В магазинах и на маркетплейсах представлено очень много угольных картриджей, которые могут существенно различаться по цене. Откуда такая разница и есть ли смысл покупать более дорогие варианты модулей?
Уголь — сорбент с историей
Уголь используется для очистки воды уже очень давно: сквозь глиняный горшок с дырявым дном, в который были засыпаны угли, фильтровали воду ещё в Древней Индии. Использовали этот метод также американские индейцы и африканские племена. И вы, если вдруг окажитесь на необитаемом острове или заблудитесь в лесу, можете сделать воду более безопасной, отфильтровав её сквозь угли костра.
Стремление к улучшению и повышению эффективности присуще людям во все времена, а потому нет ничего странного в том, что с момента появления первых примитивных сорбционных фильтров было предложено множество вариаций угля для очистки воды. Разберемся в их отличиях.
Зачем нужен активированный уголь для очистки воды
Уголь из костра — крайняя мера, ведь он не очень хорошо подходит для очистки воды: в нем много золы, есть непрогоревшее дерево. Для получения сорбента более высокого качества поленья стали складывать в горшок, плотно закрывать его и зарывать под костром. Так получали уголь, который намного лучше убирал привкусы и запахи воды, меньше загрязнял воду золой.
Сегодняшняя технология получения активированного угля похожа на древний метод. Материал сначала нагревают в отсутствии кислорода — без горения, в результате чего получают остаток, преимущественно состоящий из углерода, а затем активируют — обрабатывают водяным паром или углекислым газом при t свыше 800оС, выдувают золу. Остается только углерод, пористость увеличивается.
Угольный картридж для воды, что очищает?
Активированный уголь отличается высокой адсорбционной способностью. Он задерживает многие летучие вещества, устраняет неприятные запахи и привкусы, связанные с присутствием хлора, серы, железа, органических соединений или микроорганизмов. Он более эффективен для удаления растворимых органических соединений, чем неорганических веществ, таких как соли, нитраты или тяжелые металлы в их неорганической форме.
Угольный сорбент может удалять из воды:
- свободный хлор и его производные,
- органические вещества, в т.ч. гуминовые кислоты, летучие органические соединения (ЛОС),
- пестициды, нефтепродукты, фенолы.
Благодаря своей пористости, угольные картриджи способны задерживать механические частицы, такие как песок и ржавчина, однако, чтобы продлить срок их службы, перед угольными обычно устанавливают механические фильтры. Также нередко их устанавливают на последнюю ступень фильтрации для доочистки и кондиционирования воды.
Какая основа для угля лучше?
Активированный уголь можно получить из разных органических материалов: древесины, скорлупы кокосового ореха, бурого и каменного угля, тяжелых нефтяных фракций. Подходят для этих целей и неорганические вещества — некоторые полимеры. Несмотря на схожесть состава (преимущественно углерод), сорбент из разных материалов будет различаться структурой и пористостью.
С этой точки зрения кокосовая скорлупа — один из лучших материалов, поскольку уголь из неё получается микропористый (размеры пор 0,4-2 нм), в то время как, например, у угля из обычной древесины будет много макропор (размер свыше 50 нм), а значит, фильтрация в том же объеме материала будет менее эффективной. Кроме того, кокосовый уголь отличается повышенной прочностью и низкой зольностью — на его промывку уйдет меньше воды.
Особенности активированных углей из разных основ:
- Каменный. Высокая зольность, низкие активность и абразивная устойчивость. Способен извлечь крупные молекулы, придающие воде цветность.
- Древесный. Абразивная устойчивость выше, чем у каменного. Хорошо удаляет хлор и запахи.
- Кокосовый. В сравнении с каменным и древесным, уголь из скорлупы кокоса более плотный и абразивно устойчивый, с минимальной зольностью, высокоактивный. Хорошо удаляет летучие органические вещества, хлор.
Инновация в водоочистке — применение в качестве сорбента активированных углеродных волокон. Их получают путем карбонизации и активации искусственного полимерного волокна. Сила связывания примесей у активированного волокна в несколько раз выше, чем у гранулированного и порошкового угольного сорбента. Кроме того, у этого фильтроматериала есть способность к ионообменной очистке. Углеродное волокно извлекает летучие органические вещества, хлор с высокой эффективностью.
Форма активированного сорбента в картридже для воды
На качество очистки влияет не только материал, но и форма, в которой он содержится в картридже. Чем мельче уголь, тем больше у него рабочая поверхность, но вместе с тем его сложнее удержать внутри фильтрующего модуля.
Варианты форм активированного угля:
- Порошок. За счет более мелких размеров порошковый активированный уголь сорбирует лучше крупнофракционного, поскольку площадь рабочей поверхности у него больше. Чтобы фильтрация была более эффективной, время контакта с водой стоит увеличить, то есть для скоростной очистки такая форма не подходит. На выходе из модуля должен находиться мелкопористый механический фильтр, чтобы порошок не вымывался.
- Гранулы. Гранулы не снижают скорость потока так сильно, как это делает порошок, при этом обеспечивают достаточно высокий уровень сорбции. Гранулы могут быть разных размеров, для их классификации используется понятие «меш». Примеры картриджей с угольными гранулами — Гейзер КУ, угольный постфильтр для обратного осмоса.
- Карбон-блок. Прессованный активированный уголь. В измельченный материал примешивают небольшую добавку полиэтилена и спекают его в блоки. В результате получается монолитный картридж с высокой сорбционной способностью, пыль практически не выделяется. Примеры – картриджи Гейзер серии СВС.
- Углеродные волокна. Сорбционные картриджи с активированным углеродным волокном отличаются высокой ценой. Она оправдывается высочайшей скоростью удаления примесей, сведением к минимуму гидравлического сопротивления сорбента, а значит, высокой скоростью прохода потока по модулю — напор не снижается. Картриджи с углеродным волокном — это Гейзер ММВ и Fiber Pro.
Последние 2 варианта более эффективны, в них не возникает канального эффекта, характерного для засыпной формы материала, когда появляются вымытые участки, сквозь которые проходит неотфильтрованная вода.
Зачем в активированный уголь добавляют серебро
На некоторых сорбционных картриджах можно увидеть значок серебра — Ag. Такая добавка удорожает модуль, но обеспечивает бактериостатический эффект — не дает отфильтрованным микроорганизмам размножаться, что продлевает «жизнь» фильтрующего элемента. Серебро — это тяжелый металл, попадание его в воду нежелательно. Важно, чтобы на сорбционном материале частицы серебра находились в несмываемой форме.
Комбинированные картриджи с углем
Чтобы повысить эффективность угольного сорбента, в него добавляют другие материалы, усиливающие сорбционные свойства и придающие новые качества. В картриджах Mix Block («Микс Блок») собственного производства компании «Гейзер» к активированному углю из скорлупы кокоса добавлено волокно — ионообменный материал Каталон. Благодаря соединению сорбционной и ионообменной очистки, картридж «Микс Блок» удалит не только хлор и органику, но и железо, пестициды, нефтепродукты, фенолы.
Угольные картриджи разных производителей одинаковые?
Кокосовый уголь, который чаще всего применяется для производства угольных модулей для очистки воды, поставляется из тропических стран — Малайзии, Индонезии, Таиланда, Индии, с Филиппин и Шри-Ланки. Сырье из Малайзии, Таиланда, Индонезии более качественное: во-первых, из-за особенностей климата и почвы, кокосы там твёрже, в них меньше железа (этого металла и без того достаточно в воде многих регионов России). Во-вторых, в этих странах построены современные заводы по переработке кокосовой скорлупы в активированный уголь, что обеспечивает низкую зольность продукта.
Производители в России закупают кокосовый уголь у поставщиков из-за тропических стран. Если они используют одно и то же сырье, означает ли это, что все сорбционные картриджи, изготовленные по одной и той же технологии, одинаковы? Нет.
Чем отличаются угольные картриджи разных производителей:
- Качеством сырья. Вместо кокосового угля поставщики могут поставлять каменный или древесный. Отследить подлог позволяет строгий входной контроль на предприятии-изготовителе.
- Способом обработки сырья на производстве. На заводах Гейзер активированный уголь продувается для удаления пыли, образующейся при транспортировке.
- Способом серебрения. Методика нанесения серебра, применяемая на производстве Гейзер, обеспечивает его несмываемость и безопасность.
Активированный уголь — популярный сорбент, который избавляет воду от хлора, органики, улучшает вкус и запах воды. Он применяется в самых разных системах фильтрации — фильтрах-кувшинах, трехступенчатых фильтрах «под мойку», обратноосмотических системах на этапах предочистки и доочистки, коттеджных фильтрационных системах. Выбирая более эффективные сорбционные картриджи, вы можете повысить эффективность очистки воды.
