¿Cuál es la diferencia entre el carbono activado y el filtro de sedimentos?

1. Introducción

El tratamiento del agua es vital para el bienestar público, el sector y el entorno. Purificación Las tecnologías modernas son principales para deshacerse de los contaminantes, con sedimentos y los filtros de carbono activados son tipos básicos. Aunque ambos mejoran la alta calidad del agua, utilizan conceptos distintivos y se dirigen a diferentes contaminantes.

Este Aritcle compara filtros de carbono y escombros activados, detallando sus mecanismos, contaminantes objetivo, tipos de medios, eficiencia, combinación en sistemas de etapas múltiples, requisitos de opciones y modas futuras. El enfoque se centra en la propiedad y el suministro de agua de consumo de alcohol de negocios ligeros, donde prevalecen los acuerdos de varias etapas. Reconocer sus ciertos roles es clave para crear opciones de terapia confiables y rentables.

2. Dispositivos de filtrado básicos

La eficacia del filtro se basa en mecanismos físicos y químicos. Los filtros de sedimentos son principalmente mecánicos, mientras que el carbono activado hace uso de comunicaciones físicas y químicas.

Filtros de sedimentos:   Característica a través de  cola mecánica  y  filtración de profundidad  . Poner sólidos de retención más grandes que el tamaño de poro del filtro se capturan en la superficie o dentro de la matriz de medios, como una pantalla  Polipropileno hilado  y  herida de cuerda  Los filtros usan el grosor nominal para la captura de profundidad  Filtros plisados   suministra una superficie más grande para una mayor circulación y capacidad, capturando partículas en la superficie y capas preliminares. La efectividad se especifica mediante la puntuación Micron.

Filtros de carbono : Operar a través de  adsorción  . El carbono activado es altamente poroso con una vasta área donde los contaminantes licuados se adhieren (adsorb) utilizando presiones de van der Waals (físico)  Quimisorción  (enlace químico) y  reducción catalítica  También sucede. El carbono básico elimina el cloro químicamente. El carbono catalítico aumenta esto para las cloraminas, descomponiéndolos catalíticamente. La estructura permeable (microporos, mesoporos, macroporos) y el proceso de activación establecen capacidad de adsorción y cinética.

3. Impurezas objetivo y eficiencia de eliminación

Los filtros de sedimentos y carbono se dirigen a contaminaciones distintivas, haciéndolas correspondientes.

Filtros de escombros:  Eliminar  sólidos suspendidos  ,  turbiedad  , y  problema de partículas  como arena, limo, óxido y escala. El rendimiento se basa en la puntuación de micrones. No eliminan sustancias disueltas, productos químicos o microorganismos.

Filtros de carbono activados:  Eficiente contra  compuestos orgánicos licuados  ,  cloro  ,  cloraminas  ,  Sustancias de sabor/olor  ,  Voces  , y algunos  metales pesados  como plomo. La adsorción es eficiente para los orgánicos no polares.

• Cloro/cloraminas:  El carbono común elimina el cloro complementario químicamente. El carbono catalítico es mucho mejor para las cloraminas por medio de la descomposición catalítica.
• Compuestos/VOC orgánicos:  Enormes adsorbios de superficie la materia orgánica licuada que desencadena sabor/olor/color, y varios VOC.
• PFAS:  GAC elimina los PFA, mejor para compuestos de cadena larga. La adsorción implica interacciones hidrófobas/electrostáticas. La efectividad difiere con el tipo de carbono, el tiempo de contacto, la química del agua y otros elementos.
• Metales pesados:  Alguna eliminación por medio de adsorción/intercambio de iones, sin embargo, la capacidad es más baja que para los orgánicos. Los filtros de bloque de carbono son frecuentemente mejores para el plomo.

El carbono activado suele ser  no efectivo  versus contaminantes microbianos, minerales licuados, nitratos u otros inorgánicos [58] se requieren otras técnicas para estas.

4. Tipos y configuraciones de medios de filtro

Ambos tipos de filtros se pueden encontrar en diferentes tipos con diversas características de eficiencia.

Tipo de medios de filtro de sedimentos: 

• Polipropileno rotado (derretido):  Fibras térmicamente adheridas, densidad graduada para la purificación de profundidad, rentable.
• Herida de cuerda:  La cuerda enrollada alrededor de un núcleo, densidad controlada, útil para fluidos de alto flujo/viscoso.
• Plisado:  Medios plegados (celulosa, polipropileno, poliéster) en un núcleo, área grande para menor disminución de la tensión, mayor flujo/capacidad. Algunos son reutilizables [68] pueden consistir en carbono.

Fácilmente disponible en tamaños de cartucho comunes y clasificaciones de micrones (por ejemplo, 50 a 0.2 micras).

Encendido tipos de medios de filtro de carbono: 

• Granular encendido carbono (GAC):  Partículas desiguales (0.2-5 mm). Utilizado en sistemas más grandes/POE debido a una caída de tensión más baja/alto flujo. En riesgo de transporte  , disminución del rendimiento. Necesita retrolavado. Hecho de carbón, madera o cáscara de coco. El carbono de cáscara de coco a menudo se favorece.
• Carbono activado en polvo (grupo de interés especial):  Grandes bits (< 0.1 mm). Uso en plantas de tratamiento como una lechada, no normal en los cartuchos de propiedad.
• Bloque de carbono extruido:  Polvo de carbono combinado con aglutinante, extruido directamente en un bloque sólido. Vestimenta, estructura gruesa, dimensión de poro específica. Eficiencia/capacidad superior vs. GAC como resultado de partículas de menor tamaño/tiempo de contacto más largo. Elimina el transporte, sanciones mínimas. Mayor disminución de la presión que GAC. La carpeta afecta la estructura/lixiviación.
• Carbono catalítico:  Particularmente refinado para mejorar la actividad catalítica, eficiente para cloraminas y sulfuro de hidrógeno. Comunamente a base de concha de coco, modificada para aumentar los sitios web energéticos. Instancias: Calgon Centaur, Jacobi Aquasorb CX-MCA.

Ofrecido en varios tamaños y arreglos de cartuchos (flujo axial y radial). El flujo radial puede usar una caída de tensión más baja.

5. Comparación de métricas de rendimiento.

El contraste de eficiencia incluye métricas que afectan el diseño, la operación y el costo.

Calificación de filtración (filtros de escombros):  Dimensión de eliminación de fragmentos en micras.

• Nominal:  Elimina ~ 85% de los fragmentos en la calificación o sobre la calificación.
• Total:  Eliminar > 99.9% de los fragmentos en el ranking o por encima de la certeza de eliminación del pendiente, pero podría bloquear más rápido.

Capacidad de adsorción y cinética (encendido de filtros de carbono): 

• Capacidad:  Cantidad general de impureza adsorbida antes de la fatiga. Influenciado por el tipo de carbono, la impureza, la química del agua. Identifica la vida del servicio.
• Cinética:  Tasa de adsorción. La cinética más rápida permite un flujo más alto/filtros más pequeños. El carbono catalítico tiene cinética de cloramina más rápida. La dimensión GAC más pequeña mejora la cinética.

Caída de caudal y disminución del estrés: 

• Precio de flujo:  Volumen de agua por unidad de tiempo. GAC permite un mayor flujo que el bloqueo de carbono. Los restos plisados ​​suministran una mayor circulación que hilado/herida. El carbono del flujo radial puede suministrar una disminución de la tensión reducida.
• Disminución del estrés:  Tensión disminuye en todo el filtro. Mayor en el bloqueo de carbono vs. GAC, y aumenta con el flujo/obstrucción.

Vida útil y capacidad: 

• Vida del filtro de sedimentos:  Bloquear con fragmentos, aumentando la disminución de la presión. La esperanza de vida depende de los sólidos influyentes y la capacidad de polvo. Comúnmente reemplazo de 3 a 12 meses.
• Vida de filtro de carbono activado:  Agotado cuando se llenan o canalizan los sitios web de adsorción (GAC). La esperanza de vida depende de lotes de contaminantes, volumen/tipo de carbono, precio de flujo. Típicamente de 6 a 12 meses. Las modificaciones de sabor/olor sugieren fatiga. El agua caliente minimiza la vida. Pronosticar la vida del carbono es complicada; versiones, sustitutos (TOC/DOC) y asistencia de monitoreo, sin embargo, las pruebas piloto son importantes 

Capital de miembros de la familia y gastos funcionales:  . Los precios consisten en CAPEX (bienes raíces, cartuchos iniciales) y OPEX (sustitutos, mantenimiento, agua). Los cartuchos de escombros (\ $ 10-30) son más asequibles que el carbono (\ $ 20-60). El reemplazo de años varía (\ $ 60-300+). LCCA es clave. OPEX incluye energía, consumibles, aguas residuales, mantenimiento, mano de obra. La vida en la cama GAC ​​afecta drásticamente los gastos.

6. Asimilación dentro de equipos de múltiples etapas.

Los filtros generalmente se integran en sistemas de múltiples etapas para una eliminación más amplia.

Un arreglo típico coloca un  Filtro de sedimento aguas arriba de un filtro de carbono activado  . Esto protege el filtro de carbono de la obstrucción eliminando bits más grandes, extendiendo su vida útil. Para el alto sedimento, se usan numerosas etapas de escombros con clasificaciones progresivamente más finas antes del carbono.

Esta combinación suministra terapia integral: sedimento para bits físicos, carbono para productos químicos/sabor/olor. Es básico en POU, POE y pretratamiento para RO o UV, protegiendo las membranas/lámparas del ensuciamiento.

La colocación óptima depende de la calidad superior de agua influyente y quería efluentes.

7. Estándares de elección y consideraciones específicas de la aplicación

Elegir filtros requiere considerar la aplicación y los factores de fuente de agua.

1. Agua influyente alta calidad:  Aspecto esencial, requiere análisis de agua. La alta turbidez requiere purificación de escombros (puntaje de micras, capacidad)  El cloro/cloraminas requiere encendido de carbono (catalítico para cloraminas). La organización/voces/sabor/olor requiere carbono activado. Los aceros pesados ​​(plomo) pueden preferir el bloqueo de carbono. La eliminación de PFAS utiliza el intercambio de GAC o Anión. La contaminación microbiana necesita terapia adicional (UV, ultrafiltración).
2. Se buscaba en el efluente de alta calidad:  El nivel de pureza se requiere, cumplimiento de los estándares (EPA, NSF/ANSI 42, 53).
3. Demandas de caudal:  Impacta el tamaño/tipo del filtro. Los desechos GAC/plisados ​​ofrecen una mayor circulación. Carbono de flujo radial para alta circulación 
4. Impacto del sistema:  Las limitaciones de la habitación impactan la opción entre el cartucho y los sistemas de tanques de almacenamiento.
5. Aspectos económicos:  LCCA es vital [59] Considere CAPEX y OPEX (reemplazos de filtros, mantenimiento, agua). Los mejores filtros de sedimentos prolongan la vida aguas abajo, sin embargo, obstruya más rápido. Examine los gastos por litro.
6. Contexto de aplicación:  Uso de agua (beber, comercial, etc.). Pou vs. POE Systems for Residential [59] [60] POE puede ser rentable para la terapia en toda la casa [60]
7. Preferencias de mantenimiento:  Sustituto de cartucho vs. sistemas de retiro

La evaluación de estos requisitos calcula la combinación y configuración de filtro ideal.