СОРБЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОСВЕТЛЕНИЯ ВОДЫ
Сорбция – процесс поглощения одного вещества другим. Вещество, которое поглощается называется сорбат, а вещество которое поглощает – сорбент. Простой пример – чернильное пятно, которое высушивают промокательной бумагой, где чернила сорбат, а промокашка – сорбент.
По характеру способа поглощения сорбата, сорбцию разделяют на адсорбцию и абсорбцию. Абсорбция – поглощение всем объемом сорбента, а адсорбция – поглощение сорбата только поверхностью сорбента.
Сорбционные фильтры используют для улучшения запаха, вкуса и цвета воды, т.е. ее органолептических показателей. Также для удаления растворенных газов, остаточного хлора, органических соединений, бензола, четыреххлористого углерода, трудноудаляемых веществ, например, паров ртути, диоксида серы, аммиака. Не все эти загрязнения удаляются одинаковым способом, и одним и тем же углем. Рассмотрим немого подробнее.
Скорлупу кокоса обжигают при высоких температурах без присутствия кислорода. Выгорает органика, превращаясь в пепел. Далее уголь обдают высокотемпературным паром, смывая и продувая все поры, и используют для производства высококачественных активированных углей.
Активированные угли повсеместно используют при очистки воды для пищевых, алкогольных производств, в нефтегазовой промышленности, на фармацевтических предприятиях, на химических и биохимических производствах. Кокосовые активированные угли, которые технологически произведены для очистки воды, используются в этой отрасли для финишной очистки питьевой воды наивысшего качества, равно как и в процессе очистки сточных вод. Производство активированных углей сложный тщательно контролируемый технологический процесс. Этот процесс обеспечивает максимальные из возможных соотношения по механической прочности, величинам адсорбции, сохранению рабочих и транспортных макропор, мезопор и микропор материала, площади рабочей поверхности.
Уголь, при удалении четыреххлористого углерода, бензола работает по механизму физической адсорбции, когда сорбаты задерживаются фильтрующей поверхностью за счет сил притяжения Ван Дер Ваальса.
При удалении трудноудаляемых загрязнений, таких как аммиак, ртутные пары, диоксид серы, уголь связывает сорбаты с помощью хемосорбции. В этом случае используют специальные импрегнированные угли, и удаляемые вещества связываются химически.
Площадь фильтрации, благодаря пористой структуре кокосового угля, и как следствие площадь удержания примеси, при использовании активированных углей огромна. Уголь прекрасно удаляет из воды свободный хлор, и другие неприятные посторонние привкусы и запахи, появляющихся при воздействии хлора на примеси в процессе хлорирования воды.
Активированный уголь способен эффективно удалять сложные органические соединения низкомолекулярной и высокомолекулярной структуры. Однако ресурс углей при очистки от органических веществ значительно ниже, чем при очистки от хлорсодержащих веществ. Органика снижает ресурс углей, создавая на его поверхности органическую пленку, препятствуя процессам сорбции. Поэтому, для продления ресурса углей нужно производить взрыхление методом обратной промывки. Это обеспечивается еще на этапе проектирования проекта, с помощью использования автоматических управляющих клапанов колонных фильтров.
Высококачественные активированные угли отличаются высокой твердостью, большой площадью сорбирующей поверхности больше 1100 м2/г., невысокой зольностью и небольшим содержанием водорастворимых зол. Такие угли превосходят березовые угли по механической прочности более чем в два раза. Активацию таких углей производят перегретым паром при температурах 800-1000 градусов Цельсия.
Активированные угли в промышленной водоподготовке используют в колонах, для максимального использования ресурса, органические примеси стараются максимально удалить на предыдущих этапах очистки. После выработки ресурса угля осуществляют замену загрузки, но обратная промывка в автоматической режиме позволяет серьезно увеличить срок работы углей.
При использовании активированных импрегнированных углей для удаления сложных и уникальных примесей, необходим профессиональный анализ и высокий контроль качества очищенных вод.
В водоочистке используют ряд сорбентов кроме активированного угля, в смесях, с дозацией реагентов, в качестве удешевителя основных окисляющих, каталитических загрузок и т.д. О них подробный рассказ в рамках других статей.