что значит сорбционная очистка воды
Методы водоподготовки питьевой воды: сорбция
В настоящее время можно с полной уверенностью говорить о том, что мест с чистой водой у нас на планете осталось катастрофически мало! Причин тому – очень много, и главная из них – активное вмешательство человека в жизнь природы. Причем, следствием загрязнение вод может служить даже не прямое, а косвенное его воздействие. Пример привести здесь можно очень простой, но показательный – промышленные выбросы в атмосферу или канализационные стоки различных веществ. В результате чего вещества эти попадают в реки и озера и в значительной степени ухудшают их химический состав. А так как мы еще из школьного курса географии хорошо знаем о круговороте воды в природе, то прекрасно нужно понимать, что тут и к чему в результате приводит.
Так что даже если вы не сомневаетесь в качестве питьевой воды у себя на участке или в квартире, лучше все-таки ее проверить и при необходимости задуматься над таким вопросом как водоочистка. И один из самых распространенных вариантов здесь является водоподготовка в виде сорбции. О ней и поговорим.
Технологии водоподготовки
Но для начала нужно сказать хотя бы несколько слов о том, что вообще представляет собой процесс водоподготовки. Как правило, он подразумевает под собой варианты очистки воды путем воздействия на ее физико-химические свойства.
Стандартно технологии водоподготовки выглядят следующим образом:
Как вы понимаете, это приблизительный список этапов водоподготовки, окончательный вариант здесь составляется после проведения анализа воды. Какие-то этапы в итоге могут быть добавлены, какие-то убраны.
Сорбция
А вот теперь вернемся непосредственно к сорбции. Как вы теперь понимаете, к этапу данному вода подходит уже без крупных примесей и грязи. И остается здесь, по сути, только улучшить ее уже и без того хорошие показатели качества и избавить ее от тяжелых металлов.
Самыми распространенными сорбентами являются активированный уголь и алюмосиликаты (глинистая порода, цеолиты, органические и неорганические иониты).
Суть же метода, образно говоря, заключается в том, что активный ион сорбента (того же активированного угля) захватывает вредную примесь и удерживает ее силой молекулярного притяжения.
Плюсы и минусы метода
Естественно, как и у любого другого метода, у сорбции есть свои преимущества и недостатки. И из плюсов здесь хотелось бы выделить следующее:
— благодаря методу сорбции можно добиться отличного качества воды,
— сорбционные фильтры легко монтируются и демонтируются,
— данные фильтры не нуждаются в промывании кислотными растворами (как в случае с некоторыми мембранными фильтрами),
— метод сорбции позволяет исключить из цепочки водоподготовки некоторые этапы, к тому же метод может быть использован автономно,
— сорбционные фильтры занимают мало места и не требуют использования химических реагентов.
К недостаткам же метода можно отнести:
Кому точно подойдет метод сорбции:
— сторонникам здорового образа жизни,
— тем, кто стремится к экологической чистоте дома.
Сложности с использованием безнапорного сорбционного фильтра могут возникнуть в многоквартирных домах и коттеджных поселках с высоким водопотреблением.
Сорбционная очистка воды
Из содержания этой интересной статьи вы узнаете:
1. Проблемы требуемые проведения сорбционной очистки воды
2. Методы сорбционной очистки воды
1. Сорбция на фильтрах с активированным углем.
2. Ионная смола.
Описание метода
2. 1 Сорбция на фильтрах с активированным углем.
Рис.1. Сорбционный фильтр колонного типа
2.2 Сорбция на ионных установках
Ионная смола уже давно себя зарекомендовала, как оптимальное вещество для удаления различных примесей. Метод заключается в ионозамещении. При этом могут использоваться разные виды смол, зависит от характеристик воды и типа примесей. Стандартная очистка состоит из одного этапа фильтрации. Поток воды поступает в колонну, где находится ионная смола. Проходя через фильтрующий элемент, примеси притягиваются к гранулам смолы, а она, в свою очередь, выделяет натрий. Таким образом и происходит замещение ионов. Ионная смола синтетически разработанный продукт под непосредственные нужды фильтрации. Со временем, запас натрия уменьшается, очищающая способность ухудшается и требуется промывка фильтра. Очищается он с помощью регенерации. Для этого загрузочный материал промывают концентрированным раствором соли. Гранулы очищаются от накопившихся загрязнений и насыщаются натрием. Такой сорбент позволяет удалять практически любые загрязнения и умягчать воду. Срок эксплуатации смолы достаточно велик. Но периодически требуется подсыпка.
Активированный уголь имеет хорошие впитывающие способности. Но многое зависит от величины и размера пор. Поэтому материал можно разделить на несколько категорий: с крупными порами, с мелкими порами и смешанные. По диаметру ячейки также разделяются. От 2 до 0,1 микромикрона это макропоры. От 0,1 до 0,004 это переходные. Если диаметр меньше 0,004, то это микропоры. При этом угольная загрузка должна иметь взаимодействие со всеми молекулами, кроме водорода и кислорода. Впитывающие способности не должны быть ограничены по времени. То есть и при малом контакте с водой, должна начинаться реакция.
Сам процесс сорбции может быть статическим или динамическим. Статическая очистка подразумевает движение примесей вокруг сорбционного материала. Динамическая, когда оба вещества находятся в движении. Поэтому при выборе сорбентов смотрят на оба этих показателя.
Рис. 2 Схема очистки воды с ионобменным фильтром
3. Как происходит очистка в сорбционных фильтрах
У разных сорбентов свой процесс фильтрации. В основном это зависит от выбранной технологии и типа сорбента. Рассматривая угольный фильтр, выделяют следующий процесс очистки. Основную роль в фильтрации играет сорбционная угольная загрузка. Но сам процесс очистки разбит на несколько этапов.
1) Механическая фильтрация. Такая очистка необходима для удаления особо крупного мусора. Это может быть песок, взвешенные частицы, иловые отложения и другие вещества.
2) Сорбционная фильтрация. Поток воды проходит через активированный уголь, при этом задерживаются все примеси и бактерии. Очищенная вода подается потребителю.
Активированный уголь состоит из гранул, поверхность которых пористая. При прохождении воды все загрязнения застревают в порах. То есть уголь как бы впитывает все примеси. Поры могут быть разного диаметра, как и сами гранулы. Зависит это от составляющих загрузочного материала и типа примесей. Уголь, как и любой другой сорбент, нуждается в очищении. Причем, как раз из-за его впитывающей способности, он довольно быстро наполняется примесями. Поэтому нуждается в периодическом очищении. Для этого загрузочный материал промываю обратным потоком воды для взрыхления. При этом гранулы соприкасаются друг с другом, как бы выбивая загрязнения. Прямым потоком воды загрузочный материал обратно компонуется. Замену сорбента надо производить один раз в 6-9 месяцев. Зависит от загрязненности очищаемой воды и производительности.
Что касается ионных установок, то здесь процесс фильтрации происходит проще. Поток воды поступает в фильтр. Рекомендуется провести первоначальную механическую очистку для более длительного срока службы загрузки. Далее ионная смола взаимодействует с примесями. При этом нет необходимости предварительной подготовки потока. Ионная смола действует без окисления или изменения среды. После замещения ионов, вода подается потребителю.
4. Где используются фильтры
Сорбционная очистка используются везде. Есть бытовые установки со сменными фильтрами. Есть промышленные системы, которые оптимизированы под загрузку. Сорбенты позволяют очищать питьевую воду, техническую, сточные воды. Также применяются на этапе доочистки в системах водоподготовки. Сорбенты помогают не только удалить примеси, но и обеззараживают воду, улучшают органолептические свойства. У таких фильтров есть множество преимуществ:
Недостаток у сорбентов только один-неполная очистка при неправильном выборе загрузки. Каждый тип сорбционного вещества ориентирован на определенные примеси. Например, у угольного фильтра разные диаметр ячеек на поверхности и размер гранул. Ионная смола отличается своими техническими качествами. Но такой минус можно найти у каждого фильтра. Ведь неправильный выбор или установка фильтрующего элемента значительно влияет на качество очистки.
Сорбционная очистка воды может быть заключительным этапом водоподготовки. Например, в промышленном производстве, довольно большой цикл очистки, в котором комбинируется несколько технологий. Так как сорбенты имеют свойство обеззараживать воду, их оставляют на последний этап. Кроме того, активированный уголь используется для удаления осадка, который образовывается после реакции окисления.
Угольная фильтрация очень часто применяется не только как доочистка, но и как предварительная подготовка воды перед основным процессом очищения. Уголь имеет такую способность, как удаление хлорных соединений. Например, при очищении с помощью мембрана требуется обязательная подготовка. В том числе удаление агрессивных веществ коим и является хлор. Причем такая подготовка обходима не только для питьевой, но и для технической воды.
Очень часто уголь используется для фильтрации в бытовых фильтрах кувшинного или проточного типа. Но из-за меленького объема загрузочного материала срок службы таких фильтров невелик. Тем более они не промываются, а просто заменяются после прохождения определенного объема воды. Однако, несмотря на недостатки самого фильтра, уголь справляется со своей задачей очистки воды от примесей.
Рис. 4 Комплексная система очистки воды с фильтром обезжелезивателем воды, сорбционным и умягчителем воды
5. Главные критерии сорбционной очистки воды
Итак, какие же главные требования при очистке воды сорбентами? Конечно, они должны выполнять основную функцию-очищение воды от различных примесей. При этом не выделяя никаких дополнительных веществ при фильтрации. На эксплуатацию системы не должно уходить много расходов. При этом важен срок службы сорбента. Чем он выше, тем лучше.
Основное правило при выборе активного вещества в его способности к фильтрации и частоте промывке. При быстром засорении загрузочного материала, требуется частое его очищение и как следствие большой расход вещества. Основными критериями являются:
Современные марки представляют большое количество различного сорбционного материала. Но не всегда указанные характеристики соответствуют реальным параметрам. Поэтому это тот случай, когда оптимальным вариантом будет выбор по пробной фильтрации.
К тому же сорбционные фильтров отличаются по конструкции оборудования. Бывают в виде засыпки или картриджей. Засыпные устройства чаще используются для промышленного производства. Картриджи более удобны для бытовых устройств. Они имеют определенны различия. Например, загрузочный материал используется при температуре воды до 35-40 градусов. К такому оборудованию в комплектацию входит блок управления, позволяющий контролировать процесс промывки. Сорбционные колонны имеют большие размеры и высокую производительность. Что касается картриджей, то они могут очищать как холодную, так и горячую воду. Колонны достаточно габаритны для установки в бытовых условиях. Картридж не всегда промывается, чаще просто заменяется при окончании срока эксплуатации. Имеет среднюю или низкую производительность, которая рассчитывается от объема воды, очищаемого за час работы.
При выборе сорбента изначально рекомендуется провести химический анализ воды и выявить прочие характеристики. Например, давление потока или температуру. Далее подбираются активные вещества. Учитывая разнообразие сорбционных веществ, можно подобрать наиболее подходящий вариант.
Сорбенты являются экологичными веществами, поэтому при промывке загрузочного материала воду можно сливать в канализацию без предварительной очистки. Сорбционная очистка воды позволяет справится даже с тяжелыми металлами, что очень оптимально для промышленного производства. Если сорбенты не справляются с некоторыми агрессивными веществами возможно добавление в воду реагентов. При этом происходит химическая реакция и выпадает осадок. Который, как раз, и впитывает уголь. Также он удаляет возможные продукты распада. Как правило такое дополнение необходимо для очистки воды от продуктов нефтепереработки. Единственное условие это точная дозация химических веществ и правильно подобранный сорбент.
6. Альтернативные методы сорбционной очистки
Кроме стандартного активированного угля существуют и другие способы фильтрации сорбентами. Это могут быть безуглеродные вещества. Например глина или цеолиты. Они, как и уголь, имеют прекрасные впитывающие свойства, низкую цену и механическую стойкость. Очень хорошим сорбентом является глина. Она имеет жесткую структуру и большое количество маленьких пор на поверхности. После фильтрации вода становится чистой, кроме того происходит обеззараживание.
Еще одним сорбентом являются цеолиты. Это минералы, которые могут быть природными или синтетическими. Они являются с воем роде решеткой, в которую попадают все примеси. Но перед использованием его в загрузочных фильтрах, вещества проходят специальную подготовку. Для этого их держат в печи вместе с хлорид карбонатом натрия при температуре 1000 градусов. На внешней стороне цеолита образуется оболочка, которая и позволяет ему выступать в качестве сорбента.
Они позволяют удалять из воды органику, бактерии и вирусы, коллоидные отложения и другие вредные вещества. То есть эти вещества способны справляться с очищением воды от вредных примесей. При том их стоимость незначительна. Но все-таки чаще всего в системах фильтрации используется активированный уголь, который не раз доказал свою эффективность на практике.
7. Выводы
Сорбционная очистка воды является популярным и эффективным методом. Сорбенты позволяют очистить любой тип воды и в любых сферах производства. Некоторые типы вещества способны очищать как холодную, так и горячую воду. Кроме основной задачи, сорбция позволят обеззараживать воду и улучшать её вкус и цвет. Сорбенты не являются химически активными веществами, поэтому могут использоваться для очистки питьевой воды.
При выборе загрузочного материала следует учесть несколько требований. Самый главный из которых-это правильный выбор загрузочного материала. Оборудование для сорбционной очистки также может быть разным. Стандартная комплектация состоит из:
Бытовая и промышленная комплектация будет иметь различия. На скорость фильтрации зависит, в первую очередь, степень загрязненности воды. Во-вторых, впитываемая способность загрузочного материала. Оптимальным вариантом подачи воды будет снизу вверх. В этом случае загрузка наполняется примесями более равномерно и остатки воздуха выходят быстрее. Если возникают трудности с выбором материала, то всегда можно обратиться в компанию, которая специализируется на системах водоподготовки. Квалифицированные консультанты помогут не только с выбором сорбционного материала, но и помогут подобрать необходимое оборудование, в зависимости от требований.
1) Форма «Бесплатный звонок»
Ниже представленно видео по сборке сорбционного фильтра
Сорбционная угольная очистка воды
Сорбционные фильтры для очистки воды – виды и принцип работы
Сорбционные фильтры — достаточно востребованные изделия для удаления разнообразных механических и хлорорганических примесей путём поглощения загрязнителя внутренней поверхностью зерна загрузки.
О выборе и установке сорбционных фильтров пойдет речь в этой статье.
Что такое адсорбция
Термином «адсорбция» именуется процесс поглощения загрязнения жидкости поверхностным слоем твёрдого тела. Он основан на диффузии молекул загрязняющих веществ через специальную жидкостную плёнку, которая окружает частицы адсорбента, к поверхности последнего, которая происходит при перемешивании очищаемой жидкости.
Затем диффузия продолжается со скоростью, определяемой строением применяемого адсорбента и величинами молекул собираемых веществ.
Данный процесс наиболее эффективен в тех случаях, когда жидкость имеет низкую концентрацию загрязняющих веществ (на стадии глубокой очистки). В таких случаях эффективность процесса позволяет получить на выходе практически нулевую концентрацию загрязняющих веществ.
Эффективность и скорость адсорбции прямо зависит от:
На сегодняшний день лучшими сорбентами, предназначенными для очистки воды, считаются активированные угли разных марок. Эффективность последних определяется наличием микропор. Суммарный их объём является основной характеристикой и указывается для каждой марки.
Добавление озона или хлора (окислителя) до того, как вода поступит на фильтр, увеличивает срок эксплуатации активированного угля до замены, улучшает качество воды на выходе и очищает её от имевшихся соединений азота.
Совместное выполнение озонирования и сорбции позволяет добиться синергетического эффекта, что почти в 3 раза повышает возможности активированного угля.
Если сорбция происходит после предварительно выполненного хлорирования, то из очищаемой жидкости удаляется аммонийный азот.
Если в качестве сорбентов применяются содержащие Mg и Са минералы природного происхождения, либо оксиды алюминия, из воды весьма эффективно удаляются соединения фосфора.
Назначение и область применения
Сорбционные фильтры различных марок используются для осуществления глубокой очистки воды в системах замкнутого водоснабжения, а также для очистки от органических загрязнителей (включая биологически жёсткие) сточных вод.
Очистка с использованием процесса сорбции считается одним из самых эффективных методов проведения тонкой очистки этих вод от загрязнений органического происхождения.
Наиболее эффективна технология при выполнении очистки стоков от красителей, гидрофобных и ароматических соединений группы алифатических, слабых электролитов и т.п.
Метод сорбции не используется для очистки стоков, загрязнённых исключительно веществами неорганического происхождения, либо органическими низкомолекулярными (альдегиды, спирты).
Классификация установок сорбционной очистки
По гидродинамическому режиму:
По состоянию слоёв сорбента:
По направлению фильтрации:
По контакту взаимодействующих фаз:
По конструкции фильтра:
Конструкция сорбционного фильтра
Сорбционный фильтр состоит из:
Линейная скорость выполнения фильтрации зависит во многом от степени загрязнения воды, подаваемой на очистку. Её значение может составлять от 1 до 10 м3/час. Размеры зерна сорбента колеблются от 1 до 5 мм.
Наиболее оптимальным вариантом очистки считается фильтрация, в процессе проведения которой жидкость подаётся снизу вверх. При этом равномерно заполняется вся площадь сечения фильтра, а поступившие с водой пузырьки воздуха вытесняются достаточно легко.
Фильтры, имеющие неподвижный слой сорбентов, применяются для регенеративной очистки стоков с одновременным решением задач утилизации имеющихся в них ценных компонентов. Десорбция выполняется с использованием химических растворителей либо водяного пара.
Принцип работы
Вода, пройдя описанный выше предфильтр, поступает по подводящей трубе в сорбционный блок. Отсюда, через распределительно-разгрузочную трубу, вода перемещается в нижнюю распределительную зону.
Здесь она равномерно распределяется по всей площади заложенного сорбента, марка и объёмы которого зависят от начальной и конечной концентрации загрязняющих веществ и требуемой производительности. П
осле этого вода восходящим потоком направляется в сборный круговой лоток, а оттуда отводится через патрубок.
Монтаж сорбционного фильтра
Чтобы выбранный вами сорбционный фильтр удалял максимально возможное количество типов загрязняющих веществ, к угольному фильтру в обязательном порядке следует добавлять различные ионообменные вещества, перечень которых определяется с учётом приоритетных загрязнителей на вашем предприятии (участке).
Сорбционная очистка воды
Сорбционная очистка воды – это высокоэффективный метод глубокого очищения. При сорбции устраняются вредные химические соединения и примеси за счет того, что частицы связываются между собой из-за силы молекулярного взаимодействия. Уникальность сорбционной очистки воды состоит в том, что с помощью сорбционных материалов можно очистить воду от таких органических веществ, которые не удалялись с помощью других методов.
Благодаря очищению высокоактивными сорбентами обеспечивается выход воды с почти нулевыми остаточными концентрациями. Стоит также отметить, что высокоактивные сорбенты реагируют даже с теми веществами, которые содержатся в воде в малых концентрациях, когда остальные методы не работают. Кроме этого, существует ещё один вид сорбционной технологии: находясь в гетерогенной среде, происходит электрособция, если речь идет о воздействии внешних электрических полей.
С помощью сорбционной очистки воды устраняются различные запахи, привкусы хлорированных углеводородов и сероводорода. Сорбентами выступают пористые твердые материалы, эффективность которых определяется величиной поверхности взаимодействия. Сорбционной способностью материала называют емкость и определяют ее в зависимости от того, сколько загрязнителей, которые можно нейтрализовать с помощью данного количества сорбента.
В качестве сорбента чаще всего используют активированный уголь. Он особо эффективен за счет своей структуры: в нем присутствуют микропоры и субмикропоры, величина которых зависит от того, какой тип сырья выбран, а так же от процесса активации. В качестве основного сырья при получении активированного угля может быть: торф, древесина, скорлупа орехов и различные продукты животного происхождения. Если на активированный уголь нанести частицы иона серебра, то это предотвратит поражение сорбента различными микроорганизмами.
Обычно использование активированного угля происходит для удаления многих органических веществ, для водоподготовки перед системами обратного осмоса, при сорбционной очистке питьевая вода очень эффективно дехлорируется. Устранение хлора надо проводить не только, если используется многоступенчатая фильтрация питьевой воды, но и если речь идет о подготовке технической воды, которая используется для гигиенических целей.
Хотя хлор нашел свое широкое применение в качестве дезинфекции воды, но если хлор попадет в организм человека, это может пагубно воздействовать на жирные кислоты и нарушить обмен веществ. Поэтому лучше перестраховаться и дополнительно очистить воду от хлора с помощью сорбционной очистки воды.
Что такое сорбционная очистка воды?
Среди существующих методов водоочистки сорбционный способ является одним из самых распространенных. Что это такое сорбционная очистка воды, и для чего она нужна? Данная процедура относится к эффективным способам глубокой очистки жидкости, позволяющим убрать вредные примеси и химические соединения посредством связывания частиц на молекулярном уровне. Уникальность такой фильтрации состоит в возможности удалить из воды органику, не поддающуюся отделению другим образом.
Сорбционный метод очистки воды с использованием высокоактивных сорбентов позволяет получить жидкость, в которой почти нет остаточного концентрата. Высокая активность сорбентов делает возможным взаимодействие с веществами, независимо от их концентрации: даже при малых дозах вредных примесей этот способ будет работать.
Понятие адсорбции и ее эффективность
Термин «адсорбция» означает процесс поглощения загрязнителей в воде поверхностью твердых тел. В его основе лежит принцип пропускания молекул таких примесей через особую пленку, окружающую адсорбент, и их притягивание к его поверхности. Вышеназванный процесс происходит, если жидкость для очистки перемешивается.
Наибольшего эффекта такой способ позволяет добиться при малой концентрации вредных веществ, что наблюдается в случае сильной очистки. Все, что не осело на предыдущих фильтрах, удаляется сорбцией, при этом на выходе получается чистая вода.
Скорость процесса и его эффективность зависят от ряда факторов:
При современных установках лучшим вариантом сорбента, эффективно очищающим воду, признается активированный уголь разных типов. Чем больше данное вещество имеет микропор, тем выше качество очистки воды методом угольной сорбции.
Специалисты компании «Русватер» помогут подобрать оптимальный вариант фильтрующих установок, работающих по принципу сорбции, что даст возможность организовать эффективную водоподготовку и очистку воды от различных примесей, независимо от ее назначения.
Фильтрация воды через активированный уголь должна исключать попадание на сорбент жидкости с растворенными взвесями и коллоидными частицами, так как они портят поверхность угля, экранируя его поры. Сорбент, пришедший в негодность из-за такого воздействия, восстанавливают либо меняют.
Для дехлорирования воды применяются сорбционные фильтры на основе активированного угля, делающие воду лучше, а также позволяющие очистить ее от азотистых включений. Совместное использование сорбции и озонирования в разы усиливает действенность очистки с одновременным повышением возможностей активированного угля. При использовании в роли сорбента природных минералов с Ca и Mg, а также окислов алюминия, из воды удаляются соединения фосфора.
Для чего нужна сорбция и где она используется?
Фильтрация воды углем с помощью сорбционных установок различного типа применяется для глубокой очистки жидкости в замкнутых системах, включая очистку канализационных стоков от органики.
Среди существующих методик тонкой очистки сорбция признается одним из наиболее эффективных способов, позволяющим удалить из воды органические вещества без значительных затрат. Технология пользуется популярностью в случаях необходимости очистить стоки от красителей, а также убрать иные гидрофобные соединения.
Данный способ не подходит, если в стоках присутствуют только неорганические загрязнители либо растворенная в них органика имеет низкомолекулярную структуру. Сорбция может применяться в комплексе с биологической очисткой или выступать самостоятельным средством.
Сорбционная очистка воды позволяет освободить жидкость от привкуса сероводорода и хлора и убрать неприятные запахи. Эффективность использования активированного угля в роли сорбента объясняется его структурой: фильтрацию выполняют имеющиеся микропоры. Получают активированный уголь из древесины, торфа, продуктов животного происхождения либо ореховых скорлупок. Нанесение на поверхность активированного угля частиц ионов серебра защищает материал от поражения разного рода микроорганизмами.
В большинстве случаев активированный уголь применяют для очистки воды от органики и для проведения процесса водоподготовки перед обратным осмосом. Сорбция позволяет эффективно убрать из воды хлор, улучшив ее качества. При этом таким методом хлор удаляется также для подготовки технической воды, применяемой для гигиенических целей.
Наши системы угольной очистки
Не менее востребованы сорбционные фильтры в общей системе обезжелезивания. Сорбционная очистка воды от железа необходима для удаления его твердых частиц после окисления до нерастворимых оксидов.
Системы сорбционной очистки могут быть разными. Выбор конкретного варианта происходит после проведения анализа воды и установления содержащихся в ней примесей. Такая работа должна проводиться профессионалами, поэтому наши специалисты всегда готовы помочь вам в этом.