Соответствие метода обработки типу угля

Admin 20 апреля 2017


«Универсальный» адсорбент производится из сырья различного происхождения.

Фильтр с активированным углем обычно применяется для очистки воды в точке использования или в точке входа водопровода. Такой фильтр может использоваться как сам по себе (для удаления хлора из воды), так и в сочетании с другими технологиями, такими как обратный осмос, ультрафильтрация, ионный обмен для очистки воды от более сложных видов загрязнения.

Активированный угль известен как универсальный адсорбент, поскольку он обладает способностью адсорбировать множество компонентов и выводить их из жидкости и пара. Обычно он используется в водных фильтрах в гранулированной форме или в блоках (произведенных из порошкового активированного угля) для удаления вкуса и запаха химических веществ и примесей, таких как хлор и хлорамин.

Он действует как адсорбент, поглощающий органические компоненты, такие как хлороформ или geosmin из воды, и как катализатор, вступающий в реакцию с хлором, чтобы разрушить химическую связь, производящую ионы хлора.

Внешняя поверхность угольного фильтра также действует как механический фильтр и может быть классифицирована как 1-микронная, 5-микронная и т.д. Угольные блоки производятся из угля, скорлупы кокоса и порошка древесного угля; каждый производитель имеет свой «рецепт» производства блоков.

Углеродное семейство

В соответствии с ASTM D 2652 (Стандартной Терминологией Активированного Угля) активированный уголь определяется как род/семейство углеродосодержащих веществ, произведенных с помощью процессов, развивающих адсорбционные свойства.

«Активированный углерод/уголь» является общим термином для описания семейства адсорбентов, которые производятся из множества основных веществ, содержащих углерод. Каждое исходное вещество дает в результате активированный уголь с уникальными физическими характеристиками, определяющими его пригодность для устройств по очистке воды.

Углеродосодержащие вещества являются сырьем, используемым для создания активированного угля; наиболее распространенными среди них являются:

- древесина (твердая, мягкая)

- торф

- уголь (лигнит - бурый уголь, битумный и подбитумный)

- пальмовая скорлупа

- скорлупа кокоса.

Другие виды сырья, используемые в меньшей степени, включают фруктовые косточки, ореховую скорлупу и сельскохозяйственные отходы, такие как рисовая шелуха.

Активация увеличивает площадь поверхности.

Стандартный процесс, используемыйдля производства паро-активированного (steam-activated) угля, заключается в нагревании углеродосодержащего сырья, которое затем (после образования золы) активируется в печи при температуре от 1700 до 1800 градусов по Фаренгейту (926,67 – 982,22 0С) с паром без кислорода. В паро-активированном процессе все летучие компоненты выводятся из углеродного сырья. Идет следующая паро-углеродная реакция…

C + H2O = H2 + CO

… которая удаляет избыточный углерод и увеличивает поры.

Некоторые угли на основе древесины создаются с использованием процесса химической активации, который использует нагрев и фосфорную кислоту.

Результатом этого процесса «активации» является создание площади с многочисленной поверхностью – порядка 600-1200 м2/г в зависимости от сырья и условий активации.

Высоко активный углерод с площадью поверхности 1000 м2/г имел бы поверхность площадью 125 акров (1 акр = 0,4 га) на фунт (453,6 г).

Важно: тип пористости

Гранулированные активированные угли классифицируются по размеру с учетом распределения размера частиц в зависимости от ASTM D 2862; типичные размеры включают 20х50, 12х40, 8х30 и 8х16 меш (mesh).

Активированный уголь, используемый при очистке воды в точке входа и точке использования, обычно создается из угля или скорлупы кокоса и может быть обычным или промытым (произведенным с использованием воды или кислоты для уменьшения растворимых компонентов золы).

Угли из скорлупы кокоса, как правило, прочнее. Они более пористые, более активные (большая площадь поверхности) и имеют микропористую внутреннюю структуру, в то время как битумные или подбитумные угли имеют в основном микропористую и мезопористую структуру. Классификация размера пор активированного угля определяется по ASTMD 2652 как:

- Микропоры: равные или меньше 2 нанометров (1 нанометр = 0,001 микрон).

- Мезопоры: между 2 и 50 нанометрами

- Макропоры:больше чем 50 нанометров.

Тип пористости важен в том случае, если вы пытаетесь адсорбировать разные молекулы смешанных размеров, но если удаление хлора является основным, тогда подойдет иной тип угля, т.к. удаление хлора является поверхностной реакцией, а не адсорбцией.

Сопоставление углей

Из материалов на основе древесного угля - бурого угля, битумного и подбитумного – получают активированный уголь с различными физическими характеристиками. Если вы рассматриваете некоторые типы активированного угля в качестве прямо (непосредственно) активированных (direct-activated), а другие – повторно агломерированных (reagglomerated) активированных, тогда возникает еще больше различий.

Гранулированные угли из лигнита обычно не используются при очистке воды в точке входа или точке использования из-за их низкой сопротивляемости трению, более высокого содержания золы и низкого уровня активности (площади поверхности) по сравнению с другими углями. Однако порошковые угли из лигнита широко используются заводами по обработке городской воды для контроля над сезонным вкусом и запахом.

При сравнении сопротивляемости трению и активности подбитумные и битумные угли производят похожие активированные угли, но у подбитумных углей более низкое содержание золы, а также повторно выработанный подбитумный уголь немного плотнее и более пористый.

Активированный уголь из скорлупы кокоса имеет самую большую плотность, самую высокую прочность, самое низкое содержание золы и высочайший уровень активности во всем семействе активированных углей.

Выбор очистки воды активированным углем

Активированные угли из лигнита, подбитумного и битумного угля и химически активированной древесины производятся в США и импортируются. Весь уголь из скорлупы кокоса ввозится в США, т.к. собственного производства нет. Чтобы подобрать активированный угль, подходящий для поставленных задач, необходимо знать исходное вещество:

- если основная функция угля – устранение хлора, тогда подойдет либо угольный, либо из скорлупы кокоса.

- если назначение – устранить более крупные молекулы, дающие цвет воде, тогда, возможно, лучшим выбором будет активированный уголь из угля или из древесины.

- если ваша основная проблема – хлор, растворенные и механические примеси, тогда потребуется фильтр с активированным углем блокового типа из угля или скорлупы кокоса.

- Если активированный уголь использовался для выведения хлора, а городские власти вместо хлора стали добавлять в воду хлорамин (чтобы снизить дезинфекцию побочных продуктов, таких как trihalomethanes), существуют следующие варианты: необходимо увеличить содержание угля, уменьшить напор воды для увеличения времени контакта или перейти на уголь с более высокой поглощающей поверхностью (для повышения каталитической способности).

- В некоторых случаях потребуется уголь с антимикробными свойствами; некоторые угли маркируются для этой цели.

Не всякий углерод подойдет

Чтобы добиться наилучшего действия активированного угля, определите, каких результатов вы ожидаете от применения системы очистки воды. Подберите тип активированного угля, который обеспечит требуемое действие (площадь поверхности, размер пор, сопротивляемость трению), общий уровень растворимой золы, размер частиц и плотность.