Угольная очистка воды

Основная очистка

Вариант 1

Для «сбора» растворенных примесей можно использовать любой хороший адсорбент: активированный уголь, силикагель. Шунгит, кварц и другие популярные камни, к сожалению, не подходят.

Далее нам нужна воронка. Ее можно сделать из обычной пластиковой бутылки – отрежьте дно и переверните вверх дном. Заполните  абсорбентом и пропустите через нее воду.

Если вы не смогли найти адсорбент, можно попробовать сделать его самостоятельно. Для этого раскаленный уголь от костра бросают в воду, потом обратно в огонь, потом обратно в воду. Углеродная поверхность активируется горячим паром. Промышленный адсорбент таким способом получить нельзя, но уголь будет накапливать некоторые примеси.

Вариант 2

Используйте заморозку. Для этого около половины всего объема воды замораживают в емкости при температуре от -1 до -5 °С. При такой медленной заморозке примеси не превращаются в лед, а остаются в жидкой воде. Эта вода сливается, лед тает и подвергается многократным «полузаморозкам». Таким образом, осталось около ¼ первоначального количества воды, но она намного чище, чем изначально.

К сожалению, ни один из этих методов не так эффективен, как самый дешевый фильтр для воды. Если нет вариантов, можно попробовать, но рисковать не стоит.

Виды очистки воды

Вода – самый ценный ресурс. Людям всегда нужна чистая и безопасная питьевая вода, а промышленность также нуждается в специально очищенной воде для производства. Жулин Карбон всегда предлагает наиболее эффективный способ улучшения качества воды. Его применение варьируется от мелкого домашнего использования, например, в фильтрах для воды, до крупномасштабной очистки воды на крупных муниципальных предприятиях.• Водяной фильтр• Аквариум• Бутилированная вода• Очистка воды для напитков•  Проект очистки городской водыОчистка парового конденсата от железа и механических примесей•  Питьевая вода (дехлорирование)•  Удаление соли из воды.• Очистка сверхчистой воды• Очистка сточных вод (пищевой завод, коксохимический завод, гальванический завод, ТЭЦ)

Литература:

1. http://enviropark.ru/course/category.php?id=9
2. http://www.freepatent.ru/patents/2523476
3. http://www.belgospatent.by/database/index.php?pref=inv&lng=ru&page=3&target=27970
4. Богданов, Н.И. Биологическая реабилитация водоёмов / Н.И. Богданов. 3 издание, дополненное и переработанное Пенза: РИОПГСХА, 2008. — 126 с.
5. Дударчик, В.М. Гуминовые препараты торфа для очистки сточных вод от тяжелых металлов/ В.М. Дударчик, С.И. Коврик, Т.П. Смычник // Сб. трудов V Всероссийской научной конференции «Гуминовые вещества в биосфере», г. С.-Петербург, 1–4 марта 2010 г. – СПб., 2010. – С. 392–396.
6. Аввакумова, Н.П. Гуминовые вещества – фактор защиты биосистем от экотоксикантов / Н.П. Аввакумова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2009. – Т. 11, №1 (2). – С. 197–201.
7. Кравцов, А.Г. Волокнистые фильтры / А.Г. Кравцов. – Электронное издание (монография). – Saarbrücken: LAPLAMBERTA cademicPublishing, 2015 (рус.). – 212 с.
8. http://test1.mpri.org.by/departments/dep1/dep1.htm

Зубарева Алеся Валерьевна

Алеся Зубарева, научный сотрудник лаборатории радиоэкологии

Влияние антропогенного фактора на качество воды

Человеческая деятельность сопряжена с антропогенным и техногенным загрязнением одного из важнейших компонентов биосферы – воды в реках, водоемах, подземных природных источниках. Ухудшение качества воды происходит сразу по нескольким направлениям.

Многие примеси способствуют понижению показателя pH (повышению кислотности) пресной воды. Серная и азотная кислоты увеличивают количество сульфат- и нитрат-анионов. Рост концентрации катионов кальция, магния и силикат-анионов связан с кислотными или подкисленными дождями, способными интенсивно растворять многие породы, включая карбонатные. Широкое применение методов и средств агрохимии способствует повышению концентрации в природных водных источниках аммонийного азота, фосфатов, нитритов и нитратов. Успехи химической промышленности ответственны за накопление в природной воде ряда тяжелых металлов (ртуть, свинец, цинк, мышьяк), которые попадают в человеческий организм вместе с водой и самопроизвольно не выводятся. Ежегодно содержание соли в водных источниках увеличивается на 30-50 мг/л благодаря сточным водам и твердым отходам. По статистике, из 1 тыс. тонн городского мусора в природную среду попадает и смывается до 8 тонн солей. Наблюдается рост загрязненности воды слаборазлагаемыми органическими соединениями, среди которых встречаются синтетические поверхностно-активные вещества любой природы, формальдегид, фенолы, фталаты и другие сложные эфиры, ароматические углеводороды, пестициды и их продукты распада с токсическими, мутагенными и канцерогенными свойствами. Многочисленные химически активные соединения способны связывать растворённый в воде кислород, что затрудняет эвтрофикацию водоемов и минерализацию органики и провоцирует восстановительные реакции – например, образование сероводорода из сульфатов. Наконец, над водными источниками постоянно висит угроза радиоактивного загрязнения опасными изотопами.

Какой углерод используется при очистке воды?

Активированный уголь, используемый при очистке воды, обычно изготавливается из разных материалов и форм, чтобы удовлетворить требования различных проблем с качеством воды. Наиболее распространенные материалы из активированного угля включают активированный уголь на основе угля и активированный уголь из скорлупы кокосового ореха. Методы получения и сырье этих активированных углей определяют их поверхностные характеристики и структуру пор, тем самым влияя на их эффективность при очистке воды.

Кокосовый активированный уголь

Активированный уголь из скорлупы кокоса — распространенное и эффективное средство для очистки воды, часто используемое в фильтрах для удаления остаточного хлора и органических загрязнителей из воды. Процесс его приготовления основан на использовании натурального сырья из скорлупы кокосового ореха. Этот активированный уголь имеет чрезвычайно мелкую пористую структуру и огромную удельную поверхность, что придает ему отличную адсорбционную способность и помогает удалять примеси и запахи из воды. В основном за счет адсорбции активированный уголь из скорлупы кокосового ореха может эффективно поглощать вредные вещества, такие как остаточный хлор, и улучшать вкус и качество воды.• Размер: 30*60 меш, 12*40 меш, 8*30 меш• Йод: ≥900 мг/г• Применение: питьевая вода.

Угольные пеллеты активированный уголь

В качестве средства для очистки воды предпочтение отдается столбчатому активированному углю на основе угля из-за его высокой прочности и долговечности. Его структура прочная и не склонна к образованию мусора, что обеспечивает чистоту воды; в то же время его превосходная ударопрочность позволяет ему оставаться стабильным в условиях высокого давления или сильного потока воды. Эта надежность делает его идеальным средством для очистки воды, способным длительно и стабильно фильтровать и очищать источники воды, обеспечивая надежность и стабильность качества воды.• Размер: 3 мм, 4 мм, 6 мм.• СТС:40%• Применение: промышленная очистка воды.

Уголь гранулированный активированный уголь

Гранулированный уголь на основе угля, как распространенный материал в области очистки воды, является предпочтительным из-за его низкой стоимости и превосходных экономических преимуществ. Относительно низкая стоимость подготовки дает ему конкурентное преимущество на рынке очистки воды, обеспечивая доступное решение для проектов очистки воды любого масштаба. Несмотря на свою низкую стоимость, гранулированный уголь на основе угля по-прежнему демонстрирует хорошую адсорбционную способность и эффективные фильтрационные характеристики, а также может эффективно удалять органические вещества, запахи и загрязняющие вещества из воды, тем самым улучшая качество воды.• Размер: 8*30 меш, 12*40 меш, 20*50 меш, 30*60 меш• Йод: ≥500 мг/г• Применение: питьевая вода и сточные воды.

Угольный порошок активированный уголь

Порошкообразный активированный уголь на основе угля широко используется при очистке воды, в основном используется для очистки сточных вод в водоемах. Этот вид порошкообразного угля обладает высокими адсорбционными свойствами и может быстро поглощать в воде примеси, такие как органические вещества, микроорганизмы, запахи и пигменты, тем самым улучшая качество и прозрачность сточных вод.• Размер: 200 меш• Йод: ≥700 мг/г• Применение: очистка сточных вод.

Каким образом уголь помогает очистить воду?

Угольные фильтры для очистки воды – одно из самых часто используемых приспособлений. Особенно в тех регионах, где после обработки очистными сооружениями вода все равно остается недостаточно качественной. Рабочим веществом в описываемых фильтрах выступает активированный уголь, получаемый из кокосовой скорлупы и лиственных пород древесины. После их термической обработки полученный материал смешивается с коксом, другими соединениями, богатыми углеродом. Это повышает пористость рабочего вещества, придает ему необходимые для проведения очистки свойства, в частности способность задерживать примеси, пропуская через себя воду.

Крупные поры способны удерживать большие органические молекулы, а мелкие, соответственно, – мелкие частицы всяческих химических веществ.

Также при производстве активированного угля учитывается его твердость. Если этот показатель отклоняется от нормы, то частички рабочего вещества будут попадать в жидкость, уже прошедшую очистку.

Соответствующий всем стандартам активированный уголь помещают в колбы и картриджи и используют в качестве фильтрующего вещества. Он широко используется в быту и промышленности для очистки воды, в качестве элемента фильтрации воздуха (в вытяжках), а также в медицине. Правда, в последнем случае активация происходит несколько по другому принципу.

От чего очищает и насколько эффективно

Вещество снижает концентрацию в жидкости следующих примесей:

• Летучие соединения (радиоактивные газы, пары масел, ртуть, углеводороды).
• Органические примеси, портящие вкус и запах напитков, в том числе хлор и озон.
• Ядовитые вещества (пестициды, гербициды).
• Нефтепродукты.
• Соли тяжелых металлов.
• Бактерии (сальмонеллы, шигеллы и др.).

Примечание. Сорбент плохо связывает окись углерода, спирт, кислоты, щелочи, большинство неорганических веществ: литий, железо, натрий, свинец, мышьяк, фтор, борную кислоту.Из-за своей неэффективности в отношении ряда примесей он не используется в качестве единственного реагента для водоподготовки.

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

Как менять фильтры?

Важно регулярно заменять уголь в фильтре для воды. Сделать это достаточно просто, а процедура занимает до получаса, после чего можно возобновить подачу воды из скважины в дом

Для замены картриджа следуйте инструкции:

1. Отключите подачу воды в дом. Для этого поверните соответствующий кран, соединяющий колодец с водопроводом.
2. После сброса давления открутите нижний клапан. Это можно сделать с помощью небольшого крана, который идет в комплекте с системой фильтрации.
3. Извлеките старый картридж и слейте собранную воду из контейнера. Уплотнители тоже лучше заменить, но если они остались в хорошем состоянии, их можно просто промыть.
4. Вставьте новый картридж и закрутите бутылку обратно.
5. Запустите подачу воды, убедитесь, что она работает исправно.

Не забудьте заменить угольный фильтр на колодезную воду, чтобы вода оставалась в хорошем состоянии и была полностью безопасна для потребления и использования в сыром виде.

Для выбора системы фильтрации в первую очередь необходимо учитывать исходное состояние жидкости, для оценки которого можно сдать ее на испытания в лабораторию.

Как обслуживают фильтрующие устройства?

Большая часть устройств максимально удобна в эксплуатации, так как не требует какого-то особенного обслуживания.

Замена фильтров

Говорить о работе самых простых фильтров не приходится: элементарные проточные модели-насадки просто заменяют новыми, для фильтров-кувшинов покупают «свежие» кассеты.

Для полноценных систем с картриджами замена патрона тоже выполняется достаточно легко. Сначала ключом, входящим в комплект, откручивают крышку, старый картридж вынимают, а на его место устанавливают новый. Своевременная замена модулей — единственное условие, гарантирующее отсутствие проблем со здоровьем. В противном случае можно встретиться с различными последствиями, первое среди которых — внезапное и вроде бы беспричинное расстройство пищеварительной системы.

Проверка их работоспособности

Время очистки зависит от интенсивности нагрузки на фильтры-кувшины. В стандартной семье из трех человек замена угольных картриджей требуется каждый месяц. Однако владельцы могут самостоятельно определить, как работает угольный фильтр: в порядке он, или же пришло время и его надо менять. Симптомы, свидетельствующие о том, что устройство отработало свой ресурс, есть. К ним относится:

привкус, внезапно появившийся у воды; появление осадка в чайнике после кипячения; увеличившееся время фильтрации жидкости: вообще, этот признак характерен для любого вида конструкции, однако у фильтров-кувшинов он может отсутствовать.

При обнаружении любого симптома необходимо фильтр заменить. Те хозяева, что привыкли во всем полагаться на технику, покупают новые системы, в которых предусмотрена автоматическая индикация степени загрязнения фильтров. Но за помощь таких приборов приходится платить. Цена «почти умных» устройств значительно превышает стоимость обычных моделей.

Существует и другой, оригинальный способ проверки способности угольного фильтра очищать воду. С этой целью используют слабый раствор марганцовки, либо любого пищевого красителя. Если жидкость на выходе прозрачна, то замена ему пока не требуется. Если она окрашена, то медлить с покупкой нового модуля не рекомендуется.

Сорбционные фильтры-баллоны позволяют успешно проводить промывку самостоятельно. В этом случае угольный наполнитель высыпают, несколько раз промывают в чистой воде. Последний этап — «водные процедуры» в 3%-ном растворе обычной соды. Во время этих операций адсорбент перемешивают, встряхивают, промывают под душем. Однако полная его регенерация в бытовых условиях невозможна.

Что такое активированный уголь?

Активированный уголь, часто называемый активированным углем, представляет собой высокопористую форму углерода, характеризующуюся обширной площадью внутренней поверхности, создаваемой в процессе активации. Полученные из органических материалов, таких как древесина, скорлупа кокосовых орехов или уголь, активация включает в себя воздействие высоких температур в контролируемой среде, что приводит к образованию обширной сети пор и щелей в углеродной структуре. Эта уникальная пористая структура наделяет активированный уголь исключительной способностью адсорбировать широкий спектр примесей, загрязнений и загрязняющих веществ из жидкостей и газов.

Как работают фильтры угольные для воды из скважины

Сегодня на рынке представлены различные угольные картриджные фильтры. Уголь может быть измельчен, гранулирован или прессован.

• Картриджи с гранулированным углем отличаются более высокими сорбционными свойствами.
• Угольные патроны имеют большую рабочую площадь, поэтому жидкость проходит медленнее.
• Карбоновый блок прессуется из разных видов углерода. Пористая структура исключает возможность вымывания мелких частиц углерода.

В чем плюсы и минусы угольных фильтров для скважинной воды

В качестве сорбционного материала могут использоваться:

• гранулированный алюмосиликат – характеризуется быстрой фильтрацией, поглощает взвешенные коллоидные частицы,
• активированный уголь – удаляет бактерии и запах хлора,
• кокосовый уголь – эффективен в борьбе с цветом воды, запахами, органическими веществами и хлором,
• углерод – удаляет фенолы, пестициды,
• природный цеолит – удаляет тяжелые металлы, термостойкий,
• медно-цинковая – фильтрует взвешенные частицы, подходит для очистки воды при любой температуре.

Способы получения угля разные, но все они предполагают получение фильтрующего материала с большим количеством пор. Производство древесного угля осуществляется при высоких температурах и с применением различных пропиточных растворов.

Качество материала определяется размером его пор:

• микропоры до 2 нанометров (таким требованиям отвечает уголь из скорлупы кокосовых орехов),
• мезопоры от 2 до 50 нм (полученные из угля),
• макропоры 50 нанометров (из древесного угля).

Виды используемого угля

Регенерация сорбентов

Известны следующие методы восстановления: химический, термический при низких температурах, термический.

Химический метод восстановления предполагает, что сорбент обрабатывают органическим или неорганическим реагентом в жидкой или газообразной форме в адсорбционном аппарате. Температура обработки не превышает 100 С. Такой регенерации в наибольшей мере подвержены углеродные и безуглеродные сорбенты. Доступным методом регенерации является нагревание сорбента в воде, вследствие чего растет степень диссоциации, повышается способность к растворению и происходит частичная десорбция. Например, активированный уголь регенерируют нагретой водой, причём эффект восстановления достигает 40 %. Также активированный уголь восстанавливают гидроокисью и карбонатом натрия, при этом сорбционная емкость падает на 50%. Известны способы регенерации с применением гамма-излучения, но в широкой практике их не применяют.

Термическая регенерация при низких температурах предполагает, что сорбенты подвергаются паровой или газовой обработке при 400 С. Процесс является простым, неопасным и легко воспроизводимым в условиях многих производств. Из оборудования потребуются парогенератор и охладитель для конденсата.

Термическая регенерация применяется, если первые два метода не позволяют полностью восстановить адсорбционные свойства угля. Термическое восстановление состоит из нескольких стадий и касается как сорбата, так и сорбента. Она схожа с технологией получения активных углей. Ее стоимость будет равна половине стоимости нового материала. Разложение примесей происходит при 350 С, а при 400 С половина адсорбента разрушится. Сегодня перспективу составляет поиск и разработка новых эффективных методов восстановления сорбентов, что должно снизить стоимость очистки воды.

Как очистить водопроводную воду активированным углем

Конечно, можно купить готовый фильтр, но они не везде продаются. Однако на основе этого сорбента можно сделать собственный фильтр, тем более что активированный уголь есть в каждой аптеке. Для создания фильтра вам понадобится марля и несколько таблеток активированного угля. Эти таблетки следует поместить в марлю, предварительно сложенную в несколько раз. После этого водопроводную воду, предназначенную для питья, следует налить в емкость, также следует положить марлю с таблетками активированного угля на двенадцать часов. Однако не рекомендуется ставить отфильтрованную воду в очень теплое помещение, так как в углекислой среде начнут размножаться болезнетворные бактерии.

Если все сделано правильно, вода очистится за двенадцать часов, и тогда ее можно будет пить.

Технологии очистки воды углем

Для добавления в очищаемую воду дозированной дозы активированного угля удобнее всего в загрязненную воду насыпать порошкообразный уголь или водную суспензию угля. После завершения процесса очистки, когда уголь максимально адсорбирует все загрязнения на своей поверхности, угольную взвесь необходимо удалить из воды. Для удаления взвешенных веществ применяют методы коагуляции или фильтрации (многослойные фильтры, гравийные фильтры и другие методы).

Технологии очистки воды с неподвижным слоем подразумевают, что загрязненная вода проходит через один или несколько слоев гранулированного активированного угля. По конструкции фильтры могут быть открытыми и закрытыми, работающими за счет создаваемого перепада давления. При очистке больших объемов воды в бетонных емкостях размещают фильтры.

Активированный уголь, который служит фильтрующим материалом в системах очистки воды с неподвижным слоем, может быть термически регенерирован, что обычно снижает стоимость очистки воды.

Поскольку углеродная загрузка контактирует с питьевой водой в процессе водоподготовки, к ней предъявляются самые строгие санитарно-гигиенические требования. При этом ориентируются на отечественные ГОСТ и СНиП на питьевую воду, европейские экологические нормы и стандарты качества.

Выбор углеродной загрузки для водоподготовки является важной задачей при проектировании системы водоподготовки. Выбор активированного угля зависит от исходного содержания вредных примесей и желаемой степени снижения концентрации вредных примесей

Оптимальный подбор фильтрующих элементов происходит после лабораторных испытаний и рекомендаций специалистов компании. Квалифицированный персонал лаборатории, работающий с адсорбционными материалами, подберет необходимую загрузку необходимого качества.

В критических случаях возможна организация испытаний, приближенных к полевым условиям. Для этого используются небольшие фильтры мобильного типа вместимостью до 0,5 м3 из активированного угля и анализируются показатели адсорбции, стоимости и производительности.

Европейские муниципальные системы очистки воды обычно используют системы фильтрации в виде фильтров с неподвижным слоем гранулированных угольных фильтрующих элементов. Тип загрузки выбирается исходя из химического состава очищаемой воды:

• Хлорсодержащие углеводороды, пестициды и биологически активные вещества лучше всего удаляются из воды с помощью древесного угля, полученного из скорлупы кокосовых орехов.
• Для удаления растворенной органики рекомендуется использовать активированный уголь.

В Германии принято оценивать качество активированного угля по показателю нитробензола: это количество угля, необходимое для удаления из воды 90% заданного количества нитробензола. Поэтому для такой степени очистки необходимо менее 20 мг высокоэффективных углей кокосового ореха или 21-27 мг эффективных углей каменного происхождения.

Флокуляция, окисление и фильтрация традиционно используются для очистки воды от многих видов органических веществ. Для этих же целей может быть использован высокоактивный порошкообразный активированный уголь с высокой адсорбционной способностью. Применение активированного угля в ряде случаев более выгодно, так как позволяет уменьшить дозу адсорбента и снизить затраты на водоподготовку.

Для определения эффективной дозы адсорбента строят изотермы адсорбции с учетом фактического химического состава очищаемой воды. Примеси, входящие в состав водного раствора, могут изменить фактическую скорость адсорбции активированного угля и повлиять на конечную степень очистки воды.