного угля, определяющими его свойства и применение, являются исходный материал и гранулярный состав.

Гранулированный активированный уголь различных типов, используется:

• Кокосовый гранулированный уголь, используется в системах водоподготовки, а также для финальной очистки воды технического и бытового назначения и питьевой.
• Каменноугольный гранулированный активированный уголь, применяется в качестве компонента для фильтров воды и других жидкостей
• Древесный гранулированный активированный уголь, применяется в системах водоочистки, водоподготовки, ликероводочной промышленности (осветление напитков), в системах очистки и фильтрации сточных вод (стоков предприятий и автодорог).

Размеры гранул для фильтров должны соответствовать определенным стандартам, того или иного диапазона. В зависимости от гранулярного состава меняется и применение гранулированного активированного угля. Марка активированного угля в числе прочего определяется гранулярным составом частиц. Допускаются отклонения от заявленных значений не превышающие ± 5 %.

Гранулированный активированный уголь находит применение преимущественно для очистки воды и жидкостей. С этой целью, сорбент помещают в фильтры (адсорберы). Загрязненная вода при очистке проходит через фильтр с неподвижным слоем угля. Гранулированные активированные угли с наиболее крупными гранулами (2 — 5 мм), могут быть использованы для очистки воздуха и очистки газов.

Какими особенностями обладает активированный уголь для водоочистки

Кокосовую и абрикосовую скорлупу обрабатывают вначале термическим, а потом химическим способом, в результате чего получают натуральный, качественный сорбент – активированный уголь. Полученное сырье прессуют в брикеты или гранулируют, в зависимости от типа фильтра, в котором используется уголь для водоочистки. Для фильтровальных систем используются сменные картриджи или сыпучий гранулированный сорбент – он засыпается напрямую в фильтр.

Сменные, угольные кассеты имеют небольшой ресурсный запас, а у фильтров, в которые сорбент можно засыпать неоднократно, – длительный срок службы, они широко применимы как в бытовых, так и в промышленных целях. Достаточно регулярно выполнять процедуру обратной очистки. Суть процесса заключается в том, что поток воды, проходя через фильтр в обратную сторону, вымывает накопленные загрязнения. В дополнение, благодаря такой процедуре, в сорбенте устраняются «тоннели», которые образуются водными потоками, проходящими сквозь фильтр.

Благодаря современным способам обработки активированный уголь наделяется устойчивостью к механическим и химическим загрязнениям, сохраняет свои полезные свойства под воздействием многочисленных промывок.

Несмотря на высокие характеристики угля для водоочистки, такие фильтры могут справиться с загрязнениями и взвесями, которые содержатся в жидкости не более 10 мг/л. Это означает, что угольные фильтры должны использоваться только на завершающей стадии фильтрации.

Для изготовления угля для водоочистки используют различное углеродсодержащее сырье:

• Твердая оболочка кокосового ореха.

• Древесина лиственных пород деревьев, торф.

• Каменный уголь.

При производстве активированного угля сырье подвергается первичной высокотемпературной, бескислородной обработке. После на будущий сорбент воздействуют паром, в результате чего активированный уголь приобретает требуемую площадь и поры необходимых размеров в соответствии с задачами. Так, уголь используют для фильтрации газов, рекуперации воды.

В процессе фильтрации воды возможно применение как гранулированного, так и порошкового сорбента. Размер пор напрямую зависит от исходного сырья

Пористость – это одна из важных характеристик угля для водоочистки, кроме того, следует принимать во внимание такие свойства, как зольность, плотность, влажность, скорость сорбции и прочность, сорбционная емкость.

Существенный недостаток угольных фильтров картриджного типа – ограниченный срок эксплуатации.

По мере использования всей площади угольного фильтра, сорбент превращается в вязкую, черную слизь, которая является плодородной почвой для размножения бактерий. Чтобы этого избежать, необходимо четко придерживаться графика замены сменного фильтра.

Для усиления свойств сорбента производитель обогащает его бактерицидными добавками, ионизирует серебром. Такие меры помогают устранить появление грибков и размножение микроорганизмов и плесени, но это не является панацеей.

Уголь для водоочистки в бытовых условиях используют в сорбционных фильтрах. Так, во время прохождения воды через поры фильтра из нее удаляются крупные и мелкие загрязнения. Благодаря микроскопическим порам сорбента из жидкости устраняются молекулы хлора и фенола, а более крупные поры задерживают объемные молекулы.

Показатель зольности указывает на наличие неорганических веществ в сорбенте – чем ниже этот показатель, тем выше качество сорбента. Плотность сорбента – одна из важных характеристик, которая определяет срок службы систем водоочистки.Скорость сорбции указывает на темпы поглощения и впитывания примесей и загрязнений

При прохождении через фильтр, жидкость задерживается в нем менее минуты, поэтому очень важно, чтобы скорость сорбции была высокой.

Отличными показателями сорбции обладает активированный уголь, полученный из твердой оболочки кокоса. Мелкие частицы сорбента максимально контактируют с водой по всей площади, повышая качество очистки. Прочность – одна из важных характеристик сорбента, указывает на прочность связывания примесей, которые он может удерживать, не отдавая обратно в воду. Сорбционная емкость – этот показатель активированного угля отвечает за его способность удерживать и поглощать наибольшее количество примесей и загрязнений.

Читайте материал по теме: Ионообменные смолы для воды