by Gene Franks
Największą pojedynczą sekcją w „EPA Regulated Water Contaminants” opublikowaną w magazynie Water Technology, jest sekcja Organics (w tym VOCs, lub „Volatile Organics”). W tej kategorii EPA wymienia 32 bardzo paskudne zanieczyszczenia chemiczne – wiele z nich o znanych nazwach, takich jak benzen, 1,1 dichloroetylen, czterochlorek węgla, dioksyna, styren, toluen, chloroform i chlorek winylu. Aby dać wyobrażenie o obszerności tej listy, jedną z 32 pozycji jest „Total Trihalomethanes”, kategoria składająca się z wciąż niepoliczonych substancji chemicznych, zakładanych na tysiące, które powstają, gdy woda zawierająca materię organiczną (tj. praktycznie cała woda) jest traktowana chlorem. Maksymalny dopuszczalny poziom dla trihalometanów, które są podejrzewane o powodowanie raka i są obecne praktycznie we wszystkich chlorowanych wodach wodociągowych, wynosi tylko 1/10 jednej części na milion. Dla kategorii Organics, podstawowym oczyszczaniem we wszystkich przypadkach i jedynym zalecanym oczyszczaniem w większości przypadków jest węgiel aktywny.
Kategoria Pestycydy EPA wymienia 14 znanych trucizn takich jak Aldicarb, Chlordan, Heptachlor i Lindane. We wszystkich 14 przypadkach, węgiel aktywny jest jedynym zalecanym sposobem oczyszczania. Spośród 12 wymienionych herbicydów (2,4-D, Atrazyna, itp.), węgiel aktywowany jest jedynym zalecanym leczeniem.
Dla substancji organicznych, pestycydów i herbicydów, standardowym leczeniem, a w większości przypadków jedynym zalecanym leczeniem, jest węgiel aktywowany.
Gdy ludzie mówią filtr wody, najczęściej mają na myśli filtr węglowy jakiejś odmiany, ponieważ od czasu, gdy Egipcjanie odkryli, że przechowywanie wody w węglu drzewnym sprawiło, że stała się ona świeższa i lepiej smakowała, węgiel był standardową cechą w uzdatnianiu wody. Jego wielowiekowa popularność świadczy o jego skuteczności.
To czego nie robi filtracja węglowa można zobaczyć w pozostałych trzech kategoriach listy zanieczyszczeń EPA. Węgiel jest wymieniony jako środek do leczenia tylko jednego z czterech wymienionych zanieczyszczeń mikrobiologicznych: zmętnienia. Nie jest zalecany do usuwania bakterii coli lub cyst, choć, jak na ironię, niektóre z bardzo szczelnych filtrów stałych bloków węglowych dostępnych obecnie na rynku usuwają bakterie (choć producenci rzadko to twierdzą) i cysty takie jak giardia i cryptosporidium dość łatwo. Stałe bloki węglowe Multipure były w rzeczywistości pierwszym urządzeniem filtrującym certyfikowanym przez NSF (najbardziej prestiżową niezależną agencję testującą i certyfikującą wydajność produktów) do usuwania cryptosporidium. Multipure i niektóre inne bardzo szczelne filtry węglowe blokowe usuwają cysty po prostu z powodu ich ograniczonej wielkości porów. Bloki Multipure są absolutnymi filtrami 1/2 mikrona, co sprawia, że organizmy cryptosporidium są około dziesięć razy za grube, aby przejść przez otwory. Tak więc, chociaż inne rodzaje bardzo szczelnej filtracji mogą działać równie dobrze, bardzo gęste filtry węglowe blokowe dostępne obecnie na rynku są bardzo skuteczne przeciwko pewnym formom zanieczyszczeń mikrobiologicznych.
To samo jest prawdziwe w kategorii nieorganicznej. Węgiel aktywny sam w sobie pojawia się na liście EPA jako preferowane leczenie tylko dla rtęci, ale blokowe filtry węglowe mogą być również zaprojektowane do usuwania ołowiu. Niektóre są certyfikowane przez NSF do usuwania ołowiu i azbestu. Ogólnie rzecz biorąc, jednak, usuwanie nieorganicznych jest właściwością odwróconej osmozy, destylatorów i systemów wymiany jonowej.
To samo jest prawdziwe w ostatniej kategorii, Radionuklidy, gdzie węgiel jest nieskuteczny i odwróconej osmozy (RO) i wymiany jonowej są zdecydowanie zabiegi z wyboru.
Jeśli rozważasz domowy system filtracji wody, oto kilka rzeczy do zapamiętania:
Chlor nie był brany pod uwagę w powyższej dyskusji, ponieważ EPA nie uważa go za zanieczyszczenie wody. Chociaż jest to oczywisty absurd, jest to również politycznie celowe i nie jest prawdopodobne, aby zmienić wkrótce. (Należy pamiętać, że wszystkie maksymalne dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń EPA to politycznie wynegocjowane liczby, które niekoniecznie mają jakiekolwiek podstawy w rzeczywistości. Stanowią one kompromis pomiędzy ideałem a tym, co może być praktycznie wykonane przez stacje uzdatniania wody). Usuwanie chloru jest tym, w czym węgiel jest najlepszy, i nic innego nie równa się zdolności węgla do usuwania chloru.
Gdy sprzedawcy destylatorów lub gorliwi MLMers pokazują wykres, który wskazuje, że jednostki odwróconej osmozy (RO) nie usuwają chloru lub niektórych chemikaliów, należy pamiętać, że jednostki RO zawierają jeden lub więcej filtrów węglowych. W rzeczywistości, „cienki film” jednostki RO, najbardziej powszechny typ, musi usunąć cały chlor z wody jako bardzo pierwszej operacji inaczej membrana jednostki zostanie zniszczona. Takie stwierdzenia są po prostu reklamą tanich strzałów, które są technicznie prawdziwe, ale praktycznie fałszywe. Destylatory, podobnie, mają duże problemy z usuwaniem chloru i lotnych związków organicznych. Woda z kranu powinna być zawsze filtrowana węglem przed destylacją, w przeciwnym razie lotne związki organiczne i chlor wejdą ponownie do wody destylowanej lub zostaną uwolnione do powietrza, którym można oddychać.
Zanieczyszczenia, które ludzie najczęściej chcą usunąć, a które nie są łatwo usuwane przez filtrację węglową to fluorki, azotany i sód. Odwrócona osmoza i destylacja usuwają wszystkie trzy, więc albo w połączeniu z wysokiej jakości filtrem węglowym zapewnia kompletne leczenie. Wszystkie trzy mogą być również usunięte przez selektywne, niewęglowe filtry przeznaczone do tego celu. Na przykład, można uzyskać podwójny filtr z jednym fluorkiem i jednym wkładem węglowym, jeśli pożądane jest usuwanie fluorków.
Wszystkie filtry węglowe nie są stworzone jednakowo. Niektóre działają znacznie lepiej niż inne, a niektóre są przeznaczone do wybranych celów specjalnych. Wydajność zależy od ilości i rodzaju węgla, sposobu zaprojektowania filtra i czasu przebywania w wodzie. Bloki węglowe generalnie działają lepiej niż filtry GAC (granulowany węgiel aktywny), chociaż wiele z tych ostatnich może wykonać dobrą pracę. GAC ma zwykle konsystencję fusów z kawy, więc podlega „kanalizowaniu” i „fluidyzowaniu”. Jeśli nie wierzysz, że woda może wycinać kanały, spójrz na Wielki Kanion. Solidne bloki węglowe utrzymują węgiel w miejscu i nie pozwalają mu się wymyć.
Węgiel filtracyjny jest produktem przemysłowym. Chociaż czasami jest błędnie nazywany węglem drzewnym, w rzeczywistości jest to materiał węglowy, który został poddany obróbce parą i wysoką temperaturą w nieobecności tlenu.
Istnieje wiele rodzajów węgla. Większość węgla filtracyjnego jest produkowana z węgla, ale inne substancje, takie jak drewno i łupiny orzechów są również używane. Węgiel z łupin orzechów kokosowych staje się popularny nie tylko dlatego, że jest produkowany z odnawialnego źródła, ale również dlatego, że produkuje wodę o bardzo dobrym smaku i jest szczególnie dobry w usuwaniu trihalometanu. Nowy węgiel specjalny zwany węglem katalitycznym jest obecnie dostępny, który usunie gaz siarkowodoru (który wytwarza zapach „zgniłego jajka” w niektórych studniach wodnych) i jest bardzo dobry w usuwaniu chloramin (mieszanina amoniaku i chloru używana jako środek dezynfekujący przez niektóre dostawy wody).
Filtry węglowe usuwają chemikalia w procesie adsorpcji (w przeciwieństwie do absorpcji). Webster’s Collegiate Dictionary definiuje adsorpcję jako „przyleganie w cienkiej warstwie cząsteczek do powierzchni ciał stałych, w których są one w kontakcie.” Węgiel przyciąga pewne substancje chemiczne na poziomie molekularnym w sposób podobny do tego, w jaki magnes przyciąga i utrzymuje opiłki metalu. Kiedy powierzchnie są pełne, filtr musi być wyrzucony i wymieniony.
Terminowa wymiana wkładu jest bardzo ważna, ponieważ węgiel filtracyjny ma różną pojemność dla różnych zanieczyszczeń. Wiele osób polega na testach usuwania chloru, aby określić, kiedy węgiel filtracyjny powinien być odnowiony. Działa to tylko wtedy, gdy usuwanie chloru jest wszystkim, czego oczekujemy od filtra. Większość filtrów węglowych zacznie „przeciekać” inne substancje chemiczne na długo przed tym, jak zaczną przepuszczać chlor. Na przykład, MatriKX 1+ wytłaczany blok węglowy używany w większości jednostek PWP RO i jednostek filtracji węglowej ma niesamowitą wydajność usuwania chloru na poziomie 20,000 galonów (gdy pracuje z prędkością .75 galonów na minutę), ale ten sam filtr traci swoją skuteczność w usuwaniu trihalometanu przy około 750 galonach. Dlatego powinien on być wymieniany co roku, chociaż nadal będzie miał dużo wydajności usuwania chloru w lewo.
Producenci filtrów oceniają filtry w „mikronach”. Mikrony są miarą wielkości porów, więc im mniejsza liczba, tym szczelniejszy filtr. CTO to skrót od „Chlor, Smak, Zapach” i oznacza, że producent mówi tylko, że filtr usunie chlor i poprawi smak i zapach. Filtr może zrobić więcej, ale producent nie gwarantuje tego. Wkłady klasy CTO mają zwykle wielkość porów około 10 mikronów. Filtry pięciomikronowe usuwają więcej substancji chemicznych, ale szybciej się zatykają, jeśli w wodzie znajdują się ciężkie cząstki stałe. Filtry jednomikronowe są przeznaczone wyłącznie do wody pitnej. Ogólnie rzecz biorąc, są one zbyt ciasne, aby filtrować duże ilości wody bez spowalniania przepływu do niedopuszczalnych poziomów.
Producenci filtrów używają również słów „absolutny” i „nominalny” do opisania ocen mikronowych swoich produktów. Absolutny oznacza bezwzględny. Nominalne oznacza „więcej lub mniej”. Niektóre bloki węglowe są absolutne .5 mikrona. Jest to tak ścisła wartość, jak to tylko możliwe w przypadku filtrów węglowych. Jeśli będzie ciaśniejszy, woda nie będzie przechodziła. MatriKX +1 jest nominalnym jednym mikronem, co oznacza, że jest bardzo dobry w uzyskiwaniu rzeczy w zakresie od jednego do dwóch mikronów i większe.
Jest w efekcie prawo malejących zwrotów w filtrach węglowych. W pewnym sensie, im więcej robią, tym krótsza jest ich żywotność. Mówiąc wprost, bardzo szczelny filtr szybko się zapycha, ponieważ wyłapuje wszystko. Filtr wody pitnej, który obiecuje trwać trzy lub pięć lat, może to zrobić tylko dlatego, że pozwala na przejście wszystkiego, co jest mniejsze niż piłka tenisowa.
Podsumowując, węgiel jest niezwykle wszechstronnym i bardzo skutecznym medium do uzdatniania wody. Ma on ogromną powierzchnię. Jeden funt granulowanego węgla aktywnego ma powierzchnię filtrującą równą 125 akrom! Jest to najlepszy znany sposób oczyszczania wody z chemikaliów organicznych, lotnych związków organicznych, pestycydów, herbicydów, chloru i jego produktów ubocznych. Jest również niekwestionowanym polepszaczem smaku i zapachu. Kiedy jest ułożony w formie stałego węgla lub wytłaczanych bloków węglowych, zapewnia również bardzo wysoką jakość filtracji cząstek stałych, w niektórych przypadkach do poziomu submikronowego.