by Gene Franks
Water Technology -lehdessä julkaistun ”EPA Regulated Water Contaminants” -julkaisun laajin yksittäinen osio on orgaanisia aineita koskeva osio (mukaan lukien VOC:t eli ”haihtuvat orgaaniset aineet”). Tässä luokassa EPA luettelee 32 erittäin ikävää kemiallista epäpuhtautta – monilla niistä on tuttuja nimiä, kuten bentseeni, 1,1-dikloorietyleeni, hiilitetrakloridi, dioksiini, styreeni, tolueeni, kloroformi ja vinyylikloridi. Jotta saataisiin käsitys tämän luettelon laajuudesta, yksi 32:sta kohdasta on ”Total Trihalomethanes” (trihalometaanit yhteensä), luokka, joka koostuu vielä lukemattomista kemikaaleista, joiden oletetaan olevan tuhansia ja joita muodostuu, kun orgaanista ainetta sisältävää vettä (eli käytännössä kaikkea vettä) käsitellään kloorilla. Trihalometaanien, joiden epäillään aiheuttavan syöpää ja joita esiintyy lähes kaikessa klooratussa vesijohtovedessä, suurin sallittu pitoisuus on vain 1/10 miljoonasosasta. Orgaanisten aineiden luokassa ensisijainen käsittely kaikissa tapauksissa ja ainoa suositeltava käsittely useimmissa tapauksissa on aktiivihiili.
EPA:n torjunta-aineiden luokassa luetellaan 14 tuttua myrkkyä, kuten aldikarbi, klordaani, heptakloori ja lindaani. Kaikissa 14 tapauksessa aktiivihiili on ainoa suositeltava käsittely. Luetelluista 12 rikkakasvien torjunta-aineesta (2,4-D, Atratsiini jne.) aktiivihiili on ainoa suositeltu käsittely.
Orgaanisten aineiden, torjunta-aineiden ja rikkakasvien torjunta-aineiden vakiokäsittely ja useimmissa tapauksissa ainoa suositeltu käsittely on aktiivihiili.
Kun ihmiset puhuvat vedensuodattimesta, he useimmiten tarkoittavat jonkinlaista hiilisuodatinta, koska siitä lähtien, kun egyptiläiset havaitsivat, että veden varastointi puuhiileen sai sen pysymään tuoreempana ja maistumaan paremmalta, hiili on ollut vakiovaruste vedenkäsittelyssä. Sen vuosisatojen ajan jatkunut suosio on osoitus sen tehokkuudesta.
Mitä hiilisuodatus ei tee, käy ilmi EPA:n epäpuhtausluettelon kolmesta muusta luokasta. Hiili mainitaan käsittelymenetelmänä vain yhdelle neljästä luetellusta mikrobiologisesta epäpuhtaudesta: sameus. Sitä ei suositella koliformisten bakteerien tai kystien poistoon, vaikka ironista kyllä, jotkin nykyisin markkinoilla olevat erittäin tiiviit kiinteät hiililohkosuodattimet poistavat bakteerit (vaikka valmistajat harvoin väittävät tätä) ja kystat, kuten giardia ja cryptosporidium, varsin hyvin. Multipuren kiinteät hiiliblokit olivat itse asiassa ensimmäinen NSF:n (arvostetuin riippumaton laitos, joka testaa ja sertifioi tuotteiden suorituskykyä) sertifioima suodatuslaite, joka poisti kryptosporidiumia. Multipure ja jotkin muut erittäin tiiviit hiililohkosuodattimet poistavat kystat yksinkertaisesti niiden rajoitetun huokoskoon vuoksi. Multipure-lohkot ovat absoluuttisia 1/2 mikronin suodattimia, jolloin kryptosporidium-organismit ovat noin kymmenen kertaa liian paksuja menemään reikien läpi. Näin ollen, vaikka muuntyyppiset erittäin tiiviit suodattimet saattaisivat toimia yhtä hyvin, nykyisin markkinoilla olevat erittäin tiiviit hiililohkosuodattimet ovat erittäin tehokkaita tiettyjä mikrobiologisia epäpuhtauksia vastaan.
Sama pätee myös epäorgaaniseen luokkaan. Aktiivihiili itsessään esiintyy EPA:n luettelossa ensisijaisena käsittelymenetelmänä ainoastaan elohopean osalta, mutta hiililohkosuodattimet voidaan suunnitella myös lyijyn poistamiseen. Joillakin suodattimilla on NSF-sertifikaatti lyijyn ja asbestin poistoa varten. Epäorgaanisten aineiden poisto on kuitenkin yleisesti ottaen käänteisosmoosin, tislainten ja ioninvaihtojärjestelmien ominaisuus.
Sama pätee myös viimeiseen luokkaan, radionuklidit, jossa hiili ei ole tehokasta ja jossa käänteisosmoosi (RO) ja ioninvaihto ovat ehdottomasti suositeltavia käsittelyjä.
Jos harkitset kotikäyttöön tarkoitetun vedensuodatusjärjestelmän hankkimista, tässä on muutamia asioita, jotka on hyvä pitää mielessä:
Klooria ei ole otettu huomioon edellä esitetyssä keskustelussa, koska EPA ei pidä sitä veden epäpuhtautena. Vaikka tämä on ilmeisen järjetöntä, se on myös poliittisesti tarkoituksenmukaista, eikä se todennäköisesti muutu lähiaikoina. (Kannattaa muistaa, että kaikki EPA:n saastuttavien aineiden sallitut enimmäismäärät ovat poliittisesti neuvoteltuja lukuja, joilla ei välttämättä ole mitään todellisuuspohjaa. Ne edustavat kompromissia ihanteen ja sen välillä, mitä vedenpuhdistuslaitokset voivat käytännössä tehdä.)) Hiili poistaa parhaiten klooria, eikä mikään muu vastaa hiilen kykyä poistaa klooria.
Kun tislaamomyyjät tai innokkaat MLM-myyjät näyttävät sinulle taulukon, jonka mukaan käänteisosmoosilaitteet eivät poista klooria tai tiettyjä kemikaaleja, pidä mielessä, että käänteisosmoosilaitteet sisältävät yhden tai useamman hiilisuodattimen. Itse asiassa ”ohutkalvoiset” RO-yksiköt, jotka ovat yleisin tyyppi, poistavat kaiken kloorin vedestä ensimmäisenä toimenpiteenä, sillä muuten yksikön kalvo tuhoutuu. Tällaiset väitteet ovat pelkkiä mainonnan halpamaisuuksia, jotka ovat teknisesti totta mutta käytännössä vääriä. Tislaimilla on vastaavasti suuria ongelmia kloorin ja VOC-yhdisteiden poiston kanssa. Vesijohtovesi on aina hiilisuodatettava ennen tislausta, muuten VOC-yhdisteet ja kloori pääsevät uudelleen tislattuun veteen tai vapautuvat ilmaan hengitettäväksi.
Saasteet, jotka ihmiset useimmiten haluavat poistaa ja joita ei helposti poisteta hiilisuodatuksella, ovat fluoridi, nitraatit ja natrium. Käänteisosmoosi ja tislaus poistavat kaikki kolme, joten kumpi tahansa yhdistettynä korkealaatuiseen hiilisuodattimeen tarjoaa täydellisen käsittelyn. Kaikki kolme voidaan poistaa myös tarkoitusta varten suunnitelluilla valikoivilla suodattimilla, joissa ei ole hiiltä. Voit esimerkiksi hankkia kaksoissuodattimen, jossa on yksi fluoridi- ja yksi hiilipatruuna, jos halutaan poistaa fluoridi.
Kaikki hiilisuodattimet eivät ole samanlaisia. Jotkut toimivat paljon paremmin kuin toiset, ja jotkut on suunniteltu valikoituihin erityistarkoituksiin. Suorituskyky riippuu hiilen määrästä ja tyypistä, suodattimen suunnittelutavasta ja veden viipymäajasta. Hiililohkot toimivat yleensä paremmin kuin GAC-suodattimet (rakeiset aktiivihiilisuodattimet), vaikka monet jälkimmäisistä voivat tehdä hyvää työtä. GAC on yleensä kahvinporojen koostumusta, joten se on altis ”kanavoitumiselle” ja ”nesteytymiselle”. Jos et usko, että vesi voi leikata kanavia, katso Grand Canyonia. Kiinteät hiililohkot pitävät hiilen paikallaan eivätkä anna sen huuhtoutua pois.
Suodatinhiili on valmistettu tuote. Vaikka sitä kutsutaan joskus virheellisesti hiileksi, se on itse asiassa hiilimateriaalia, joka on käsitelty höyryllä ja korkeassa lämpötilassa ilman happea.
Hiiltä on monenlaista. Suurin osa suodatinhiilestä valmistetaan hiilestä, mutta myös muita aineita, kuten puuta ja pähkinänkuoria, käytetään. Kookoskuoren hiili on tulossa suosituksi paitsi siksi, että se on valmistettu uusiutuvasta luonnonvarasta, myös siksi, että se tuottaa erittäin hyvänmakuista vettä ja on erityisen hyvä trihalometaanin poistossa. Nyt on saatavilla uutta erikoishiiltä, jota kutsutaan katalyyttiseksi hiileksi ja joka poistaa rikkivetykaasua (joka aiheuttaa ”mädän kananmunan” hajua joissakin kaivovesissä) ja on erittäin hyvä poistamaan kloramiineja (ammoniakin ja kloorin seos, jota käytetään desinfiointiaineena joissakin vesihuoltolaitoksissa).
Hiilisuodattimet poistavat kemikaaleja adsorptiomenetelmällä (absorptiomenetelmän sijaan). Webster’s Collegiate Dictionary määrittelee adsorption ”molekyylien kiinnittymiseksi ohueksi kerrokseksi kiinteiden kappaleiden pinnoille, joissa ne ovat kosketuksissa”. Hiili vetää tiettyjä kemikaaleja puoleensa molekyylitasolla samaan tapaan kuin magneetti vetää puoleensa ja pitää kiinni metallilastuja. Kun pinnat ovat täynnä, suodatin on hylättävä ja vaihdettava.
Patruunan oikea-aikainen vaihtaminen on erittäin tärkeää, koska suodatinhiilen kapasiteetti eri epäpuhtauksille vaihtelee. Monet luottavat kloorinpoistotesteihin määrittääkseen, milloin suodatinhiili on uusittava. Tämä toimii vain, jos kloorinpoisto on kaikki, mitä odotat suodattimelta. Useimmat hiilisuodattimet alkavat ”vuotaa” muita kemikaaleja kauan ennen kuin ne alkavat päästää klooria läpi. Esimerkiksi useimmissa PWP RO -yksiköissä ja hiilisuodatusyksiköissä käytetyllä MatriKX 1+ -suulakepuristetulla hiililohkolla on hämmästyttävä 20 000 gallonan kloorinpoistokapasiteetti (kun sitä käytetään 0,75 gallonaa minuutissa), mutta sama suodatin menettää tehokkuutensa trihalometaanin poistossa noin 750 gallonassa. Siksi se on vaihdettava vuosittain, vaikka sillä on vielä paljon kloorinpoistokapasiteettia jäljellä.
Suodatinvalmistajat luokittelevat suodattimet ”mikroneina”. Mikronit ovat huokoskoon mittaus, joten mitä pienempi luku on, sitä tiiviimpi suodatin on. CTO on lyhenne sanoista ”Chlorine, Taste, Odor” (Kloori, maku, haju), ja se tarkoittaa, että valmistaja ilmoittaa vain, että suodatin poistaa klooria ja parantaa makua ja hajua. Suodatin saattaa tehdä enemmänkin, mutta valmistaja ei takaa sitä. CTO-luokan patruunoiden huokoskoko on yleensä noin 10 mikronia. Viiden mikronin suodattimet poistavat enemmän kemikaaleja, mutta ne tukkeutuvat nopeammin, jos vedessä on runsaasti hiukkasia. Yhden mikronin suodattimet on tarkoitettu vain juomaveteen. Yleensä ne ovat liian ahtaita suodattamaan suuria vesimääriä ilman, että virtaus hidastuu kohtuuttomaksi.
Suodatinvalmistajat käyttävät myös sanoja ”absoluuttinen” ja ”nimellinen” kuvaamaan tuotteidensa mikroniluokituksia. Absoluuttinen tarkoittaa absoluuttista. Nimellinen tarkoittaa ”enemmän tai vähemmän”. Jotkin hiililohkot ovat absoluuttisia 0,5 mikronia. Se on niin tiukka kuin on käytännöllistä tehdä hiilisuodattimesta. Jos se on tiukempi, vesi ei mene läpi. MatriKX +1 on nimellinen yhden mikronin suodatin, mikä tarkoittaa, että se on erittäin hyvä suodattamaan 1-2 mikronin ja sitä suurempia asioita.
Hiilisuodattimissa on itse asiassa vähenevän tuoton laki. Tavallaan mitä enemmän ne tekevät, sitä lyhyempi niiden käyttöikä on. Yksinkertaisesti sanottuna hyvin tiukka suodatin tukkeutuu nopeasti, koska se ottaa kaiken kiinni. Juomavesisuodatin, jonka luvataan kestävän kolme tai viisi vuotta, pystyy siihen vain siksi, että se päästää kaiken tennispalloa pienemmän läpi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että hiili on äärimmäisen monipuolinen ja erittäin tehokas vedenkäsittelyaine. Sillä on valtava pinta-ala. Yhden kilon rakeisen aktiivihiilen suodatuspinta-ala vastaa 125 hehtaaria! Se on tunnetuin orgaanisten kemikaalien, VOC-yhdisteiden, torjunta-aineiden, rikkakasvien torjunta-aineiden sekä kloorin ja sen sivutuotteiden käsittelymenetelmä. Se on myös kiistaton makua ja hajua parantava aine. Kiinteän hiilen tai suulakepuristetun hiilen muodossa se tarjoaa myös erittäin laadukkaan hiukkassuodatuksen, joissakin tapauksissa jopa submikronitasolle asti.