od Gene Franks
Největší samostatnou kapitolou v „EPA Regulated Water Contaminants“ publikovanou v časopise Water Technology je kapitola o organických látkách (včetně VOC neboli „Volatile Organics“). V této kategorii EPA uvádí 32 velmi nepříjemných chemických kontaminantů – mnohé se známými názvy jako benzen, 1,1 dichloretylen, tetrachlormethan, dioxin, styren, toluen, chloroform a vinylchlorid. Pro představu o rozsáhlosti tohoto seznamu uveďme, že jedinou z 32 položek tvoří „celkové trihalomethany“, kategorie tvořená dosud nespočítanými chemickými látkami, jejichž počet se odhaduje na tisíce a které vznikají při úpravě vody obsahující organické látky (tj. prakticky veškeré vody) chlorem. Maximální přípustné množství trihalomethanů, které jsou podezřelé z vyvolávání rakoviny a jsou přítomny prakticky ve všech chlorovaných vodách z vodovodu, je pouze 1/10 jednoho dílu na milion. Pro kategorii Organické látky je ve všech případech primární a ve většině případů jedinou doporučenou úpravou aktivní uhlí.
Kategorie Pesticidy EPA uvádí 14 známých jedů, jako jsou aldikarb, chlordan, heptachlor a lindan. Ve všech 14 případech je aktivním uhlím jediné doporučené ošetření. Z 12 uvedených herbicidů (2,4-D, Atrazin atd.) je aktivní uhlí jedinou doporučenou úpravou.
U organických látek, pesticidů a herbicidů je standardní úpravou a ve většině případů jedinou doporučenou úpravou aktivní uhlí.
Když se řekne filtr na vodu, nejčastěji se tím myslí nějaký druh uhlíkového filtru, protože od doby, kdy Egypťané zjistili, že uchovávání vody v dřevěném uhlí umožňuje, aby zůstala čerstvější a měla lepší chuť, je uhlí standardní součástí úpravy vody. Jeho staletá obliba svědčí o jeho účinnosti.
O tom, co uhlíková filtrace neumí, svědčí zbývající tři kategorie seznamu kontaminantů EPA. Uhlík je uveden jako prostředek pro úpravu pouze jednoho ze čtyř uvedených mikrobiologických kontaminantů: zákalu. Nedoporučuje se k odstraňování koliformních bakterií ani cyst, ačkoli paradoxně některé z velmi těsných pevných uhlíkových blokových filtrů, které jsou nyní na trhu, odstraňují bakterie (ačkoli výrobci toto tvrzení uvádějí jen zřídka) a cysty, jako jsou giardie a kryptosporidie, poměrně snadno. Pevné uhlíkové bloky Multipure byly ve skutečnosti prvním filtračním zařízením certifikovaným NSF (nejprestižnější nezávislá agentura, která testuje a certifikuje výkonnost výrobků) pro odstraňování kryptosporidií. Filtry Multipure a některé další velmi těsné uhlíkové bloky odstraňují cysty jednoduše proto, že mají omezenou velikost pórů. Bloky Multipure jsou filtry o absolutní velikosti 1/2 mikronu, takže organismy kryptosporidií jsou asi desetkrát příliš tlusté na to, aby prošly otvory. Ačkoli tedy jiné typy velmi těsné filtrace mohou fungovat stejně dobře, velmi husté uhlíkové blokové filtry, které jsou nyní na trhu, jsou proti určitým formám mikrobiologických kontaminantů velmi účinné.
To samé platí v kategorii Anorganické látky. Samotné aktivní uhlí se v seznamu EPA objevuje jako preferovaná úprava pouze pro rtuť, ale uhlíkové blokové filtry mohou být konstruovány i pro odstraňování olova. Některé z nich mají certifikát NSF pro odstraňování olova a pro odstraňování azbestu. Zkrátka a dobře je však odstraňování anorganických látek vlastností reverzní osmózy, destilátorů a systémů iontové výměny.
To samé platí i v poslední kategorii, Radionuklidy, kde je uhlí neúčinné a rozhodně jsou vhodnějšími úpravami reverzní osmóza (RO) a iontová výměna.
Pokud uvažujete o domácím systému filtrace vody, zde je několik věcí, které je třeba mít na paměti:
Chlor nebyl ve výše uvedené diskusi zohledněn, protože jej EPA nepovažuje za kontaminant vody. Ačkoli je to zjevně absurdní, je to také politicky účelné a pravděpodobně se to brzy nezmění. (Mějte na paměti, že všechny maximální přípustné hodnoty kontaminantů EPA jsou politicky vyjednané údaje, které nemusí mít žádný reálný základ. Představují kompromis mezi ideálem a tím, co mohou úpravny vody prakticky provést). Odstraňování chlóru je to, v čem je uhlík nejlepší, a nic jiného se jeho schopnosti odstraňovat chlór nevyrovná.
Když vám prodejci destilačních přístrojů nebo horliví MLMeři ukazují tabulku, která uvádí, že přístroje s reverzní osmózou (RO) neodstraňují chlór nebo některé chemické látky, mějte na paměti, že přístroje RO obsahují jeden nebo více uhlíkových filtrů. Ve skutečnosti musí „tenkovrstvé“ jednotky RO, které jsou nejběžnějším typem, odstranit z vody veškerý chlor jako první operaci, jinak dojde ke zničení membrány jednotky. Taková tvrzení jsou pouze lacinými reklamními výstřely, které jsou technicky pravdivé, ale prakticky nepravdivé. Stejně tak destilátory mají velké problémy s odstraňováním chlóru a těkavých organických látek. Voda z vodovodu by měla být před destilací vždy filtrována uhlíkovou filtrací, jinak se těkavé organické látky a chlor znovu dostanou do destilované vody nebo se uvolní do vzduchu, který můžete dýchat.
Kontaminanty, které lidé nejčastěji chtějí odstranit a které nejsou snadno odstranitelné uhlíkovou filtrací, jsou fluoridy, dusičnany a sodík. Reverzní osmóza a destilace odstraňují všechny tři uvedené způsoby, takže jeden z nich v kombinaci s kvalitním uhlíkovým filtrem zajistí kompletní úpravu. Všechny tři látky lze také odstranit pomocí selektivních neuhlíkových filtrů určených k tomuto účelu. Pokud například požadujete odstranění fluoridů, můžete si pořídit dvojitý filtr s jednou fluoridovou a jednou uhlíkovou vložkou.
Všechny uhlíkové filtry nejsou stejné. Některé fungují mnohem lépe než jiné a některé jsou určeny pro vybrané speciální účely. Výkon závisí na množství a typu uhlíku, způsobu konstrukce filtru a době zdržení vody. Uhlíkové bloky obecně fungují lépe než filtry GAC (granulované aktivní uhlí), i když mnohé z nich mohou odvádět dobrou práci. GAC má obvykle konzistenci kávové sedliny, takže podléhá „kanalizaci“ a „fluidizaci“. Pokud nevěříte, že voda může protékat kanály, podívejte se na Grand Canyon. Pevné uhlíkové bloky udržují uhlík na místě a nedovolí, aby se vyplavil.
Uhlík ve filtru je průmyslový výrobek. Ačkoli se mu někdy mylně říká dřevěné uhlí, ve skutečnosti se jedná o uhlíkový materiál, který byl upraven párou a vysokou teplotou za nepřítomnosti kyslíku.
Existuje mnoho druhů uhlí. Většina filtračního uhlí se vyrábí z uhlí, ale používají se i jiné látky, například dřevo a skořápky ořechů. Uhlí z kokosových skořápek se stává populárním nejen proto, že se vyrábí z obnovitelného zdroje, ale také proto, že produkuje vodu velmi dobré chuti a je obzvláště dobré při odstraňování trihalometanu. Nyní je k dispozici nové speciální uhlí zvané katalytické uhlí, které odstraňuje plynný sirovodík (který v některých studních způsobuje zápach „zkažených vajec“) a velmi dobře odstraňuje chloraminy (směs amoniaku a chlóru, která se v některých vodovodech používá jako dezinfekční prostředek).
Uhlíkové filtry odstraňují chemické látky procesem adsorpce (na rozdíl od absorpce). Webster’s Collegiate Dictionary definuje adsorpci jako „přilnutí molekul v tenké vrstvě k povrchu pevných těles, s nimiž jsou ve styku“. Uhlík přitahuje určité chemické látky na molekulární úrovni podobně jako magnet přitahuje a udržuje kovové piliny. Po zaplnění povrchů je nutné filtr vyřadit a vyměnit.
Včasná výměna kazety je velmi důležitá, protože filtrační uhlík má různou kapacitu pro různé kontaminanty. Mnoho lidí se při určování, kdy je třeba obnovit filtrační uhlí, spoléhá na testy odstraňování chlóru. To funguje pouze v případě, že od filtru očekáváte pouze odstranění chlóru. Většina uhlíkových filtrů začne „propouštět“ jiné chemické látky mnohem dříve, než začne propouštět chlor. Například blok extrudovaného uhlíku MatriKX 1+ používaný ve většině jednotek PWP RO a uhlíkových filtračních jednotek má úžasnou kapacitu odstranění chlóru 20 000 galonů (při provozu 0,75 galonu za minutu), ale stejný filtr ztrácí svou účinnost při odstraňování trihalomethanu přibližně při 750 galonech. Měl by se proto každoročně vyměňovat, přestože bude mít stále ještě velkou kapacitu odstraňování chloru.
Výrobci filtrů hodnotí filtry v „mikronech“. Mikrony jsou měřítkem velikosti pórů, takže čím menší číslo, tím je filtr těsnější. Zkratka CTO znamená „Chlor, Taste, Odor“ a znamená, že výrobce uvádí pouze to, že filtr odstraní chlor a zlepší chuť a zápach. Filtr může dělat více, ale výrobce to nezaručuje. Patrony s označením CTO mají obvykle velikost pórů asi 10 mikronů. Pětimikronové filtry odstraní více chemikálií, ale rychleji se ucpou, pokud jsou ve vodě těžké pevné částice. Jednomikronové filtry jsou určeny pouze pro pitnou vodu. Obecně jsou příliš těsné na to, aby filtrovaly velké množství vody, aniž by zpomalily průtok na nepřijatelnou úroveň.
Výrobci filtrů také používají slova „absolutní“ a „nominální“ k popisu mikronových hodnot svých výrobků. Absolutní znamená absolutní. Nominální znamená „více nebo méně“. Některé uhlíkové bloky mají absolutní hodnotu 0,5 mikronu. To je tak těsné, jak je prakticky možné uhlíkový filtr vyrobit. Pokud bude těsnější, voda neprojde. MatriKX +1 je nominální jeden mikron, což znamená, že velmi dobře zachytí věci v rozmezí jednoho až dvou mikronů a větší.
U uhlíkových filtrů v podstatě platí zákon klesající návratnosti. V některých ohledech platí, že čím více toho dělají, tím kratší je jejich životnost. Jednoduše řečeno, velmi těsný filtr se rychle ucpe, protože zachytí všechno. Filtr na pitnou vodu, který slibuje, že vydrží tři nebo pět let, tak může učinit jen proto, že propustí vše, co je menší než tenisový míček.
Shrňme, že uhlík je mimořádně univerzální a vysoce účinné médium pro úpravu vody. Má obrovský povrch. Jediná libra granulovaného aktivního uhlí má filtrační plochu odpovídající 125 akrům! Je to nejznámější čistič organických chemikálií, těkavých organických látek, pesticidů, herbicidů a chlóru a jeho vedlejších produktů. Je také bezkonkurenčním zlepšovačem chuti a zápachu. Pokud je uspořádán ve formě pevného uhlíku nebo extrudovaných uhlíkových bloků, poskytuje také velmi kvalitní filtraci pevných částic, v některých případech až na submikronové úrovni.