وجود کلر و مواد شیمیایی در آب می تواند منجر به وجود مشکلاتی شود که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- ریزش و شکنندگی مو: کلر روغنهای طبیعی مو را از بین برده و باعث خشکی، کدر شدن و ریزش مو میشود.
- پیری زودرس و خشکی پوست: تماس مداوم با کلر (بهویژه هنگام استحمام) باعث بروز اگزما، خارش و از بین رفتن خاصیت ارتجاعی پوست میشود.
- تشکیل تریهالومتانها (THMs): زمانی که کلر با مواد آلی آب واکنش میدهد، مواد سرطانزایی به نام تریهالومتان تولید میشود که جذب آنها در طولانیمدت خطرناک است.
- مشکلات تنفسی: استنشاق بخارات کلر در حمام میتواند باعث تحریک ریهها، سرفه و تشدید علائم آسم شود.
- طعم و بوی ناخوشایند: کلر، مواد آلی و گازهای محلول در آب باعث ایجاد طعم و بوی ناخوشایند در زمان مصرف آب می شوند.
یکی از بهترین روش های حذف کلر و مواد آلی از آب، استفاده از کربن فعال (Activated Carbon) در سیستم تصفیه آب است.
کربن فعال معمولاً از پایه موادی مانند زغال سنگ، چوب و یا موادی مانند پوسته نارگیل تولید شده و سپس طی فرآیندی با در معرض قرار گرفتن در برابر اکسیژن، بخار و یا دی اکسید کربن اصطلاحاً "فعال" می شوند.
کربن فعال به دلیل برخورداری از جذب سطحی بالا می تواند در فرآیندهای مختلف تصفیه آب مورد استفاده قرار گیرد. هر گرم کربن فعال، از سطح تماسی بین 500 تا 1500 مترمربع با مواد دیگر برخوردار بوده و بطور متوسط توانایی حذف حدود 0.1 گرم از آلاینده ها را از آب دارد.
از مهمترین موارد کاربرد کربن فعال در تصفیه آب می توان به موارد زیر اشاره نمود:
یکی از پر کاربردترین استفاده های کربن فعال، حذف "کلر" از آب است. این موضوع مخصوصاً بعد از کلرزنی آب در مصارف بهداشتی و همچنین در پیش تصفیه سیستم های تصفیه آب اسمز معکوس (RO) از اهمیت بالایی برخوردار است.
حذف کلر از آب توسط کربن فعال، بوسیله اکسید شدن کربن توسط کلر طبق واکنش زیر انجام می شود:
Cl2 + H2O + C* => 2HCl + C*O
که در آن C نشاندهنده کربن و C*O نشاندهنده کربن اکسیده شده هستند.
واکنش فوق خیلی سریع و فوری انجام شده و کلر باقیمانده خروجی فرآیند معمولاً کمتر از 0.05ppm خواهد بود.
از کربن فعال برای حذف کلرآمین آب هم می توان استفاده کرد. البته زمان واکنش و حذف کلرآمین از آب توسط کربن فعال بسیار آهسته تر از حذف کلر است. حذف کلرآمین از آب توسط کربن فعال در واکنش اکسیداسیون دو مرحله ای زیر انجام می گیرد:
NH2Cl + H2O + C+ => NH3 + HCl + C*O
2NH2Cl + C*O => N2 + 2HCl + H2O + C*
طبق واکنش های فوق، در فرآیند حذف کلرامین توسط کربن فعال، مقداری آمونیاک تولید می شود.
مواد آلی محلول در آب که معمولاً با شاخص TOC اندازه گیری می شود، با مکانیزم جذب سطحی (adsorption) توسط کربن فعال از آب حذف می شوند. از آنجاییکه سطح کربن فعال، آب گریز (hydrophobic) و روغن دوست (oleophilic) است، مواد آلی را خیلی خوب به خود جذب می کند.
ظرفیت جذب مواد آلی توسط کربن فعال به عوامل مختلفی از جمله دما، pH، نوع و غلظت مواد آلی بستگی دارد. لذا پیش بینی دقیقی نمی توان داشت. اما بطور متوسط بین 25% تا 80% مواد آلی توسط کربن فعال از آب حذف می شوند.
فیلترهای کربن کارتریجی در دو نوع فیلترهای کربن فعال گرانول (GAC) و کربن فعال بلاک (CTO) که در داخل محفظه فیلتر (هوزینگ) معمولاً به ترتیب در مراحل دوم و سوم تصفیه قرار می گیرند.
فیلترهای کربن گرانول، حاوی کربن فعال بصورت دانه های گرانول بوده و برای حذف کلر، کلرامین، مواد آلی و طعم و بوی نامناسب از آب مورد استفاده قرار می گیرند.
معمولاًٌ این فیلترها پس از فیلتر الیافی در مراحل بعدی دستگاه های پیش تصفیه دو و یا سه مرحله ای قرار می گیرند.
زمان تعویض این فیلترها به میزان کلر و مواد آلی و همچنین حجم آب عبوری بستگی دارد. اما توصیه می شود که نهایتاً پس از سه ماه تعویض شوند.
فیلترهای کربن بلاک، از کربن فعال و بصورت قالبی تولید می شوند.
این فیلترها هم مانند فیلترهای کربن گرانول، برای حذف کلر، کلرامین، مواد آلی و طعم و بوی نامناسب از آب مورد استفاده قرار می گیرند.
مزیت این فیلتر نسبت که فیلتر کربن گرانول، عبور یکنواخت آب از کل سطح کربن فعال است که البته موجب کمی افت فشار بیشتر نسبت به فیلتر کربن گرانول می شود.
زمان تعویض این فیلترها به میزان کلر و مواد آلی و همچنین حجم آب عبوری بستگی دارد. اما توصیه می شود که نهایتاً پس از سه ماه تعویض شوند.
این فیلترها در حجم و ظرفیت جذب بالا مورد استفاده قرار گرفته و پس از مدتی با استفاده از شیر کنترلی بالای فیلتر بک واش می شوند و به این ترتیب مدت زیادی می توانند مورد استفاده قرار گیرند.
