Активированный уголь для пруд

Особенности использования активированного угля для очистки воды: преимущества и недостатки

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

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

Уникальные свойства

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

• жидкие,
• растворенные вещества,
• газообразные молекулы.

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

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

От чего очищает и насколько эффективно?

Вещество снижает концентрацию в жидкости следующих примесей:

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

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

Какой используют в фильтрах?

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

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

В проточных системах водоподготовки используется два вида угля:

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

Преимущества и недостатки

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

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

Применение для фильтрации воды

Для изготовления фильтра понадобятся:

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

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

Пошаговая инструкция:

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

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

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

Особенности эксплуатации

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

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

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

Чем можно заменить наполнитель?

Можно выделить 3 альтернативы активированному углю.

Сорбент АС

Удаляет из воды:

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

Шунгит

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

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

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

Сорбент ОДМ-2Ф.

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

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

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

Заключение

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

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

Источник

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