Filtracja Wody Węglem Aktywnym: Jak Działa i Dlaczego Warto?
- Szczegóły
Od kilku lat na popularności zyskuje filtrowana woda, stanowiąc alternatywę dla plastikowych butelek. Coraz większa popularność tego rodzaju wody wynika w dużej mierze z chęci zadbania o środowisko. Woda pozyskiwana w procesie filtracji zastępuje wodę butelkowaną, przez co nie kupuje się jej aż tak często, a tym samym wspiera się środowisko i postępuje bardziej ekologicznie. Jak wygląda proces filtracji wody? Co daje filtracja przez węgiel aktywny? Odpowiedzi na te, a także szereg innych pytań, znajdziesz w tym artykule.
Co to jest węgiel aktywny?
Węgiel aktywny to substancja, która posiada szerokie zastosowanie w procesie filtracji. Wytwarzany jest on głównie z węgla i drewna, jednak nie tylko. Można go pozyskać również z łupin orzecha kokosowego - w takich wypadkach posiada on najlepszą wydajność. Węgiel aktywny sprzedawany jest w postaci granulatu lub bloków węglowych.
Jak działa węgiel aktywny do filtracji wody?
Węgiel aktywny bardzo dobrze radzi sobie z usuwaniem wszelkich zanieczyszczeń, przykrych zapachów, a nawet złego smaku. Z tego też powodu stosuje się go do filtrowania wody. Zastosowanie węgla aktywnego w procesie filtracji wody niesie za sobą wiele korzyści. Przede wszystkim, dzięki temu procesowi, otrzymuje się lepszej jakości wodę, która jest czystsza, smaczniejsza, a także nie posiada zapachu. Taką wodę można spożywać bez żadnych obaw.
Jak wygląda proces filtracji wody?
W procesie filtracji wody dochodzi do eliminacji wszelkich znajdujących się w niej zanieczyszczeń. Zawarty w filtrze węgiel aktywny wychwytuje szkodliwe dla zdrowia cząsteczki, które wpływają na czystość wody, a następnie je pochłania. Dzięki temu w rezultacie otrzymuje się wodę pozbawioną szkodliwych substancji i chemikaliów, jak na przykład chlor oraz jego pochodne, pestycydy, herbicydy, fosforan, a nawet mikroplastik oraz inne. Tym samym polepsza jej smak, barwę, a także zapach.
Co jeszcze jest w stanie usunąć filtr z węglem aktywnym?
Filtrowanie węglem aktywnym, jest równie skuteczne wobec takich związków, jak metale ciężkie - chrom, arsen, nikiel, rtęć. Węgiel usunie z wody także rozpuszczalniki czy związki organiczne. Substancje te są głównym powodem powstawania kamienia. Eliminacja wyżej wspomnianych związków chemicznych sprawia, że woda jest miękka, a co za tym idzie, w urządzeniu nie odkłada się kamień. Jak można zauważyć, filtr węglowy nie tylko wpływa na jakość wody, ale i również skutecznie radzi sobie z problemami, takimi jak kamień.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Czy filtr węglowy usuwa bakterie?
Filtr węglowy dobrze radzi sobie z usunięciem zanieczyszczeń i związków chemicznych, jednak zupełnie inaczej sytuacja wygląda w przypadku usuwania bakterii. Jeżeli chodzi o bakterie, to są to mikroorganizmy, których nie da się pozbyć poprzez proces filtracji. Podobnie jest również z wirusami.
Jeżeli z kranu leci woda o wątpliwym zapachu, a także brązowym, pomarańczowym lub jakimkolwiek innym kolorze, nie należy jej spożywać, nawet po poddaniu procesowi filtracji. Jakakolwiek odmienna postać wody z kranu sugeruje problemy z wodociągami, dlatego trzeba poczekać, aż jej stan wróci do normy.
Jak długo działa filtr węglowy?
Czas działania filtra węglowego jest w dużej mierze zależny od częstotliwości użytkowania, a także rodzaju zanieczyszczeń, z jakimi filtr musi się uporać. Okres działania filtra węglowego wynosi około 3-6 miesięcy. Przez ten czas można z niego skorzystać ze świadomością, że będzie poprawiał jakość wody z kranu.
Czy woda z filtra węglowego jest zdrowa?
Stosowanie filtra węglowego jest w pełni bezpieczne dla zdrowia, dlatego też bez obaw można spożywać wodę, która została poddana procesowi filtracji. Woda ta nie zaszkodzi, a wręcz będzie zdrowsza, ponieważ węgiel aktywny zawarty w filtrze pozbawi ją szkodliwych związków chemicznych.
W jaki jeszcze sposób uzyskać czystą i zdrową wodę?
Wodę, która została poddana filtracji, można uzyskać dzięki urządzeniom, jakimi są dystrybutory wody, baterie filtrujące czy też zintegrowane systemy Zip Tap. Urządzenia te podłącza się do sieci wodociągowej. Woda, zanim będzie zdatna do spożycia, ulega procesowi filtracji, a także oczyszczania. Ogromnym plusem tego rodzaju sprzętów jest nie tylko czystość wody, ale i również to, że otrzymuje się wodę pod dowolną postacią - zarówno zimną, ciepłą, jak i nawet gazowaną.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Rodzaje filtrów węglowych
Filtry węglowe stosuje się w różnych sektorach przemysłu. Filtry do oczyszczania gazów wykonuje się ze stali węglowej, stali nierdzewnej lub tworzywa (HDPE). Natomiast materiałem, z którego produkowane są filtry ciśnieniowe do cieczy, może być stal węglowa lub stal austenityczna (w gat. AISI 304, 316L). Filtr zbudowany jest z wielu elementów takich jak: dennice, część cylindryczna, dno dyszowe, włazy, króćce itp.
Najprostszy podział filtrów węglowych obejmuje urządzenia przeznaczone do oczyszczania cieczy oraz do usuwania zanieczyszczeń z gazów. Różnią się one budową, zastosowanymi rozwiązaniami i parametrami technicznymi. Rodzaj filtra węglowego zależeć będzie od wielkości przepływu strumienia gazów bądź cieczy czy ilości zanieczyszczeń.
Poniżej omawiamy najchętniej stosowane rozwiązania, czyli filtry wody z węglem aktywnym. Proponujemy przegląd różnych rozwiązań, od najmniejszych wkładów - po duże stacje uzdatniające wodę:
- Wkłady liniowe z węglem: Wytwarzane z łupiny kokosa, najlepsze do umieszczenia w filtrach osmotycznych. Systemy do nanofiltracji i akwarystyczne również działają z liniowymi wkładami z węglem.
- Wkłady węglowe do osmozy i filtrów kuchennych: To również rodzaj wkładu, przeznaczony do osmozy, a także w podzlewozmywakowych filtrach kuchennych.
- Sprasowane bloki węglowe Big Blue: Sprasowane bloki węglowe, które można umieścić w korpusach narurowych typu Big Blue. Takie wkłady trzeba wymieniać co kilka miesięcy, w zależności od ich stopnia zużycia. Świetnie sprawdzają się jako dodatkowe uzdatnianie wody, za stacją zmiękczającą. Poprawią smak wody, która została wcześniej oczyszczona z jonów twardości.
- Zmiękczacze z węglem: To rozwiązanie zapewniające jednoczesne dostarczanie wody zmiękczonej i smacznej do picia. Zmiękczacz, wyposażony dodatkowo w węgiel, nie tylko chroni urządzenia AGD i armaturę łazienkową przed osadem. Miękka woda jest również pozbawiona chloru i ma lepszy smak. Zmiękczacze z węglem działają jak filtry multifunkcyjne. Tego rodzaju urządzenia działają nawet 10 lat bez wymiany węgla. Jest on opłukiwany wodą, aby ponownie aktywować swoje właściwości adsorpcji.
- Duże kolumny węglowe: Zazwyczaj są stosowane do wody z sieci z bardzo dużą ilością chloru.
Jak działa filtr węglowy?
Działanie filtra węglowego polega na doprowadzeniu do niego cieczy lub gazu, które mają być oczyszczone z niepożądanych substancji. Przepływające przez filtr medium trafia na złoże węgla aktywnego. Kontakt zanieczyszczeń znajdujących się w gazie lub cieczy z węglem aktywnym powoduje zachodzenie zjawiska adsorpcji.
Odpowiednio dobrany węgiel aktywny umożliwia adsorpcję niepożądanych zanieczyszczeń w instalacji. Skutkiem tego jest oczyszczenie gazu lub cieczy do wymaganej jakości i/lub redukcja emisji za filtrem.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
Wymiana złoża węglowego
Niezależnie od gałęzi przemysłu, złoże węglowe należy okresowo wymieniać na świeże. Czas pracy węgla aktywnego jest zależny od ilości i typu zanieczyszczeń kierowanych na filtr tj. LZO, H2S, siloksany itp. Dodatkowo na żywotność węgla mają również wpływ wilgotność i temperatura oraz stopień zapylenia powietrza.
Wysycanie się złoża węglowego należy kontrolować poprzez pomiar stężeń zanieczyszczeń na wylocie z filtra. Węgiel z filtrów można wyjmować ręcznie lub przy pomocy urządzeń mechanicznych takich jak np. odkurzacz przemysłowy. Po opróżnieniu filtra należy wyczyścić również dno drenażowe.
Zasyp świeżego węgla aktywnego wykonuje się poprzez górny właz serwisowy z worków 20 kg lub bezpośrednio z worka big bag. Po zasypaniu filtra, zamykany jest górny właz serwisowy i filtr jest gotowy do pracy.
Węgiel aktywny w akwarystyce
Węgiel aktywny ma szerokie zastosowanie także w akwarystyce. Oto kilka jego zalet:
- Węgiel aktywny klaruje wodę w akwarium, usuwając żółty odcień.
- Eliminuje nieprzyjemne zapachy, sprawiając, że woda zaczyna przyjemnie pachnieć, co jest szczególnie istotne w otwartych zbiornikach.
- Ogranicza rozwój glonów i pierwotniaków, pozbawiając je pożywki.
Rodzaje węgla aktywnego w akwarystyce
Węgiel aktywny w akwarystyce dzieli się na 3 kategorie:
- Bitumiczną (duże kawałki kruszca)
- Kawałki węgla pokruszone na drobniejsze części o zwiększonej porowatości (tzw. lignite)
- Wyspecjalizowaną w postaci najczęściej sprasowanych pałeczek lub granulek o największej porowatości
Najlepsza postać to węgiel w formie pałeczek, który wykazuje najsilniejszą zdolność adsorpcji. Sprawdzi się on najlepiej w filtrach wewnętrznych i małych zewnętrznych. Dobry węgiel granulkowy/pałeczkowy kosztuje kilkadziesiąt zł/1L.
Mity na temat węgla aktywnego w akwarystyce
- Węgiel zaczyna zwracać pochłonięte substancje - jest to właściwie niemożliwe w warunkach akwariowych.
- Węgiel pochłania nawozy dla roślin - pochłania, ale na poziomie maksymalnie kilku-kilkunastu %.
- Węgiel należy wymieniać co 2-3 tygodnie - to propozycja producentów, ale węgiel może działać jako wkład biologiczny przez dłuższy czas.
- Węgiel może być stosowany tylko okazjonalnie - może być stosowany okazjonalnie lub jako stałe medium adsorpcyjne.
- Węgiel Seachem'a jest najlepszy i działa przez wiele miesięcy - możliwość adsorpcji przez wiele długich miesięcy istnieje tylko w teorii.
Proces aktywacji węgla
Proces aktywacji węgla polega na przekształceniu zwykłego węgla w materiał o bardzo dużej powierzchni wewnętrznej i wysokiej porowatości, dzięki czemu węgiel aktywny zyskuje zdolność do adsorpcji zanieczyszczeń.
- Najpierw surowiec bogaty w węgiel, taki jak drewno, torf, węgiel kamienny, łupiny kokosów lub inne materiały organiczne, jest podgrzewany w kontrolowanej atmosferze beztlenowej (lub z bardzo małą ilością tlenu). Proces ten, zwany karbonizacją, usuwa z surowca substancje lotne, pozostawiając prawie czysty węgiel.
- Aktywacja chemiczna - surowiec jest impregnowany substancjami chemicznymi (np. kwasem fosforowym, wodorotlenkiem potasu lub chlorkiem cynku), a następnie podgrzewany w wysokiej temperaturze. Proces ten otwiera pory i zwiększa powierzchnię węgla. Aktywacja fizyczna - węgiel jest podgrzewany w obecności pary wodnej lub dwutlenku węgla w temperaturze 800-1100°C.
W wyniku aktywacji węgiel staje się niezwykle porowaty, co oznacza, że ma ogromną powierzchnię wewnętrzną (nawet do 1500 m² na gram węgla!).
Filtracja wody pitnej za pomocą węgla aktywnego
Filtracja wody pitnej za pomocą węgla aktywnego to jedna z najpopularniejszych i najskuteczniejszych metod oczyszczania wody, która jest stosowana zarówno w domowych systemach filtracyjnych, jak i w przemysłowych instalacjach wodociągowych. Węgiel aktywny, dzięki swojej porowatej strukturze, ma wyjątkową zdolność do adsorpcji, co oznacza, że zanieczyszczenia są zatrzymywane na jego powierzchni, a czysta woda przepływa dalej.
Podczas przepływu wody przez filtr zawierający węgiel aktywny, zanieczyszczenia takie jak chlor, pestycydy, metale ciężkie (np. ołów, rtęć), związki organiczne oraz niektóre związki chemiczne są przyciągane i wiązane na powierzchni węgla.
Chociaż węgiel aktywny skutecznie usuwa wiele szkodliwych substancji, nie jest w stanie eliminować wszystkich rodzajów zanieczyszczeń, np. bakterii czy wirusów. Węgiel aktywny nie usuwa wszystkich cząstek zanieczyszczeń, np. wirusów i niektórych mikroorganizmów, dlatego warto rozważyć dodatkowe metody oczyszczania wody.
Korzyści ze stosowania węgla aktywnego
- Redukcja ryzyka długoterminowych skutków zdrowotnych: Regularne spożywanie wody zawierającej nawet śladowe ilości chemikaliów może prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych, w tym uszkodzenia wątroby i nerek.
- Zapobieganie kumulacji w organizmie: Metale ciężkie mają tendencję do gromadzenia się w organizmie, co z czasem może prowadzić do przewlekłych schorzeń.
- Zmniejszenie ilości odpadów: Korzystanie z filtrów opartych na węglu aktywnym może znacznie ograniczyć zużycie plastikowych butelek na wodę.
- Redukcja śladu węglowego: Produkcja i transport plastikowych butelek generują znaczne ilości emisji CO2.
- Odnawialne źródła surowca: Węgiel aktywny jest produkowany z naturalnych surowców, takich jak łupiny orzechów kokosowych, drewno czy węgiel drzewny.
Węgiel aktywny w domowej produkcji alkoholu
W środowisku domowej produkcji alkoholu, zwłaszcza w przypadku destylatów owocowych i spirytusu o wysokiej czystości, często pojawia się pytanie: czy filtracja węglem aktywnym jest konieczna? Warto podkreślić, że w rozwiązaniach tej klasy, tj. domowych destylatorach, użycie filtrów węglowych jest nie tylko niepotrzebne, ale wręcz niewskazane.
- Destylaty owocowe: W przypadku okowit owocowych, użycie węgla aktywnego byłoby błędem, ponieważ węgiel skutecznie wyłapuje nie tylko niepożądane substancje, ale również cenne estry - związki chemiczne odpowiedzialne za bogaty smak i aromat destylatów owocowych.
- Spirytus z kolumny miedzianej: Spirytus uzyskiwany przy użyciu kolumny miedzianej, zwłaszcza w domowych warunkach, charakteryzuje się niezwykle wysoką czystością. Proces destylacji w takiej kolumnie skutecznie usuwa niepożądane związki chemiczne i zapachy, które mogłyby wpływać na smak. W efekcie, destylat jest nieskazitelnie czysty, a stosowanie filtracji węglowej nie wnosi nic dodatkowego.
- Wymagania procesu filtracji węglem aktywnym: Aby filtracja węglem aktywnym była skuteczna, produkt musi być rozcieńczony do mocy poniżej 50% alkoholu. Dodatkowo, alkohol należy schłodzić do temperatury bliskiej 0°C, aby proces przebiegał prawidłowo. To oznacza, że nie ma możliwości instalacji filtrów węglowych na aparacie destylacyjnym, w którym odbieramy ciepły produkt o wyższej mocy.
- Channeling: Niewłaściwy dobór średnicy złoża węglowego może prowadzić do tzw. „channelingu”, czyli zjawiska, w którym płyn nie przepływa równomiernie przez cały filtr. Proces filtracji przez węgiel aktywny jest czasochłonny, zwłaszcza w przypadku destylatów o większej objętości.
- Alternatywy dla węgla aktywnego: Warto pamiętać, że dobrze przeprowadzona destylacja, zwłaszcza w kolumnie miedzianej, eliminuje potrzebę filtracji węglowej. Miedź w kolumnie pomaga w wyłapywaniu związków siarki i innych niepożądanych składników, co daje w efekcie czysty i wysokiej jakości spirytus.
Jeżeli jakiś destylat stał się "lepszy" po filtracji węglem, to znaczy, że bazowo był bardzo słabej jakości.
tags: #filtracja #wody #węglem #aktywnym #jak #działa
