Parametry aktivního uhlí z různých surovin se liší svými vlastnostmi, což ovlivňuje jejich vhodnost pro různé aplikace.
1.) Velikost částic - je deklarovaná distribuce velikosti částic, která nepřekračuje maximální zrnitost o více než 15% a minimální zrnitost o více jak 4%. Distribuce velikosti částic je důležitá pro správný návrh provozních průtoků vzhledem k tlakové ztrátě a doby kontaktu upravované vody s aktivním uhlím a pracích rychlostí.
2.) Koeficient stejnoměrnosti - je ukazatel poměru jemných a hrubých částic. Nižší hodnota, udává nižší rozdíl. Tento parametr má význam pro výpočet množství například u pískových filtrů.
3.) Hustota - sypná hmotnost, je maximální hustota po vibračním setřesení. "bed density" se používaná pro přepočet objemu a hmotnosti aktivního uhlí. Rozdíl mezi sypnou hmotností a hustotou "bed density" je ca 15% dle typu uhlí.
4.) Celkový povrch (total surface area; BET) v m2/g. Větší část celkového povrchu se nachází v mikroporech, které jsou "odpovědné" za adsorpci. Tento parametr má význam hlavně v plynné fázi, pro úpravu vod má omezenou vypovídací hodnotu, protože nepopisuje obsah mikropórů a transportních pórů v aktivním uhlí. Transportní póry jsou odpovědné za "přísun" molekul polutantů k mikropórům, kde se odehrává adsorpce.
5.) Jódové číslo - částečně charakterizuje sorpční vlastnosti. Tento parametr indikuje celkovou porozitu, ale zcela nevypovídá o sorpčních vlastnostech při úpravě vody.
6.) Dechlorační půlhodnota - udává účinnost a životnost aktivního uhlí při odstraňování silných oxidačních látek typu ozón, chlórdioxid nebo chlór. Princip odstraňování oxidačních látek (kombinace katalýzy rozkladu oxidačního činidla a reakce na povrchu aktivního uhlí) je odlišný od odstraňování (adsorpce) organických polutantů (např. snižování CHSK). Čím nižší hodnota, tím je vyšší účinnost a delší životnost pro odstraňování oxidačních látek typu ozón, chlórdioxid nebo chlór. Dechlorační půlhodnota je výška sloupce aktivního uhlí v cm, na kterém se sníží koncentrace chlóru ve vodě na 50 % (z 5 ppm na 2.5 ppm při lineární rychlosti 36 m/h).
7.) Otěr - je hodnota mechanické pevnosti granulátu ve vodě s ohledem na zmenšení průměru. K otěru dochází při plnění do filtrů, nebo praní.
8.) Tvrdost - Udává, kolik aktivního uhlí zůstane na příslušném sítě po analýze velikosti částic. Tento parametr je vhodný pro aplikace v plynné fázi, nikoli v kapalné, protože vyjadřuje mechanickou pevnost jednoho rozměru granule (zrna) aktivního uhlí a ne zmenšení průměru.
Parametry "otěr" a "tvrdost" nelze zaměňovat, protože v číselných hodnotách je velký rozdíl. Např. uváděná hodnota otěru je >75, typický 85, zatímco tvrdosti je 95.
9.) Obsah popela - nemá při úpravě vody prakticky žádný význam. Tento parametr má význam pro speciální aplikace, např. čištění parních kondenzátů, kde je důležitá vodivost. V těchto případech se obsah popela snižuje promytím aktivního uhlí kyselinou nebo louhem (například přímo u zákazníka).
10.) Obsah vody při balení - Tento parametr má pouze obchodní význam, protože udává, kolik zákazník platí za vodu.
Doporučené aplikace:
| Pitná voda | Kokosové skořápky | Vyšší účinnost při odstraňování chloru, VOC a pachů. |
| Bazény | Kokosové skořápky | Vysoká odolnost vůči mechanickému opotřebení a lepší filtrace. |
| Průmysl | Černé uhlí | Odstraňování větších molekul, jako jsou barviva a těžké organické látky. |
| Odpadní voda | Černé uhlí | Lepší kapacita pro zpracování větších molekul v průmyslových systémech. |
Velikosti mikro, mezo a makro pórů u aktivního uhlí a rozložení podílu velikostí
Velikosti pórů aktivního uhlí se obvykle rozdělují podle následujících kategorií:
1. Aktivní uhlí z kokosových skořápek:
- Mikropóry (80–90 %):
- Vysoká koncentrace mikropórů činí kokosové uhlí ideálním pro adsorpci malých molekul, jako jsou chlor, těkavé organické látky (VOC), pesticidy a zbytky léčiv.
- Celkový povrch je větší díky husté síti mikropórů, což zvyšuje adsorpční kapacitu.
- Mezopóry (5–15 %) a makropóry (5–10 %):
- Obsahuje méně mezo- a makropórů, což omezuje jeho schopnost adsorbovat velké molekuly, jako jsou huminové kyseliny nebo těžké oleje.
2. Aktivní uhlí z černého uhlí:
- Mikropóry (40–60 %):
- Nižší podíl mikropórů znamená menší adsorpční kapacitu pro malé molekuly, jako jsou VOC nebo pesticidy.
- Mezopóry (20–40 %) a makropóry (10–20 %):
- Vyšší podíl mezo- a makropórů umožňuje účinnější adsorpci větších molekul, jako jsou huminové kyseliny, barviva nebo těžké kovy.
Výpočet správného množství aktivního uhlí
Pro správnou funkci filtrů s aktivním uhlím je nutné dodržování předepsaných parametrů jako jsou kontaktní doba a lineární rychlost. Kontaktní čas a lineární rychlost jsou dva odlišné parametry používané při návrhu filtračních systémů s aktivním uhlím. Oba ovlivňují účinnost filtrace, ale popisují různé aspekty průtoku vody filtrem. Kontaktní čas je velice důležitý pro filtrace, které vyžadují specifickou dobu kontaktu, jako je odstraňování organických látek nebo chloru.
Lineární rychlost je oproti tomu důležitá pro návrh filtru, aby byl průtok dostatečně pomalý pro účinnou filtraci a zároveň umožňoval požadovaný objemový průtok.
1. Vzorec pro výpočet kontaktního času ()
- : Kontaktní čas (v sekundách nebo minutách).
Udává dobu, po kterou je voda v kontaktu s filtračním médiem (např. aktivním uhlím). Delší kontaktní čas zvyšuje účinnost adsorpce, protože voda má delší dobu na interakci s filtračním médiem.
Doporučené kontaktní časy:
- Pitná voda: Obvykle 5–10 minut pro efektivní odstranění chloru, VOC a organických látek.
- Odpadní vody: 10–30 minut v závislosti na typu znečištění.
- Bazény: 2–5 minut, protože se obvykle jedná o nižší koncentrace znečišťujících látek.
2. Vzorec pro výpočet lineární rychlosti ()
- : Lineární rychlost (v metrech za hodinu, m/h).
- : Průtok vody (v m³/h).
- : Průřezná plocha filtru (v m²).
Udává rychlost, jakou voda protéká přes průřez filtračního média. Nižší lineární rychlost znamená, že voda má více času na průchod médiem, což může nepřímo ovlivnit kontaktní čas.
Doporučené hodnoty lineární rychlosti:
- Pitná voda: 5–15 m/h.
- Bazény: 10–30 m/h.
- Průmyslové aplikace: 10–20 m/h (závisí na typu znečištění).