Активированный уголь: герой современного фильтра

Активированный уголь обладает феноменальной площадью по отношению к объему. Он способен поглощать десятки вредных веществ из воздуха и воды. Его можно встретить в противогазах и кувшинных фильтрах. В чем секрет этого чудо-материала, который может с полным правом называться главным фильтрующим материалом цивилизации?

Если вскрыть корпус современного бытового фильтра для очистки воды, то с вероятностью в 99% вы обнаружите черные гранулы, очень похожие на обычный древесный уголь, который вы закупаете для мангалов или печи. Но пусть внешнее сходство вас не обманывает: в действительности это активированный уголь, и хотя его делают из обычного, они существенно отличаются по характеристикам. Активированный уголь – это материал с уникальными свойствами, процесс его получения весьма сложен. Как получилось, что он стал основным компонентом современных фильтров, и почему ему доверили ответственную задачу по подготовке питьевой воды?

Древесный уголь: сырье с тысячелетней историей

Начнем с сырья для активированного угля. Обычный древесный уголь, известный человечеству уже несколько тысяч лет, представляет собой частично сгоревшую древесину, которую пережгли с ограниченной подачей кислорода без открытого пламени. При такой термической обработке дерево разлагается на древесный уголь (углерод), воду, смолы и другие вещества. Вода и летучие вещества испаряются, несгоревший остаток с высоким содержанием углерода будет давать более высокую температуру при горении, при этом не испуская дыма и запаха.

Особенностью угля является его микропористость. Он сохраняет структуру древесины со множеством капилляров, которые после испарения воды и смол превращаются в пустоты. Такой материал уже обладает способностью к адсорбции – поглощению примесей из жидкостей или газов. Молекулы примесей притягиваются к поверхности пор и оседают на них за счет действия физических сил, описанных голландским физиком Йоханнесом Дидериком ван дер Вааальсом в XIX веке. Соответственно, чем больше поверхность пор, тем больше примесей может поглотить определенный объем угля. Отношение общей площади пористого объекта к его массе или объему в науке называют удельной поверхностью, и у древесного угля она составляет от 400 до 800 кв. м на грамм. При этом многие каналы внутри него не имеют выхода на поверхность, эти поры остаются неактивными и не участвуют в процессе адсорбции.

Активация: прочищаем поры

Попытки повысить поглотительную способность угля предпринимались учеными еще несколько веков назад. В 1822 году французский химик Антуан Бюсси получил более пористый уголь, нагревая кровь животных с различными веществами. Затем были предложены другие методы, но все они подразумевали получение вещества в небольших количествах. Прорыв совершил австрийский ученый Рафаэль фон Острейко, который в 1900 и 1901 году получил два патента на химический (хлоридами металлов) и физический (с помощью пара и диоксида углерода) методы активации угля. Они позволили начать производство активированного угля в промышленных объемах. Уже в 1909 году открылся завод Chemische Werke, который выпускал активированный уголь из древесины под маркой Eponit. Первоначально его использовали преимущественно в пищевой и химической промышленности для удаления лишних примесей из продуктов и растворов.

Принципиальное отличие активированного угля от обычного заключается в большой удельной поверхности – она составляет от 900 до 3000 кв.м на один грамм. Общая площадь одной чайной ложки «чудо-угля» угля примерно равна площади футбольного поля! Это достигается за счет «раскупорки» пор на поверхности. Под микроскопом частички актированного угля выглядят как губки или даже спрессованные пачки мембран с отверстиями различного диаметра. Такой материал сверхэффективен в роли фильтра, причем как в жидкой, так и газообразной среде – активированный уголь позволил, в том числе, создать противогазы.

Страж воды: вредные примеси не пройдут

Первое задокументированное использование активированного угля для очистки воды имело место в 1910 в английском Ридинге. Там его применили для удаления излишков хлора после обеззараживания влаги для муниципального водопровода. Что еще помогает удалить из воды сверхпористый уголь?
Согласно EPA (Агентство по охране окружающей среды США), очистка активированным углем сегодня — единственная технология фильтрации, способная удалить:

• все 32 идентифицированных органических загрязнителя, включая побочные продукты хлорирования (хлороганические соединения);
• все 14 пестицидов, зарегистрированных организацией (в том числе нитраты);
• 12 самых распространенных гербицидов.

В целом активированный уголь способен эффективно удалить из воды от 60 до 80 химических веществ, эффективно сократить присутствие еще 30 и умеренно сократить концентрацию 22 веществ. Он очищает воду от микрочастиц вездесущего сегодня пластика, лекарственных средств и даже способен уменьшить присутствие радионуклеидов в случае радиационного заражения среды. Пропущенная через угольный фильтр вода также не имеет посторонних запахов и привкуса.

Конечно, активированный уголь не всемогущ – дистиллированную воду на выходе не получишь. Зато в отличие от методов очистки воды дистилляцией и обратным осмосом угольный фильтр сохраняет природный минеральный состав воды, обеспечивая организм такими полезными солями, как магний, калий, натрий и кальций.

Также активированный уголь пропускает некоторые микробиологические загрязнители. Зато почти 100% защиту от патогенов обеспечивает хлорирование воды на муниципальных воодочистных сооружениях. Поэтому идеальный рецепт питьевой воды сегодня – это водопроводная вода, прошедшая обеззараживание хлором и очищенная современной фильтрующей системой с активированным углем в составе. Как правило, они еще и регулируют жесткость воды, удаляя избыток кальция и магния. Например, в популярной питьевой системе Vi-Tap с профессиональным проточным фильтром вода проходит четыре ступени подготовки: механическую очистку от крупных частиц при помощи мембраны с крупными порами, снижение карбонатной жесткости при помощи ионообменных смол, очистку активированным углем и тонкую фильтрацию через флисовую мембрану. Такая вода вкусна и полезна, при этом она не оставляет отложений на посуде и бытовой технике.

Протестируйте Vi-Tap у себя в офисе

Мы бесплатно привезем, установим и научим пользоваться.
В течение 2-х недель вы сможете оценить преимущества системы и объективно принять решение о дальнейшей аренде или покупке.

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности.