Основная задача активированного угля при очистке воды является удаление хлора и его производных, органических соединений и веществ, вызывающих неприятный вкус, цвет и запах воды. [1] Большая площадь поверхности и высокая пористость активных углей, а также удерживаемого на нем материала создают благоприятное место для развития микроорганизмов. Слой активированного угля необходимо регулярно заменять, чтобы минимизировать накопление бактерий.

Применение активированного угля в процессах очистки воды.[1]

Виды применения	Год введения
Дехлорирование	с 1930
Удаление привкуса и запаха	с 1955
Удаление органических загрязнений	с 1970

 

Благодаря большому соотношению площади поверхности к массе, активированный уголь является одним из наиболее часто используемых адсорбентов в технологиях очистки воды. Чем больше площадь поверхности, тем больше адсорбционная способность, то есть сорбент (активированный уголь) может адсорбировать больше загрязняющих веществ. Также важна пористость, которая характеризуется размером пор: чем больше площадь поверхности, тем меньше поры. Слишком маленькие поры могут препятствовать адсорбции. [1]

Tab.2. Восприимчивость органических адсорбентов к адсорбции на активированном угле.

Легко адсорбируемые соединения	Трудно адсорбируемые соединения
Ароматические растворители (бензол, толуол, нитробензолы и др.)	Спирты
Фенолы и хлорфенолы	Сахара и крахмалы
Хлорированные ароматические соединения	Кетоны, низкомолекулярные кислоты и альдегиды
Полициклические ароматические углеводороды	Высокомолекулярные углеводороды (красители, амины, бензин)
Пестициды и гербициды	Низкомолекулярные алифатические соединения
Высокомолекулярные углеводороды (красители, амины, бензин)

 

Восприимчивость к адсорбции в основном зависит от: – растворимость адсорбатов (чем ниже растворимость, тем лучше адсорбция) – размер частиц адсорбента (адсорбированные частицы меньше диаметра пор адсорбента) [2].

Загрязняющие вещества, встречающиеся в воде, характеризуются энергией адсорбции (E). Это разница между энергией сродства адсорбата с поверхностью адсорбента (E1) и суммой энергии сродства воды с поверхностью адсорбента (E2) и энергией сродства адсорбата с водой (E3). [1]

E= E1-(E2+E3)

Активированный уголь не только является хорошим адсорбентом, но и относительно дешевый. Он производится, в частности, из таких материалов, как древесина, торф, скорлупа орехов или косточек фруктов. Исходный материал карбонизируют, чтобы получить уголь, который затем обрабатывают паром для увеличения объема пор. Реакции проводят при температуре 900-1100°C, а структура пор зависит от количества используемого пара и температуры. Для определения сорбционной емкости необходимо учитывать удельную поверхность и структуру пор адсорбента.

 

Адсорбент	Удельная поверхность [м2/г]
Активированный уголь	500-1500
MnO2	100-300
Активный кремнезем	250
Al2O3	200-300

 

Понятия:

Адсорбция – применительно к процессам очистки воды это связывание растворенных веществ с поверхностью твердого тела.
Сорбент – это организм, поглощающий вещества.
Адсорбат – это вещество, которое адсорбируется.

 

Также прочитайте статью: Фильтрация для удаления железа, Смягчающая фильтрация, Механическая фильтрация.