Методы очистки воды с помощью специальных устройств и фильтров

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Методы очистки воды с помощью специальных устройств и фильтров

Фильтр для воды -- это устройство для очистки воды от механических, нерастворимых частиц, примесей, хлора и его производных, а также от вирусов, бактерий, тяжелых металлов и т. д. Бытовые фильтры используемые для получения питьевой воды условно можно разделить на 3 категории -- простейшие бытовые фильтры, средней степени очистки и бытовые фильтры высшей степени очистки. К лучшей (высшей) степени очистки относится очистка обратноосмотическими бытовыми фильтрами -- наиболее качественная и передовая технология на сегодняшний день.

Существует три простых основных способа очистки воды: механический, ионообменный и сорбционный.

Кроме того, есть более сложные методы -- мембранный, обратного осмоса, электрохимический и некоторые другие, которые трудно осуществить в домашних условиях.

Механический способ фильтрации. Представим себе стеклянную трёхлитровую банку или кастрюлю, накрытую марлей, через которую наливается вода. Это простейший механический фильтр, но он может остановить только мусор миллиметрового размера. К тому же, хотя поверхность марли велика (примерно, один квадратный метр), работает только та ее часть, куда падает поток воды (сечением один квадратный сантиметр), и эта частица поверхности быстро засоряется. Но можно сложить марлю вдвое, вчетверо, в восемь раз -- теперь работают 8 см2 поверхности, фильтр стал плотнее, он задерживает частицы размером 0,1 мм, или 100 мкм, но быстрее засоряется и поток воды через него течет медленнее.

Но если нас интересует качество фильтрации, а не скорость, нужно, чтобы работала вся поверхность марли. С этой целью её можно сложить и поместить в пластмассовый цилиндр сечением 1 см2, через который будет пропускаться струя воды. В малом объеме цилиндра работает вся поверхность марли и задерживает частицы в 10 мкм. Но у этого способа есть недостатки. Резко снижается скорость фильтрации. Работает не полная поверхность марли, а верхние слои быстро забиваются примесями и не пропускают воду к средним и нижним слоям. Если увеличить напор воды, чтобы вода как бы продавливалась через всю поверхность марлевого фильтра, можно повысить эффективность такого фильтра. Но прогнав литров пять жидкости, можно заметить, что качество фильтрации падает: марля забьётся, и сильный поток воды не очищается, а вымывает из нее мелкий мусор. Поэтому нужно часто вытаскивать марлю и очищать ее.

На этом простом примере, взятом из книги Михаила Ахманова “Вода, которую мы пьём” продемонстрировано ряд проблем, возникающих при механическом способе фильтрации:

необходимость уменьшить ячейки сетки или поры фильтрующего материала, чтобы фильтрация была качественной; необходимость создать в малом объеме фильтра большую рабочую поверхность, чтобы фильтр мог пропустить большее количество жидкости;

зависимость скорости фильтрации от плотности фильтрующего материала и давления воды;

неизбежное засорение фильтра;

необходимость уловить момент засорения фильтра и либо заменить фильтр новым, либо очистить (регенерировать) его.

Пример с марлей - самый простой способ механической фильтрации воды в домашних условиях. На практике механическая фильтрация - это фильтрация через сито или сетку, то есть через инертную среду с определенным размером отверстий или пор, не пропускающих более крупные, чем эти отверстия, частицы. В качестве фильтрующего материала используется, пористое полипропиленовое волокно -- в виде блока-картриджа, который подлежит замене по истечении его ресурса.

В зависимости от того, какой размер имеют задержанные порами фильтра частицы, механическую фильтрацию делят на:

ультрафильтрацию (задерживается 95% частиц размером 0,2--0,5 мкм);

два класса микрофильтрации (задерживается 95% частиц размерами 0,5--5 и 5--15 мкм);

два класса макрофильтрации (задерживается 95% частиц размерами 15--50 и более 50 мкм).

Теоретически механический фильтр способен задерживать крупные и мелкие частицы, взвеси, бактерии и даже вирусы и крупные органические молекулы. Что же касается газов, металлов, хлорорганики, то от этих соединений фильтры не спасают.

Макрофильтрация обычно используется в предфильтрах, патроны которых врезают в входящую водопроводную трубу. Для более тонкой очистки воды в патроны закладываются катриджи для микрофильтрации. Оптимальный размер пор - 5 мкм, поскольку катриджи с мелкими порами от 0,5 до 1 мкм быстро засоряются.

Осмотическая фильтрация зависит от различной пропускной способности специальных полупроницаемых плёночных мембран (фильтров), изготовленных на основе синтетических полимерных материалов. Толщина таких мембран варьирует от 0,1 до 1 мм и между молекулами в плёнке существуют мельчайшие «отверстия-поры», причем очень маленькие, гораздо меньше, чем в механических фильтрах. Питьевая вода состоит из молекул Н2О и множества молекул и ионов примесей, и все они имеют хотя и малые, но разные размеры. Если процеживать воду через мембрану, то пройдут небольшие молекулы Н2О и близкие к ним по величине, а более крупные будут задержаны. Это и есть механизм осмотической, или мембранной, фильтрации.

Для реализации этого метода нужно взять открытую с обоих сторон цилиндрическую ёмкость; один конец (служащий дном) затянуть пленкой из полиэтилена, налить в цилиндр раствор сахара в воде и погрузить его дном в сосуд с чистой водой. Большие молекулы сахара не могут пройти сквозь полиэтиленовую плёнку, а молекулы воды проходят, в результате, уровень жидкости в цилиндре изменится. Полиэтиленовая плёнка в данном случае является простой полупроницаемой мембраной.

В промышленности такие мембраны изготавливают из полимерных и керамических материалов. В зависимости от размера пор, с их помощью осуществляется:

обратный осмос;

нанофильтрация (нанометр -- одна миллиардная метра, или одна тысячная микрона, то есть 1 нм = 10 ангстрем = 0,001 мкм.); ультрафильтрация; микрофильтрация.

Самая мелкая «сетка» (обратный осмос) пропускает лишь молекулы воды, и в результате получается вода, близкая к дистиллированной. При нанофильтрации задерживаются взвеси, микрофлора (включая вирусы), органика и частично ионы натрия, кальция и магния; при ультрафильтрации -- взвеси, микрофлора и крупные органические молекулы; при микрофильтрации -- взвеси и бактерии. Этот способ фильтрации применяется для удаления бактериологических и органических загрязнений (в том числе -- хлорорганики), а также обессоливания воды (в случае обратного осмоса). Можно сочетать в фильтре несколько мембран одного или разных типов и комбинировать мембранный фильтр с другими -- например, с работающими по принципу ионного обмена. Но методы мембранной фильтрации очень дорогие и рассчитаны скорее на коллективное, чем индивидуальное применение.

Другой распространённый метод фильтрации - сорбционная фильтрация. Сорбцией называется поглощение растворенных в воде веществ поверхностью твердого сорбента, в данном случае -- материала, наполняющего фильтр. От механической фильтрации этот процесс отличается тем, что материал механического фильтра не инертен, а сорбционного -- активен: он захватывает примеси и удерживает их силами молекулярного притяжения. Но поверхность сорбции должна быть велика, чтобы как можно больше примесей задерживалось в его порах. Это достигается тем, что пористый сорбент состоит из мелких частиц, занимающих большой объём.

Самый подходящий сорбент для этого - уголь. В каждой частице угля размером 1 мм имеется множество внутренних пор, незаметных глазу, но значительно увеличивающих его поверхность. Уголь совершенно безвреден и легко дробится в порошок. Он захватывает и сорбирует на своей поверхности (в основном в порах) различные примеси и его можно активировать. Активация -- особая процедура, в результате которой различных пор, диаметром от 20--30 до 1000 ангстрем и еще крупнее, становится гораздо больше. Их так много, что полная поверхность 1 г активированного угля, производимого отечественными и зарубежными фирмами, равна 800--1500 м2.

Сорбционные фильтры удаляют из воды хлорорганику (хлороформ, четыреххлористый углерод, бромдихлорметан и другие вещества), а также тяжелые металлы (железо, свинец и др.), взвесь, бактерии и, в пределах своих возможностей, вирусы. При таком способе фильтрации загрязненной воды примеси, осевшие в порах, забивают их, и спустя некоторое время, определяемое сорбционной способностью фильтра, его необходимо заменить. К тому же уловленные фильтром микроорганизмы никуда не исчезают и даже способны размножаться в фильтрующем материале. Чтобы этого не случилось, требуются специальные меры. Еще один важный момент: необходимо, чтобы вода проходила через угольный фильтр с небольшой скоростью (примерно один стакан в минуту на 100 г угля), иначе качественной очистки не получится.

Существует возможность улучшить практически все показатели сорбционного фильтра, если смешать гранулы угля с измельченным полиэтиленом и подвергнуть смесь спеканию либо получить угольное волокно путем карбонизации волокон вискозы с последующей его активацией. Структура такого материала напоминает клубок нитей толщиной 6--10 мкм, с большим количеством пор и огромной активной поверхностью. Подобная разработка выполнена известной фирмой «Аквафор»: в выпускаемых фирмой фильтрах используется материал аквален.

Следующий метод -- ионообменный метод фильтрации. Он основан на использовании ионитов -- ионообменных (катионных и анионных) смол или искусственных материалов с такими же свойствами. Эти свойства состоят в том, что ионообменный материал способен захватывать из воды одни ионы, насыщая ее другими ионами, входящими в его состав, то есть обменивать «свои» ионы на «чужие». Чтобы пояснить этот процесс, рассмотрим воду, в которой имеется соль NaCl, диссоциировавшая на ионы Na+ и С1-. Пропустим ее через два фильтра: катионный, который обменивает ион Na+ на ион водорода Н+, и анионный, который обменивает ион С1на ион гидроксильной группы ОН-. В результате ионы натрия и хлора будут захвачены фильтрующими материалами, тогда как в воде окажутся ионы Н+ и ОН-, т.е вода. Избирательность является самым замечательным свойством ионитов, а в остальном они подобны сорбционным материалам: тоже пористые, также забиваются извлеченными из воды примесями и имеют определенный ресурс. Ионообменные фильтры обычно используют для очистки воды от катионов тяжелых металлов и смягчения ее жесткости -- захвата избыточных ионов магния и кальция. У них есть важное достоинство: если заложить в фильтр ионит, обменивающий находящиеся в воде ионы на ионы йода или серебра, то микрофлора в такой среде погибнет. При этом, однако, придется проследить, чтобы концентрация йода или серебра не превысила допустимую.

2. Фильтрующие материалы

Фильтрующие материалы, применяемые в лабораторной практике, могут быть разделены на два класса: 1) сыпучие и 2) пористые. Кроме того, фильтрующие материалы разделяются на 1) неорганические и 2) органические.

К первому классу относится, например, кварцевый песок. Он может иметь различную величину зерен. От этого зависит как скорость фильтрования, так и достигаемый при этом эффект. Чем крупнее зерна песка, тем больше производительность фильтра и вместе с тем меньше его задерживающая способность; фильтр будет задерживать только более крупные частицы, мелкие же будут проходить через него, не" задерживаясь.

Во многих случаях применяют пористые материалы (неглазурованные фарфоровые фильтровальные тигли и - фарфоровые пластинки, прессованное стекло, пластинки из прессованных окисей некоторых металлов, керамические фильтры и пр.).

Неорганические фильтрующие материалы особенно пригодны для жидких веществ и растворов, нагретых до температур, превышающих 100* С.

Наибольшим распространением в лаборатории пользуются фильтровальная бумага, целлюлозная масса, асбест, волокнистые материалы (ткани), смешанные фильтры, прессованное стекло, обожженная глина, фарфор и пр.

Выбор фильтрующего материала зависит как от требований к чистоте раствора, так и от свойств его. Для фильтров нельзя применять такие материалы, на которые фильтруемая жидкость может оказать какое-либо действие. Так, щелочи, особенно концентрированные, нельзя фильтровать через фильтр из прессованного стекла и вообще материалов, содержащих двуокись кремния (кварцевый песок и др.), так как последняя будет растворяться в щелочи и загрязнять ее. Среди неорганических фильтрующих материалов имеются такие, которые пригодны для фильтрования очень агрессивных жидкостей даже при высокой температуре.

3. Тенденции в развитии фильтровальных материалов

Развитие фильтров для водо- и газоочистки изначально диктовалось такими требованиями, как снижение их размеров, повышение производительности и, главное, достижение более тонкой очистки. В дальнейшем большое значение приобрели расширение круга применяемых материалов, упрощение технологии их производства, поиск материалов, пригодных к переработке и утилизации.

Если в середине XX века фильтровальные элементы изготавливались, главным образом, из материалов, имеющих натуральную основу, - хлопка, шерсти и целлюлозы, то в настоящее время используется очень широкий спектр синтетических полимеров (чаще всего - полиэтилен, полипропиленовые, полиамидные и полиэфирные волокна). Преимуществом пользуются термопласты, очень удобные для переработки экструзией, дающей возможность получать волокна, которые используются как в виде одиночных нитей, так и пряжи. В качестве примера можно привести материал Autoloft на основе полипропиленового волокна, представляющего собой жесткую трехмерную спираль.

Значительным достижением последних лет стало уменьшение диаметра полимерных нитей. В практику уже входят волокна диаметром от 20 до 200 нм. Сегодня такие нановолокна производят из синтетических (полиамиды, полиэфиры, ароматические полиамиды, полиакрилаты), биологических (протеины, каллоген) матери алов и активированного угля. Они позволяют получить мембраны, которые по своему действию подобны мембранам для обратного осмоса (задерживают крупные анионы, катионы Ca, Mg , ионы тяжелых металлов, крупные органические соединения) и в то же время имеют большую проницаемость для малых ионов натрия, калия, хлора и фтора. При этом мембраны на основе нановолокон обладают большей производительностью. Пример такого продукта - мембрана HL 1812Т фирмы Osmonic Inc. (США). Фильтровальные материалы, полученные из нитей и волокон, традиционно подразделяются на плетенные (тканевые), нетканые и сетчатые.

Тканевые материалы

За последние несколько веков процесс изготовления тканей почти не изменился. Так что усовершенствования в области производства тканевых фильтровальных сред касались лишь применения новых материалов. Если ранее они делались в основном из волокнистой, то теперь - из одно- и многонитяной пряжи. Это позволило, например, получать пряжу, способную нести электростатические заряды, что очень полезно при фильтрации воздушных смесей и газов.

В настоящее время разработаны так-же различные способы модификации поверхности тканевых фильтровальных сред, например, нанесением другого материала. В частности, может производиться ламинирование нескольких фильтровальных слоев. Пример - материал Filterlink, характерной особенностью которого является очень гладкая лицевая поверхность, обладающая высокой устойчивостью к загрязнению.

Нетканые материалы

Нетканые фильтровальные материалы претерпели в последние годы сильные изменения. Ранее в этой области применялся, главным образом, войлок. Однако из-за малой разрывной прочности и низкой проницаемости его использование ограничивалось. От указанных недостатков войлочные фильтры избавляются после обработки поверхности смолами и пробивки пор необходимого размера. Однако в начале 1960-х совершенствование методов литья полимеров из расплава позволило начать производство экструзионных воздушно-наполненных полимерных волокон, названных «spun bonded». Материалы на их основе потеснили на рынке модифицированный войлок. Новые технологии дали возможность получать волокна чрезвычайно малого диаметра, хорошо показавшие себя в осуществлении тонкой фильтрации. Из таких пластиков могут изготавливаться слоистые фильтровальные материалы типа «сэндвич».

Сетчатые фильтровальные материалы

Кроме тканевых фильтровальных материалов, созданных переплетением нитей, существуют материалы в виде сеток, полученных из проволоки и одиночных пластмассовых нитей. Ввиду особенностей фильтрации их следует рассматривать в категории сит, характерной особенностью которых являются гарантированные размеры ячеек. Сита можно получать несколькими способами, самый распространенный из которых - спекание нескольких сеток. Для осуществления на проволочных сетках наиболее тонкой фильтрации используют многослойные сетки, называемые за рубежом Bopp's Poromet.

Пластиковые сетки ранее выпускались методом плетения, но сегодня их проще изготовить экструзией. Экструзионные сетки с широким диапазоном размеров ячеек и жесткой основой могут применяться в качестве относительно тонкой фильтрационной среды. Однако главным их применением является использование в изготовлении картриджей.

Мембраны

Мембраны являются самым молодым фильтровальным материалом; их интенсивное применение осуществляется в последние 40 лет. Мембраны для удаления твердых частиц из жидкостей начали использоваться после разработки способов ультрафильтрации в начале 1960-х годов. Тогда же произошло внедрение и методов очистки, основанных на явлении обратного осмоса. Потребность в проведении тонкой фильтрации привела к быстрому признанию мембранной технологии и созданию целого нового направления - микрофильтрации. Этому способствовали успехи в химии и технологии переработки полимеров. Процесс тонкой фильтрации, позволяющий достичь высокой степени очистки, сопряжен со значительным падением давления. Поэтому мембраны должны обладать большой прочностью. В этой связи их снабжают специальным поддерживающим слоем. Развитие материалов для производства мембран проходило в двух направлениях. Первое - получение материалов с определенными размерами пор, минимальным разбросом этих размеров и равномерным распределением пор по поверхности. Второе - разработка конструкции фильтрующей мембраны, позволяющей работать при большом перепаде давления (многослойные мембраны, мембраны с армирующей сеткой и т.д.). Когда мембраны стали главным (по стоимости и по значимости) элементом водоочистного оборудования, они одновременно стали главным товаром на рынке фильтровальных материалов.

Можно ожидать также, что в ближайшее время наибольшей популярностью будут пользоваться фильтры, изготовленные из металлов и керамики. Это дало бы возможность применять мембранную технологию для фильтрации агрессивных растворов с высокими температурами. В наши дни керамические мембраны выпускаются рядом зарубежных и отечественных фирм.

Фильтровальные картриджи

В настоящем время широкое распространение приобрели сменные фильтрующие элементы, которые чаще всего называются картриджами. После выработки своего ресурса они выбрасываются или регенерируются. Картриджи представляют собой законченную конструкцию, состоящую из фильтрующего материала, несущих элементов, обеспечивающих механическую прочность, и элементов сопряжения с корпусом фильтра.

Современная промышленность выпускает большой набор картриджей с разным наполнением и различными техническими характеристиками. Картриджи подразделяются на два вида. Элемент первого типа представляет собой отрезок цилиндрической трубы, закрытый с двух сторон патрубками для входа и выхода фильтруемого потока. Во внутреннюю полость трубы помещается фильтровальная среда. Ко второму относятся картриджи, состоящие из набора одинаковых, последовательно соединенных фильтровальных элементов, размещенных в едином кожухе. За прошедшие годы конструкции основных элементов очень мало изменились. Наиболее важные перемены коснулись складчатых устройств для очистки газовых и воздушных смесей (пример - картриджные фильтры Z. Plex фирмы G E Osmonic).

В настоящее время для наполнения картриджей используются различные фильтрующие среды: активированный уголь, ионообменные смолы, природные и искусственные минеральные соединения и т.д. Технические решения, внедряемые для усовершенствования картриджных фильтров, были направлены на противодействие образованию застойных зон, участков прорыва фильтруемого потока и уплотнения насыпного материала.

Последовательность картриджей для трех первых стадий очистки.(При растпространенной трехстадийной очистке).

1-я стадия- прозрачный корпус, механический фильтр 5 мкр.

2-я стадия- белый корпус, фильтр с гранулированным кокосовым углем.

З-я стадия- белый корпус, фильтр из спрессованного кокосового угля (карбон -- блок).

Картриджи механической очистки.

Предназначен исключительно для очистки воды от механических частиц от 5 до 50 микрон: ржавчины, песка, ила и т.п.; снижает цветность и мутность воды. Защищает водопроводные трубы, увеличивает срок службы бытовой техники и сантехники. Имейте ввиду, что существуют картриджи механической очистки для горячей воды. Эти картриджи обозначаются на этикетке, тем что пишут использование на горячей воде.

Угольный картридж. фильтр с гранулированным кокосовым углем.

Активированный кокосовый уголь применяется главным образом для улучшения органолептических свойств воды, то есть удаления неприятного привкуса, запаха и цветности. Развитая пористая структура активированного угля и, как следствие, большая площадь поверхности, обеспечивает эффективность его использования для удаления из исходной воды свободного хлора, а также низко- и высокомолекулярных органических соединений.

Карбон блок. Прессованный уголь + механическая очистка с наружи.

Сменные фильтрующие элементы состоят из прессованного угольного блока, внешняя полипропиленовая оболочка которого играет роль префильтра грубой механической очистки и предназначены для фильтрации хлора, убирает другие органические соединения, удаления неприятного вкуса и запаха воды. Такой картридж можно использовать в одностадийной очистки воды.

Ионообменная смола. Служит для устранения соединений, отвечающих за жесткость воды.

Картридж с ионообменной смолой ставится после стадии механической очистки и перед карбон блоком. То есть в трех стадийной системе он ставиться-вторым.

Сильнокислотная катионообменная смола (сополимер стиролдивинилбензола) в натриевой форме. Регенерация - раствором поваренной соли (NaCl). Растворимость соли можно принять 260 г на литр воды при температуре 20-21С. Рабочая обменная емкость большинства ионообменных смол с учетом старения принимается 1050-1100 экв.

Ионообменные смолы - это синтетическая среда, наделённая способом к реакциям ионного обмена благодаря уникальной структуре их молекул, которая состоит из твердой нерастворимой молекулярной сетки с присоединёной к активным группам ионов (функциональные группы). В следствии этого, ионообменная смола является своеобразным твердым электролитом, полученным в результате полимеризации и спецобработки разных видов смол с возникновением в них активных функциональных групп, которые способны к электролитической диссоциации. В зависимости от поведения активных групп ионита, способные к обмену подвижные ионы могут положительный иметь заряд, и тогда ионит называют катионитом, или отрицательный заряд, и тогда ионит называют анионитом.

вода фильтрующий мембрана

4. Хранение ионообменных смол

Ионообменные смолы рекомендуется хранит в заводской упаковке в сухих и тёплых складских помещениях при рекомендованной температуре не ниже плюс 2°С и на расстоянии не менее полутора метров от отопительных устройств и приборов. После окончания гарантийного срока хранения, смола перед применением должна быть проверена на соответствие показателей качества требованиям стандарта, так как после окончания срока хранения аниониты и катиониты начинают терять свои главные свойства, особенно если условия хранения не соответствуют необходимым требованиям. Уменьшение рабочей емкости сказывается таким образом, что уменьшается длительность рабочего фильтроцикла и возрастают затраты на регенерацию, уменьшается осмотическая стабильность, ухудшаются прочностные характеристики и срок работы ионитов. Также при уменьшении своих прочностных свойств ионообменная смола может крошиться и возникает угроза переноса смолы из рабочей ёмкости фильтра и попадание её в водопроводную сеть, например, в котел бойлера, что конечно недопустимо.

Картриджи из гранулированного активированного угля.

Пористостью в общепринятом смысле такой картридж не обладает. Речь ведётся о размере пор гранул активированного угля в данных картриджах. Гранулы различных размеров и видов, используемые в картриджах, придают им разные характеристики. В конструкции таких картриджей обычно предусмотрен механический фильтр, задачей которого является предотвращение вымывания из гранул активированного угля мелких частиц. Уголь из скорлупы кокосового ореха наиболее часто используется в качестве исходного материала для данных картриджей. Отличительными чертами такого картриджа является отличная сорбционная способность, и малое количество выделяемой пыли.

Картриджи из прессованного активированного угля.

Карбон-блоки могут быть изготовлены как из одного вида угля, так и из смеси нескольких видов. При изготовлении угольного блока в исходный материал добавляется измельчённый пластик, а потом с помощью давления и при высокой температуре достигается необходимая форма изделия. Эти операции служат для придания структуре плотности и прочности. В зависимости от задаваемых параметров карбон-блоки могут быть изготовлены различной пористости. За счёт плотной структуры блока возможность вымывания частиц угля практически исключена.

Изготавливаемые по данной технологии картриджи существуют во многих модификациях. К примеру, Аквафор разработал и использует технологию создания карбон-блоков с добавлением гидрофильных волокон аквалена, который придаёт изделию дополнительные адсорбционные возможности, а также улучшает доступ воды ко всем частям карбон-блока. Кроме того, в таких картриджах минимизирована вероятность возникновения промывок.

В качестве примера карбон-блока приведён изготовленный по этой технологии картридж СВС.

Картриджи с порошковым активированным углём.

Такие картриджи характеризуются повышенной способностью к адсорбции, поскольку обладают наибольшей рабочей площадью по сравнению с прочими типами картриджей. Для наилучшего фильтрования воды необходимо обеспечить достаточное время контакта потока воды с рабочим телом при её прохождении сквозь картридж. В общепринятом смысле понятия пористости данный тип картриджей, как и картриджи из гранулированного активированного угля, не обладают данной характеристикой. Механический фильтр на выходе с картриджа препятствует вымыванию порошка активированного угля.

Основные общие свойства угольных картриджей.

Основной задачей угольных картриджей является адсорбция органических соединений, некоторых неорганических (например, тяжёлые металлы), удаление окислителей (озона, хлора и т.д.).

Угольные картриджи не обладают противомикробным и противовирусным действием, скорей наоборот, являются благоприятной средой для их размножения.

Угольные картриджи не удаляют из воды жёсткие соли Са2+, Mg2+ (то есть не смягчают воду).

Лучше прочих поглощаются угольным фильтром вещества с низким уровнем растворяемости, а также с высокой молекулярной массой.

Так как активированный уголь обладает плохой смачиваемостью, то проходящая через него вода образовывает обходные каналы протечек. Вследствие этого эффективность очистки воды снижается (свойство «канальности», так как уменьшается общая площадь контактирования воды с углём).

При прохождении через угольный картридж воды наблюдается эффект вымывания (подхвата) мелких частиц рабочего тела (картридж «пылит»).

Удельная площадь внутренней поверхности активированного угля, его внутренняя структура и сорбционная ёмкость определяют эффективность работы угольного картриджа.

Чтобы сорбционный процесс завершался полностью и эффективность очистки воды не падала, необходимо, чтобы при прохождении через угольный картридж вода контактировала с рабочим телом определённое количество времени. По этой причине в графе характеристики фильтров «производительность» указывается значение, которое учитывает сводный показатель эффективности очистки для всех картриджей, который входит в состав фильтра.

Также касаемо фильтров необходимо различать понятие «бактерицидный» и «бактериостатический»:

- бактерицидность - способность вызвать гибель бактерий;

- бактериостатичность - способность препятствовать росту и размножению бактерий.

В состав угольных картриджей добавляют серебро, которое создаёт концентрацию ионов не более 50 мкг/л (допустимый максимум для человека), в то время как бактерии погибают только при концентрации ионов серебра от 150 мкг/л и выше. Поэтому использование серебра в угольных картриджах даёт лишь эффект бактериостатичности на период использования картриджа (его ресурса). Также производитель должен обеспечить несмываемость серебра, так как согласно требованиям СанПина его максимальная концентрация на выходе картриджа не должна превышать 0,05 мг/л.

Производитель картриджей всегда подчёркивает следующие характеристики своей продукции: время использования с начала эксплуатации и ресурс по объёму фильтруемой воды. Для потребителя, внимание, срок использования картриджа является самостоятельной характеристикой. Например, если производитель указывает срок использования 6 месяцев после начала эксплуатации (не хранения, а именно использования), то это значит, что он гарантирует микробиологическую безопасность своей продукции в рамках принятых норм, при этом картридж должен использоваться на воде, которая по своим параметрам отвечает заданным производителем требованиям (к примеру, вода техническая, вода муниципальная и т.д.). Ресурс по сроку использования может быть продлён за счёт эффективных бактериостатических добавок. К примеру, заявленный ресурс картриджа СВС составляет 1 год, а картриджа ММВ - 1,5 лет.

Если ресурс картриджа по сроку уже подошёл к концу, хотя ресурс по объёму ещё не выработан, его необходимо заменять именно по вышеуказанной причине, так как это является гарантией пользования бактериологически незараженной водой.

Использовать картридж после выработки ресурса на объём отфильтрованной воды также крайне нежелательно по следующей причине. При работе картриджа поры активированного угля постепенно заполняются молекулами удаляемых из воды веществ, и в лучшем случае картридж просто перестанет чистить воду. Большую опасность таят в себе гидроудары (резкие скачки давления) в наших водопроводах. При гидроударе резкая встряска картриджа может стать причиной выброса накопленных им загрязнений в чистую воду.

Список используемой литературы

1. О.В.Мосин - Meтoды очистки воды с помощью специальных устройств и фильтров.

2. Журнал Аква-терм №6 (16) ноябрь 2003

3. М. Иванов, к. х. н. - ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

4. Журба М. Г. Очистка воды на зернистых фильтрах. - Львов: Вища школа, 1980.

5. http://infobos.ru/str/582.html

6. http://medforce.ru/krasota-i-zdorove/prirodnie-filtruyushie-materiali-dlya-ochistki-vodi.html

Размещено на Allbest.ru