Węgiel aktywny - niezwykły materiał filtracyjny

O węglu aktywnym możemy usłyszeć coraz częściej. Reklamy promujące pasty, kremy z jego dodatkiem zalewają przestrzeń i choć stał się naprawdę modny dopiero teraz, to jego właściwości były znane już w starożytnej Grecji. Ten materiał jest wykorzystywany także w procesach uzdatniania wody. Jakie zanieczyszczenia jest w stanie usunąć? Kiedy warto zdecydować się na filtrację wody węglem aktywnym?

Węgiel aktywny - co to takiego?

Węgiel swoje działanie opiera głównie na adsorpcji, czyli pochłanianiu zanieczyszczeń. Obecnie uznaje się go za jeden z najsilniejszych znanych adsorbentów. Już nawet niewielka ilość jest w stanie pochłonąć tysiące zanieczyszczeń chemicznych. Odmiana węgla w postaci węgla aktywnego jest jeszcze bardziej naładowana elektrododatnie, dzięki czemu lepiej zatrzymuje substancje na swojej powierzchni.

To niezwykłe złoże filtracyjne jest wytwarzane z różnych materiałów pochodzenia organicznego. Jest to nie tylko drewno, torf, ale też pestki owoców czy skorupy orzechów. W zależności od zastosowanego surowca, wytworzony węgiel przyjmuje konkretne właściwości.

Aby uzyskać węgiel niezbędny jest proces karbonizacji surowca, który zachodzi w temperaturze 400- 800 stopni. Materiał wyjściowy jest przetwarzany na węgiel w środowisku beztlenowym. Następnie już wytworzony produkt poddaje się aktywacji.

Aktywacja jest niezbędna, by rozwinąć strukturę porowatą węgla i uzyskać o wiele większą powierzchnię właściwą do zatrzymywania zanieczyszczeń. W tym procesie wykorzystuje się gazy utleniające, jak na przykład: tlen, tlenki węgla. Na skutek obróbki węgla gazami utleniającymi w podwyższonej temperaturze dochodzi do powiększania się porów na jego powierzchni bądź powstawania nowych.

Węgiel aktywny wytwarzany jest w wielu postaciach: pylisty, ziarnisty, w formie uformowanych brył. Wybór rodzaju jest uzależniony od przeznaczenia.

Dość istotna jest kwestia grup funkcyjnych znajdujących się na węglu aktywnym. Obecność konkretnych z nich ma ogromny wpływ na wydajność oczyszczania wody lub powietrza z zanieczyszczeń chemicznych. Konkretne rodzaje węgla aktywnego różnią się pod względem ilości i typu grup funkcyjnych. Jest to uzależnione od surowca, z którego jest wytwarzany węgiel oraz rodzaju jego obróbki.

Zanieczyszczenia usuwane przez węgiel aktywny

Najczęściej w kontekście węgla aktywnego mówi się o poprawie właściwości organoleptycznych wody za jego pośrednictwem. To dzięki temu, że jest w stanie usunąć z niej wiele substancji pogarszających smak, zapach oraz barwę.

Wśród najpopularniejszych zanieczyszczeń, z jakimi węgiel aktywny daje sobie radę jest oczywiście chlor oraz jego pochodne. Te substancje są dość często wyczuwalne w wodzie i nierzadko nie da się uniknąć ich obecności. Chlor, podchloryn i dwutlenek chloru są powszechnie wykorzystywane do dezynfekcji wody. Zmiana smaku i zapachu wody, wynikające z ich obecności, to po prostu efekt uboczny. W ich przypadku węgiel aktywny działa jak katalizator. W wyniku zetknięcia z wymienionymi związkami przyspiesza przemianę wolnego chloru w chlorowodór.

Oprócz tego węgiel aktywny jest w stanie całkowicie usunąć bądź zredukować wysokie stężenia różnego rodzaju lotnych związków organicznych, pestycydów, herbicydów, w tym: benzenu, związków trihalogenometanu, radonu. Niektóre rodzaje węgla są w stanie usunąć z wody część metali ciężkich, a nawet cysty giardia, mętność czy pyłki.

Wyższej jakości węgiel aktywny poradzi sobie także z usunięciem części manganu i siarkowodoru, jednak mimo wszystko nie poleca się stosowania tej metody do likwidacji takich zanieczyszczeń. Węgiel bardzo szybko wytraca przy nich swoją żywotność i nie redukuje ich zbyt efektywnie.

Filtry węglowe nie będą dobrym rozwiązaniem do usuwania rozpuszczonych zanieczyszczeń nieorganicznych. Nie poradzi sobie z odfiltrowaniem wszelkich substancji odpowiedzialnych za tworzenie osadów bądź twardości wody.

Urządzenia wyposażone w węgiel aktywny nie są też przystosowane do usuwania osadu czy pyłu. Takie zanieczyszczenia zapychają pory węgla i skracają jego żywotność oraz znacznie zmniejszają efektywność. Właśnie z tego powodu przed użyciem węgla aktywnego rekomendowany jest filtr mechaniczny.

Działanie węgla aktywnego

Węgiel aktywny jest szczególnie doceniany ze względu na swoje właściwości adsorpcyjne. Z łatwością zatrzymuje zanieczyszczenia chemiczne na swojej porowatej powierzchni. Do procesu filtracji nie są potrzebne żadne środki chemiczne, więc jest to w pełni ekologiczne, ekonomiczne i bezpieczne. Z tego powodu ten materiał filtracyjny jest tak chętnie wykorzystywany do oczyszczania wody przeznaczonej do celów spożywczych.

Choć głównie mówi się o adsorpcji, to można wyróżnić dwa sposoby redukcji zanieczyszczeń przez węgiel aktywny. Drugim jest redukcja katalityczna, za sprawą której jest usuwany właśnie chlor i jego pochodne.

Surowa woda przepływa przez złoże filtracyjne i na bieżąco jest oczyszczana ze związków, z których redukcją radzi sobie węgiel aktywny. Następnie już uzdatniona jest podawana do użytkownika.

Węgiel aktywny wymaga okresowej regeneracji. Odbywa się ona za sprawą przepływu przeciwprądowego przy zastosowaniu jedynie wody. W taki sposób właściwości węgla aktywnego można odzyskać kilkukrotnie. Szacuje się, że po każdej regeneracji wydajność węgla aktywnego spada o 5 do 10%.

Proces adsorpcji - na czym dokładnie polega?

Przy zagadnieniu węgla aktywnego warto wyjaśnić dokładnie, czym jest adsorpcja. To proces, w którym ciało stałe, czyli węgiel aktywny, jest wykorzystywane do usuwania substancji rozpuszczonej w wodzie. Zanieczyszczenia pozostają na materiale filtracyjnym wskutek oddziaływania sił fizycznych oraz chemicznych.

Skuteczność adsorpcji jest zależna od stężenia danej substancji w wodzie, temperatury, polarności substancji.

Gdzie stosuje się węgiel aktywny?

O węglu aktywnym możemy obecnie usłyszeć coraz więcej. Jest niezwykle modny, a na jego bazie powstają nawet kosmetyki. W branży uzdatniania wody już od lat wykorzystuje się go głównie do poprawy właściwości organoleptycznych wody oraz niwelacji problemu chloru.

Urządzenia działające na bazie węgla aktywnego są przede wszystkim wykorzystywane w gospodarstwach domowych do poprawy jakości wody pitnej. Węgiel aktywny najczęściej znajdziemy w formie wkładów w kuchennych systemach uzdatniania wody. Coraz częściej zdarza się jednak, że mieszkańcy chcą poprawić jakość wody pod względem wyglądu, zapachu na całą instalację. Wtedy polecane są filtry narurowe z wypełnieniem z węgla lub kolumny węglowe (na przykład Ecoperla Carbotower).

Filtracja na węglu aktywnym jest wykorzystywana również w przemyśle. Urządzenia wypełnione tym złożem są stosowane do redukcji chloru oraz ozonu z wody. Ponadto węgiel aktywny bardzo dobrze sprawdza się do remediacji wody gruntowej, czyli usuwania z niej zanieczyszczeń powstałych w wyniku awarii bądź działalności przemysłowej. Dużo przedsiębiorstw stosuje go przy oczyszczaniu ścieków.

Najczęstszym przeznaczeniem węgla aktywnego w uzdatnianiu wody jest niewątpliwie oczyszczanie wody przeznaczonej do celów spożywczych.

Filtry do wody z węglem aktywnym - co mamy do wyboru?

Już na początku warto wspomnieć, że im więcej węgla aktywnego, tym dłuższy czas jego kontaktu z wodą, dokładniejsze usuwanie zanieczyszczeń, ale i dłuższa żywotność samego materiału filtracyjnego. Warto więc zwracać na to uwagę przy wyborze urządzenia. Na skuteczność uzdatniania ma wpływ również przepływ wody. Im wolniejszy, tym dłuższy czas kontaktu wody ze złożem.

Filtry węglowe dedykowane gospodarstwom domowym są zazwyczaj wypełnione granulowanym węglem aktywnym lub w formie sproszkowanych bloków węglowych. Klasyfikuje się według rozmiaru zanieczyszczeń, jakie są w stanie wyłapać z wody. Te wartości są mierzone w mikronach. Na rynku można znaleźć filtry o dokładności 50 mikronów, jak i 0,5 mikrona.

Najczęściej można spotkać się z filtrami wypełnionymi węglem kamiennym, drzewnym oraz wytwarzanym z łupin orzechów kokosowych. Ten ostatni jest droższy, ale też uznawany za najbardziej efektywny.

W branży uzdatniania wody możemy się spotkać z kilkoma odmianami urządzeń wykorzystujących węgiel aktywny. Najczęściej stosuje się go w filtrach kuchennych, jak systemy ultrafiltracji czy odwrócona osmoza. W formie wkładów stanowią jeden z etapów oczyszczania wody pitnej. O filtrach kuchennych przeczytasz więcej w artykule: Kiedy wybrać system ultrafiltracji, a kiedy odwróconą osmozę?

Do uzdatniania wody na całą instalację najczęściej proponowane są filtry narurowe lub kolumny węglowe. O ich działaniu można przeczytać więcej w tekście: Kolumny węglowe - kiedy warto je stosować?

Jeśli użytkownikowi zależy nie tylko na poprawie jakości wody za pomocą węgla aktywnego, ale również redukcji wysokiego stopnia twardości wody, dobrą propozycją mogą być zestawy filtracyjne składające się z centralnego zmiękczacza wody oraz kolumny węglowej.

W przypadku braku miejsca na zastosowanie tak dużego rozwiązania, polecany jest kompaktowy zmiękczacz wody z węglem aktywnym, jak na przykład Ecoperla Hero. O jego działaniu można przeczytać w recenzji: Ecoperla Hero - podwójna filtracja w jednej obudowie

Węgiel aktywny - skuteczny i ekonomiczny

Węgiel aktywny to doskonały sposób na wodę smaczną, o neutralnym zapachu i barwie. Zastosowanie urządzenia filtracyjnego z jego udziałem jest polecane nie tylko w przypadku chęci pozyskania wody pitnej o dobrej jakości, ale również wody do kąpieli i codziennego wykorzystywania.

Wiele osób boryka się z problemem przesuszenia i nadwrażliwości skóry. Częste są również przypadki uczuleń i alergii. Kąpiele w wodzie uzdatnianej przez węgiel będą przyjazne i z pewnością nie nasilą objawów.

Urządzenia z węglem aktywnym nie są skomplikowane w obsłudze, nie wymagają wiele uwagi i minimum nakładów finansowych. To dobry sposób na filtrację wody w domu.