فیلتر تصفیه آب کربنی چیست؟

در فیلتر کربن از کربن فعال استفاده می‌شود. کربن فعال ذغالی است که با اکسیژن عمل‌آوری شده و به کمک ساختار متخلخل خود، ترکیبات شیمیایی آب را جذب می‌کند. فیلتر کربن آلاینده‌هایی مانند کلر، آفت‌کش‌ها و ترکیبات آلی فرار (VOCs) را از آب جذب می‌کند و در نتیجه طعم و بوی نامطلوع آب را از بین می‌برد. جدای از مواد شیمیایی، کربن فعال فلزات سنگین و گوگرد را هم تا حدودی جذب می‌کند. سه فیلتر از شش فیلتر دستگاه‌های تصفیه آب خانگی از این نوع فیلتر هستند.

برای درک بهتر عملکرد فیلتر کربن، کافی است بین دو فرآیند جذب و دفع در حذف ناخالصی‌های آب تمایز قائل شویم. ناخالصی‌هایی که بزرگ‌تر از منافذ فیلتر کربن باشند، در فیلتر به دام می‌افتند و اصطلاحاً دفع می‌شوند. در این حالت فیلتر کربن مانند یک فیلتر مکانیکی عمل می‌کند. اما نقطه قوت فیلتر کربن حذف ناخالصی‌هایی است که کوچکتر از منافذ آن هستند. اندازه منافذ فیلتر کربن بین 5/0 تا 10 میکرون است. این در حالی است که شعاع اتمی کلر در حالت یونی 181/0 نانومتر و در حالت کووالانسی 091/0 نانومتر است. فیلتر کربن فعال کلر را به کمک فرایند جذب حذف می‌کند. فیلتر کربن را یک پارکینگ در نظر بگیرید که ناخالصی‌ها هنگام عبور از آن، به سطح آن می‌چسبند و پارک می‌شوند. البته فرایند جذب در خصوص بعضی از ناخالصی‌ها کاربرد دارد مانند کلر محلول در آب.

نکاتی که بهتر است در باره فیلتر کربن بدانیم

• فیلترهای کربن به فشار آب نسبتاً پایینی نیاز دارند. اگر فشار آب خیلی زیاد باشد، زمان ماند (contact time) آب در فیلتر کم خواهد شد و فیلتر فرصت کافی برای تماس با آب و تصفیه آن را نخواهد داشت.
• فیلترهای کربن با آب سرد کار می‌کنند. آب گرم به آنها آسیب می‌رساند.
• ظرفیت فیلترهای کربن برای جذب ناخالصی‌های آب محدود است و بعد از مدت زمان معین یا تصفیه مقدار معینی آب، اشباع می‌شوند. چنانچه فیلتر به نقطه اشباع برسد، ناخالصی‌ها همراه آب از آن عبور کرده و وارد فیلترهای بعدی دستگاه تصفیه آب شده و باعث خرابی آنها می‌شوند.

فیلتر کربن از چه ماده‌ای ساخته شده؟

در فیلتر کربن از کربن فعال استفاده می‌شود. کربن فعال فوق العاده متخلخل است و در جذب (حذف) آلاینده‌های آب خوب عمل کند. فیلتر کربن از زغال سنگ (coal) یا زغال پوسته نارگیل ساخته می‌شود. این مواد به طور طبیعی دارای کربن بالایی هستند. در این میان زغال پوسته نارگیل به سرعت در حال تبدیل شدن به ماده اصلی در ساخت فیلترهای کربن است چرا که:

• اولاً آنها یک منبع تجدید پذیر هستند و سازگار با محیط زیست
• ثانیاً آنها منافذ ریزتر و بیشتری نسبت به مواد دیگر دارند. منافذ ریزتر و بیشتر در سطح یکسان، شانس جذب ناخالصی‌ها را افزایش می‌دهد.

انواع فیلتر کربن

دو نوع فیلتر کربن وجود دارد: یکی فیلتر کربن فعال (activated carbon) و دیگری فیلتر کربن کاتالیزر (catalytic carbon). فیلتر کربن فعال خود دو نوع دارد یکی فیلتر کربن فعال دانه‌ای یا گرانولی (GAC) و دیگری فیلتر کربن فعال بلوکی (CTO). در دستگاه‌های تصفیه آب شش مرحله‌ای، فیلتر مراحل دوم و پنجم از نوع GAC و فیلتر مرحله سوم از نوع CTO هستند. فیلتر کربن کاتالیزر هم به صورت آپشن روی بعضی دستگاه‌ها نصب می‌شود.

• فیلتر کربن فعال گرانولی یا دانه‌ای (granular activated carbon – GAC)
  فیلتر کربن گرانولی از دانه‌های ریز و آسیاب شده کربن فعال درست شده که داخل یک کارتریج ریخته شده. این نوع فیلتر گاهی به اختصار UDF نیز نامیده می‌شود که مخفف (ultrafine depth filtration) است. فیلترهای مراحل دوم و پنجم فرایند تصفیه از این نوع هستند. فیلتر مرحله دوم یک فیلتر کربن فعال گرانولی (GAC) استاندارد از نوع T28 است در حالی که فیلتر مرحله پنجم یک فیلتر کربن فعال گرانولی (GAC) کپسولی (inline) از نوع T33 است که اسیدشویی شده و قدرت جذب بالاتری نسبت به T28 دارد.
• فیلتر کربن بلوکی (activated carbon block)
  فیلتر کربن بلوکی از فشرده کردن دانه‌های ریز کربن فعال درست شده است. این فیلتر یک تکه و استوانه‌ای شکل است و به گونه‌ای طراحی شده که زمان ماند (contact time) بیشتری برای آب ایجاد کند. این نوع فیلتر به اختصار CTO نامیده می‌شود که مخفف (chlorine, taste and odor) است. فیلتر مرحله سوم فرایند تصفیه از این نوع است.
• فیلتر کربن کاتالیزر (catalytic carbon)
  در برخی از دستگاه‌های تصفیه آب خانگی به جای فیلتر کربن فعال از فیلتر کربن کاتالیزور استفاده می‌شود. کربن کاتالیزور، کربن فعالی است که برای حذف کلرامین‌ها و سولفید هیدروژن از آب طراحی شده است. کلرامین‌ها به عنوان جایگزین کلر به آب اضافه می‌شوند. آنها از تشکیل تری‌هالومتان‌های (THMs) سرطان زا که نتیجه واکنش کلر با مواد آلی گیاهی است، جلوگیری می‌کنند. سولفید هیدروژن نیز گازی بی‌رنگ با فرمول شیمیایی H2S است که بوی تخم‌مرغ گندیده می‌دهد.

مقایسه فیلتر کربن دانه‌ای و بلوکی

در هر دو فیلتر کربن دانه‌ای (GAC/UDF) و بلوکی (CTO) از کربن خرد شده استفاده شده است، اما ذرات کربن در فیلتر CTO پنج تا بیست برابر کوچکتر از ذرات کذبن در فیلتر GAC/UDF است. در فیلتر کربن دانه‌ای (GAC/UDF) آب به راحتی از لا به لای دانه‌های کربن عبور می‌کند، ولی در فیلتر کربن بلوکی (CTO) آب از منافذ بسیار ریز بستر یک پارچه آن عبور می‌کند. این امر باعث می‌شود تا آب خروجی از فیلتر CTO در مقایسه با فیلتر GAC/UDF، فشار کمتری داشته باشد. همچنین باعث می‌شود فیلتر CTO در مقایسه با فیلتر GAC/UDF، آلاینده‌های بیشتری را جذب کند.

کربن موجود در فیلترهای آب خطرناک است؟

ممکن است عجیب به نظر برسد که از ماده‌ای سیاه رنگ برای تصفیه آب استفاده می‌شود. اگر فیلتر کربن گرانولی (مرحله دوم) دستگاه تصفیه آب را تعویض کرده باشید، احتمالاً متوجه دانه‌های ریز کربن در آب شده‌اید. برای همین توصیه می‌شود که چند لیتر ابتدایی آب را دور بریزید تا ذرات ریز کربن وارد فیلتر مراحل بعد نشود. خبر خوب این است که کربن یک ماده کاملا بی ضرر است. از کربن فعال برای درمان مشکلات گوارشی استفاده می‌شود. با توجه به قابلیت کربن فعال در جذب سموم، در مراکز اورژانسی از آن برای درمان اوردوز و مسمومیت استفاده می‌شود. بنابراین خوردن کربن به شما آسیبی نمی‌رساند.

فیلتر کربن کدام آلاینده‌ها را حذف می‌کند؟

کربن فعال حدود 60 تا 80 نوع ناخالصی را حذف یا کاهش می‌دهد که عدد بسیار چشمگیری است. مزیت اصلی آنها حذف آفت‌کش‌ها است و تنها فیلتری است که قادر به حذف 14 نوع آفت‌کش است. مزیت دیگر آن حذف کلر از آب است. آلاینده‌هایی که کربن فعال از آب آشامیدنی حذف می‌کند عبارتند از:

• مواد شیمیایی آلی مانند کلر
• علف‌کش‌ها و آفت‌کش‌ها
• ترکیبات آلی فرار (volatile organic compounds – VOCs)
• تری‌هالومتان‌ها (trihalomethanes – THMs)
• پاتوژن‌های موجود در آب
• تا حدودی هم فلزات سنگین مانند سرب
• تا حدودی هم گوگرد

برخی آلاینده‌ها از فیلتر کربن عبور می‌کنند مانند:

• مواد معدنی
• نمک‌ها
• فلوراید
• باکتری‌ها و ویروس‌ها
• بخش زیادی از فلزات سنگین

مقایسه فیلتر کربن گرانولی و فیلتر پست کربن

هر دوی این فیلترها از نوع فیلتر کربن گرانولی (GAC) هستند. فیلتر کربن گرانولی در مرحله دوم فرایند تصفیه، کلر و مواد شیمیایی آلی موجود در آب و طعم و بوی نامطلوع آن را از بین می‌برد. فیلتر پست کربن یا فیلتر کربن پسین (post carbon) در مرحله پنجم فرایند تصفیه، هر گونه بوی نامطبوع و مواد شیمیایی آلی به جا مانده از مراحل قبل را از بین می‌برد. فیلتر کربن گرانولی در مرحله دوم را می‌توان فیلتر کربن پیشین (pre carbon) نامید. عبارت‌های pre و post اشاره به قبل و بعد از فیلتر ممبران دارند.

فیلتر مرحله دوم یک فیلتر کربن گرانولی (GAC) استاندارد از نوع T28 است در حالی که فیلتر مرحله پنجم یک فیلتر کربن گرانولی (GAC) کپسولی (inline) از نوع T33 است که اسیدشویی شده و قدرت جذب بالاتری نسبت به T28 دارد.

مقایسه فیلتر کربن و فیلتر رسوب‌گیر

فیلتر کربنی و فیلتر رسوب‌گیر دو وظیفه متفاوت را به دو روش مختلف انجام می‌دهند. فیلتر کربنی از روش جذب برای حذف ترکیبات آلی آب استفاده می‌کند و طعم و بوی آب را عوض می‌کند. فیلتر رسوب‌گیر یک فیلتر مکانیکی است برای جمع‌آوری آلاینده‌های بزرگتر از یک میکرون.

فیلتر کربن روشی مقرون به صرفه برای بهبود ظاهر آب و حذف برخی از آلاینده‌های مضر بدون نیاز به افزودنی‌های شیمیایی است. با این حال، جدا از مواد شیمیایی، قادر به حذف سایر آلاینده‌ها مانند نمک‌ها، مواد معدنی، نیترات، و فلزات سنگین نیست. فیلتر رسوب‌گیر ارزان است و نصب آسان دارد و در حذف ذرات معلق کارامد عمل می‌کند. با این حال، هیچ گونه آلاینده محلول مانند مواد شیمیایی را از بین نمی‌برد و کمکی به بهبود طعم یا بوی آب نمی‌کند.

زمان تعویض فیلتر کربن

برای اطمینان از عملکرد درست فیلتر کربن فعال، باید قبل از اشباع شدن آن را تعویض کنید. فیلتر کربن فعال تنها می‌تواند مقدار معینی از آلاینده‌ها را جذب کند. این آلاینده‌ها به مرور روی سطح فیلتر می‌نشینند و شروع به مسدود کردن منافذ آن می‌کنند. سرانجام فیلتر اشباع می‌شود و آب به سختی از منافذ آن عبور می‌کند. در چنین شرایطی آلاینده‌هایی مانند کلر همراه با آب از فیلتر عبور می‌کنند.

اینکه هر چند وقت یکبار نیاز به تعویض فیلتر کربن دستگاه تصفیه آب خود دارید به عوامل مختلفی از جمله کیفیت فیلتر، میزان ناخالص‌های آب لوله کشی و مصرف روزانه شما بستگی دارد. هرچه حجم آبی که روزانه از فیلتر عبور می‌کند بیشتر باشد، فیلتر سریعتر از ناخالصی‌ها اشباع می‌شود. همچنین هر چه میزان آلاینده‌ها در هر گالن آب بیشتر باشد، جذب بیشتری صورت می‌گیرد و فیلتر زودتر اشباع می‌شود. یک فیلتر با کیفیت دوام بیشتری خواهد داشت. عمر مفید بیشتر فیلترهای کربن بین 6 ماه تا یک سال است. اگر آب تصفیه شده طعم یا بوی نامطبوعی به خود گرفته، وقت تعویض فیلتر کربن دستگاه شما فرا رسیده. کاهش سرعت جریان آب هم نشانه دیگری است.

سوالات متداول

مدت زمان تعویض فیلتر کربن چه قدر است؟

برای اطمینان از عملکرد درست فیلتر کربن فعال، باید قبل از اشباع شدن آن را تعویض کنید. فیلتر کربن فعال تنها می‌تواند مقدار معینی از آلاینده‌ها را جذب کند. سرانجام فیلتر اشباع می‌شود و آب به سختی از منافذ آن عبور می‌کند.

عمر مفید بیشتر فیلترهای کربن بین 6 ماه تا یک سال است. اگر آب تصفیه شده طعم یا بوی نامطبوعی به خود گرفته، وقت تعویض فیلتر کربن دستگاه شما فرا رسیده.

فیلتر کربن کدام آلاینده‌ها را حذف می‌کند؟

کربن فعال حدود 60 تا 80 نوع ناخالصی را حذف یا کاهش می‌دهد که عدد بسیار چشمگیری است. مزیت اصلی آنها حذف آفت‌کش‌ها است و تنها فیلتری است که قادر به حذف 14 نوع آفت‌کش است. مزیت دیگر آن حذف کلر از آب است.