Технология угольной фильтрации при очистке воды
2026-03-16
1.Что такое угольная фильтрация?
Блоки угольной фильтрации для фармацевтической промышленности обычно встраиваются в процесс предварительной очистки и устанавливаются после системы умягчения, перед тем как вода поступает в мембраны обратного осмоса, мультиэффективные дистилляторы или парокомпрессионные дистилляторы в блоке очистки воды, соответствующем фармакопее. Такие фильтры, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали, а в качестве фильтрующего материала используется активированный уголь в виде частиц различного размера, от 10 до 50 меш. Гранулы активированного угля изготавливаются из скорлупы кокосового ореха, обычно путем сжигания в атмосфере, содержащей азот или другие инертные газы, в бескислородных условиях, а затем активируются с помощью пара или химических методов. При паровой активации уголь нагревается в присутствии пара до 750–950 °C. Пароактивированный уголь имеет очень мелкие поры, что делает его идеальным для адсорбции компонентов воды. При химической активации уголь смешивают с пастой хлорида цинка и нагревают до 600–800 °C. Химически активированный уголь имеет более крупные поры, что делает его идеальным для адсорбции крупных молекул в воде.
2.Зачем устанавливать угольный фильтр?
Для ответа на этот вопрос необходимо начать с удаления хлора и хлораминов. Бактерии и микроорганизмы являются факторами, которые необходимо тщательно контролировать в процессе очистки воды для медицинских целей, и блоки предварительной очистки в системах водоснабжения не являются исключением. После поступления городской воды в резервуары завода для контроля уровня микроорганизмов мы добавляем натрия гипохлорита с целью окисления бактерий и микроорганизмов. Однако хлор, подавляя микроорганизмы, создает два основных риска для оборудования последующих ступеней очистки:
Разрушение мембран обратного осмоса (RO). В установках по очистке воды, соответствующих требованиям фармакопеи, используются мембраны обратного осмоса — очень тонкий полупроницаемый материал, выполняющий функцию фильтра. Эти мембраны чувствительны к хлору. Со временем хлор разрушает мембраны, ухудшая их фильтрующие свойства.
Представляет опасность при гемодиализе. Хлор окисляет эритроциты, точно так же, как он воздействует на молекулы бактерий. При окислении клеток калий, содержащийся внутри них, высвобождается. Калий окрашивает кровь в бледно-красный цвет — он фактически используется в смертельных инъекциях для остановки сердца, поэтому его необходимо отфильтровывать перед гемодиализом. Таким образом, превышение допустимого уровня хлора в воде, используемой для производства, создает угрозу безопасности пациентов.
Очевидно, что хлор или хлорамины необходимо удалять из воды. Удаление хлора или хлораминов необходимо для предотвращения деградации мембран в системе обратного осмоса или коррозионного растрескивания под воздействием хлора, что обеспечивает стабильную работу конечного мембранного фильтрационного блока и одновременно позволяет соблюсти требования фармакопеи к показателям качества конечной воды, в том числе по содержанию хлора.
3.Роль угольной фильтрации
Дехлорирование
Водяные фильтры с гранулированным активированным углем эффективно удаляют свободный хлор. Гранулы угля восстанавливают гипохлорную кислоту (HOCL) до ионов хлора. Со временем реакция ионов хлора разлагается, в результате чего образуются новые соединения хлора и аминов. Обычно уровень остаточного хлора в воде, проходящей через фильтр с активированным углем, не должен превышать 0,1 ppm.
Удаление хлораминов
В частности, монохлорамин плохо усваивается организмом. Реакция с активированным углем протекает не так легко. Каталитический активированный уголь обеспечивает более высокую скорость реакции по сравнению с традиционным углем.
Физическая адсорбция
Активированный уголь также обладает способностью к физической адсорбции, позволяющей ему поглощать органические вещества, неприятные запахи в воде, коллоиды и пигменты и т. д.
4.Какие факторы влияют на эффективность угольной фильтрации?
На эффективность угольного фильтра влияют такие факторы, как время контакта воды с угольным слоем, концентрация загрязняющих веществ, температура воды и уровень pH. При высоких температурах эффективность угольного фильтра ниже, чем при низких. Уровень pH воды также влияет на адсорбцию загрязняющих веществ. При повышении уровня pH на одну единицу по сравнению с 7 требуется увеличить площадь поверхности активированного угля на 20%.
5.Методы дезинфекции
Фильтр с активированным углем также представляет собой потенциальный источник микробиологического загрязнения, что, вероятно, связано с возможностью использования в качестве фильтрующего материала «регенерированного активированного угля из кокосовой скорлупы». Фильтрующий материал низкого качества после насыщения адсорбцией более подвержен риску обширного заражения микроорганизмами, поэтому фильтр с активированным углем должен быть оснащен функцией паровой дезинфекции. Периодическая дезинфекция слоя угля паром позволяет избежать превышения допустимых норм содержания микроорганизмов в самом фильтре.
6.Замена фильтрующего материала
Профилактическая замена фильтрующего материала также является ключевой мерой для поддержания стабильного качества воды на этапе предварительной очистки. В отрасли показатель адсорбции йода является одним из важных параметров для оценки адсорбционной способности активированного угля. Высокий показатель адсорбции йода способствует продлению срока эффективной работы активированного угля из кокосовой скорлупы. Как правило, показатель адсорбции йода у нового активированного угля из кокосовой скорлупы не должен быть ниже 1000 мг/г, а в процессе эксплуатации должен постоянно превышать 500 мг/г; Регулярная замена фильтрующего материала на основе данных о качестве воды является важной мерой по поддержанию качества воды, однако предприятия, имеющие соответствующие возможности, могут определять адсорбционную способность кокосового активированного угля путем регулярного измерения его показателя адсорбции йода и на этом основании определять сроки замены.
