Аквариумные угли и цеолит PRIME (часть 1-ая)

[Pavelm 20]

Активированный уголь Prime

 

 

Нужен или нет активированный уголь в фильтрационных схемах домашних аквариумов, ведутся споры уже много лет. Но на ряду с этим, на протяжении всех этих лет аквариумисты успешно применяют его в своих системах. Так как, вода, прошедшая очистку через активный (активированный) уголь сохраняет все полезные минеральные соли. Развитая пористая структура и высокая сорбционная активность углей способствует эффективной очистке воды от техногенных примесей, запахов и привкусов. Ведь мы живем в век стремительно развивающегося технического прогресса и, соответственно, пожинаем его плоды, в том числе, в виде загрязненного воздуха. А так как вода прекрасно поглощает и растворяет газы, то домашний аквариум достаточно быстро набирает в себя токсины, фенолы и другие ароматические соединения из окружающего воздуха. А активный уголь обладает выраженной способностью извлекать из воды высокотоксичные ксенобиотики, в т.ч. диоксины, бензопирен, полихлорированные и полиароматические углеводороды. Кроме того, активный уголь, отлично сорбирует из воды фенолы, пестициды, нефтепродукты, соединения тяжелых металлов, устраняет неприятные привкусы и запахи. Таким образом, в аквариуме создается экологически чистая и здоровая среда для его обитателей.

Оптовая Компания АКВА ЛОГО рада представить на рынке линейку адсорбентов нового бренда Прайм.

Линейка состоит из угля Prime для пресноводных аквариумов, угля Prime для морских аквариумов и природного цеолита Prime.

 

1. Введение. Общая информация по активным углям.

 

 

Активированный уголь (активный уголь, «карболен») — пористое вещество, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения: древесный уголь, каменноугольный кокс, кокосовый уголь и др. Содержит огромное количество пор и поэтому обладает очень большой удельной поверхностью на единицу массы, вследствие чего обладает высокой адсорбцией. Применяют для очистки, разделения и извлечения различных веществ.

Основным современным способом получения активных углей является активация водяным паром.

Активация водяным паром при температуре 800-950°С представляет собой окисление карбонизованных продуктов до газообразных в соответствии с реакцией:

С + Н₂О → СО + Н₂⁺

или при избытке водяного пара:

С + 2Н₂0 → С0₂ + 2Н₂⁺

В процессе активации развивается необходимая пористость и удельная поверхность, происходит значительное уменьшение массы твердого вещества, именуемое обгаром.

Есть два основных механизма, которыми активизированный углерод удаляет загрязнители из воды: адсорбция и каталитическое сокращение (процесс, заставляющий притягиваться отрицательно заряженные ионы к положительно заряженному активированному углероду). Органические соединения удаляются адсорбцией, а остаточные дезинфицирующие средства, такие как хлор, и хлорамины удаляются каталитическим сокращением.

Пористая структура активных углей характеризуется наличием развитой системы пор, которые классифицируют по размерам на микропоры, мезопоры и макропоры.

Микропоры размер менее 1,6 Нм

Мезопоры 1,6 – 200Нм

Макропоры более 200Нм

 

Микропоры - наиболее мелкая разновидность пор, соизмеримая с размерами адсорбируемых молекул. Удельная поверхность микропор достигает - 800 -1000 м²/г.

Мезопоры - поры, для которых характерно послойное заполнение поверхности адсорбируемыми молекулами, завершающееся их объемным заполнением по механизму капиллярной конденсации. Удельная поверхность мезопор может достигать 100 - 200 м2/г.

Макропоры - самая крупная разновидность пор, удельная поверхность которых обычно не превышает 0,5 - 0,2 м2/г. Макропоры в процессе адсорбции не заполняются, но выполняют роль транспортных каналов для доставки адсорбата к поверхности адсорбирующих пор.

Большая часть углерода предпочтительно адсорбируют маленькие молекулы. Йодный индекс - самый фундаментальный параметр, используемый, чтобы характеризовать активированную углеродистую работу. Йодный индекс - мера уровня активности (более высокое число указывает на более высокую степень активации), часто измеряется в мг/г (типичный диапазон 500-1200 мг/г). Йодный индекс - это также мера содержания микропоры активированного угля (от 0 до 20 Å (ангстрем), или до 2 нм), что эквивалентно площади поверхности углерода между 900 м²/g и 1100 м²/g. Это стандартная мера при использовании активированного угля для очистки веществ в жидкой фазе.

Также с помощью йода измеряют адсорбционную активность углей (измеряется в процентах, %), то есть сколько процентов йода от общего растворенного количества активный уголь адсорбирует из воды. Чем выше процент, тем выше показатель активности угля.

 

2. Уголь Prime для пресноводных аквариумов

 

 

Уголь Prime для пресноводных аквариумов является высокоэффективным адсорбентом. Производится по уникальной технологии из экологически чистой древесины березы под воздействием водяного пара при температуре 800 - 950°С без доступа воздуха с последующим дроблением. Имеет сильно развитую общую пористость, широкий диапазон пор (микро-, мезо-, и макропоры), обеспечивающий высокую эффективную поглощающую способность и значительную величину удельной поглощающей поверхности. Такие характеристики дают возможность эффективного использования угля Prime для очистки жидких сред от широкого спектра примесей (от мелких, соизмеримых с молекулами йода, до молекул жиров , масел, нефтепродуктов, хлорорганических соединений и др.) при высоком ресурсе работы. Характеристики угля Prime для пресноводных аквариумов позволяют использовать его не только в аквариумистике, но и в бытовых угольных фильтрах для очистки питьевой воды, а так же, в ликеро-водочной промышленности для очистки спиртов от излишек сивушных масел и приданию напитку более мягких и "закругленных" ароматов.

Ниже приведена таблица сравнения показателей угля Prime для пресноводных аквариумов и одного из наиболее популярных в аквариумистике древесного угля марки ДАК:

 

 

 

Учитывая показатели по йоду и суммарному объему пор, активированный уголь Prime для пресноводных аквариумов, является одним из наиболее эффективных углей на российском рынке.

Единственный минус этого угля, что из-за высокой пористости, уголь имеет высокую плавучесть, поэтому его использование непосредственно внутри морских аквариумов, например в виде закладки под живые камни или другие декорации, будет вызывать затруднение, так как при большом объеме угля подъемная сила может оказаться больше веса декораций и перевернуть их. Поэтому в морской аквариумистике данный вид угля можно использовать только в виде наполнителя внешних фильтров.

 

3. Гранулированный уголь Prime для морских аквариумов

Уголь Prime для морских аквариумов изготавливается в виде гранул из каменноугольной пыли специальных сортов каменного угля марки Антрацит и связующих веществ методом обработки водяным паром при температуре 850 – 950° C.

 

Благодаря развитой структуре как микро-, так и макропор, гранулированный уголь Prime является тонкопористым углеродным сорбентом с широким диапазоном пор и значительной величиной удельной поглощающей поверхности, характеризуется высокой насыпной плотностью, определяющей повышенные показатели объемов микропор на единицу объема слоя, низкой зольностью и низким содержанием примесей железа, что является важным при использовании поглотителей в жидкой среде. Особого внимания заслуживают высокие прочностные свойства угля. Высокая механическая прочность активированного угля Prime позволяет применять конструкции больших объемов, обеспечивая тем самым высокий ресурс работы.

Уголь Prime можно подвергать термической регенерации с восстановлением первоначальных свойств при минимальных потерях массы, а также допускается его многократная промывка и повторное использование.

В отличие от других активируемых углей, гранулированный уголь Prime для морских аквариумов обладает как фильтрующими так и сорбционными свойствами.

Рекомендуемые области применения гранулированного угля Prime для морских аквариумов:

 

Морские и пресноводные аквариумы;

Хозяйственное и питьевое водоснабжение;

Очистка воды на тепловых и атомных станциях;

Очистка в ликероводочной и пищевой промышленности;

Индивидуальные фильтры для очистки воды в бытовых условиях;

Использование в фильтрах для очистки воздуха;

Очистка любых сточных вод.

Технические характеристики:

Твердость (истираемость) — 90-95%;

Насыпная плотность — 0,75-0,8 г/см. куб;

Влажность — до 5%;

Зольность — до 5%;

— 450-550мг/г;

Адсорбция по метиленовому синему — 170-210мг/г;

Статическая активность по бензолу — 60-70г/дм. куб;

 

 

Технические характеристики гранулированного угля Prime для морских аквариумов:

 

 

 

Гранулированный уголь Prime для морских аквариумов имеет меньшую пористость, по сравнению с углем Prime для пресноводных аквариумов, но благодаря этому он имеет большую плотность, что позволяет его использовать в морской воде, а также обладает большей прочностью к истиранию, что позволяет использовать гранулированный уголь Prime в больших фильтрационных системах, а так же в напорных фильтрах вместо песка. Благодаря уникальной структуре пор, в отличие от других активных углей, гранулированный уголь Prime для морских аквариумов частично восстанавливается после промывки, что позволяет увеличивать срок его эксплуатации в фильтрах с системами обратной промывки.

 

4. Природный цеолит Прайм для пресноводных аквариумов

Природный цеолит относится к алюмосиликатам. Структура этого камня пористая, содержит пустоты, они заняты молекулами воды и ионами крупного размера, которые свободно передвигаются, благодаря чему возникают ионный обмен и обратимая дегидратация. Именно наличие каналов и пустот в структуре природного цеолита позволяет эффективно использовать его в качестве сорбента.

 

Известна высокая ионообменная селективность камня к радиоактивным элементам, способность сорбировать тяжёлые металлы, фенол и др. Способность сорбирования приобретается природными цеолитами после того, как их обезвоживают путём нагревания. Если изменить условия, сорбированные молекулы различных веществ можно легко удалить, а обменные катионы заменить другими. Эта их особенность позволяет использовать данные природные камни в нескольких циклах.

Область применения цеолита исключительно широка

Его могут использовать любые станции водоочистки, в состав которых входят фильтровые сооружения. Загрузка в фильтры природного цеолита вместо кварцевого песка или прочих фильтрующих материалов позволяет улучшить качество воды, подвергшейся очистке, увеличить скорость фильтрования, расходовать меньше воды, необходимой для того, чтобы промыть фильтр. Возможно уменьшение себестоимости воды, так как сокращается количество реагентов для её очистки. Вода избавляется от грязи, бактерий, вредоносных палочек, запаха, железных примесей. Вместе с тем соединения алюминия и железа задерживаются лучше, а мутность воды уменьшается.

Считается, что вода, прошедшая очистку природным цеолитом, становится целебной для человека.

Природный цеолит активно используется в растениеводстве и овощеводстве. Благодаря этому природному камню увеличивается всхожесть семян, ускоряется рост растений, укрепляется их корневая система. Ведь известно, что кристаллическая решётка природного цеолита исключительно богата микроэлементами.

Цеолиты-клиноптилолиты используются для пищевых и медицинских целей. Кристаллы данного вида имеют овальную форму, поэтому безопасны для слизистой кишечника и желудка. Поры цеолита сорбируют аммиак, метан, а также сероводород, но вместе с тем не вступают во взаимодействие с аминокислотами, витаминами, белками и прочими органическими соединениями со сложной структурой.

Широко применяют природный цеолит и в быту, например, для нейтрализации запахов в холодильнике.

И, конечно, цеолиты нашли широкое применение в рыбоводстве.

Цеолиты обладают каркасной структурой, в полостях и каналах которой находятся катионы щелочных и щелочно-земельных металлов и молекулы воды. Уникальные свойства, позволяют использовать их обширную пористость для эффективного поглощения из водных растворов аммонийного азота (NH3+NH4+), нитрит- и нитрат-ионы (NO2-,NO3-).

Действуя как селективный ионообменник, природный цеолит использует весь потенциал своей каркасной структуры, совмещая при очистке воды процессы сорбции и фильтрации.

Насыщенная пористая структура цеолита уже неспособная к ионному обмену может быть регенерирована (освобождена) с практически полным восстановлением его уникальных свойств.

Наиболее эффективным природным цеолитом в процессах водоочистки является Сокирнит. Использование Сокирнита в процессах водоочистки связано с механическим воздействием на зернистую загрузку. В этом отношении наряду с повышенной пористостью клиноптилолит обладает механической прочностью.

 

Эффект, получаемый от смены стандартных фильтрующих загрузок на Сокирнит, показывает качественное улучшение технологических параметров работы фильтров.

При замене кварцевого песка Сокирнитом – увеличение фильтроцикла на 8-16 часов, скорость фильтрования воды через цеолитовый фильтр возрастает до 9-11 м/с, вместо 5-7 м/с песчаного фильтра.

При замене угольно-песачной загрузки — промывка осуществляется в 2 раза реже, объём воды для удаления 95% загрязнений в 1,7 раза меньше, расход воды на промывку на 34% ниже.

Сравнивая биологическую и ионообменную фильтрацию на Сокирните: нитрифицирующие бактерии не могут быстро реагировать на изменения нагрузок и качество воды, в то время как очистка воды с помощью ионного обмена — стабильный и предсказуемый процесс, не требующий длительной подготовки. Сокирнитовый фильтр может быстро вводится в эксплуатацию, при отработке меняться на запасной. Одно из важных преимуществ применения в фильтрах Сокирнитовой загрузки – возможность осуществления ионного обмена в широком интервале температур – от 1 до 40 °С.

Рыбоводные комплексы использующие биологическую очистку, Сокирнит используют в биофильтре в качестве загрузки в фильтрах кипящего слоя.

Сокирнитовое наполнение обладает существенными преимуществами:

· удельный вес легче песка;

· стоимость намного дешевле активированного угля;

· доступность;

· предохраняет биофильтры от резкого повышения нагрузки.

Несколько примеров использования природных цеолитов в качестве наполнителя фильтров:

Использование Сокирнитового фильтра в полузамкнутой циркуляционной системе (источником водоснабжения служил городской водопровод) на рыбной ферме, где выращивали молодь лосося, показало, что Сокирнитовый фильтр работал с 80%-ной эффективностью, а концентрация аммиака в выростных ёмкостях составляла всего 0,002 мг/л. По расчётам специалистов за 7 дней работы в циркуляционной системе было отфильтровано около 790 г аммонийного азота. Экспериментальные данные так же свидетельствовали о том, что за 18 суток содержания в установке общая масса лососей при кормлении гранулированным кормом увеличилась на 68 кг (начальная масса составляла 118 кг).

В Нальчикском племенном форелевом хозяйстве также получены положительные результаты по испытанию установки для инкубации икры форели с использованием Сокирнита. Вода в систему поступала из артезианской скважины.

В качестве сорбента использовали Сокирнит фракции 1-3 мм, которым заполняли колонку 120 мм и длиной 150 см. Скорость циркуляции воды 30 л/ч. Концентрация ионов аммония не превышала 0,15 мг/л, а содержание нитритов и нитратов в воде, в течение всего процесса было соответственно 0,015 и 0,8 – 0,9 мг/л. Результаты испытаний показали, что выход личинок составил 98%, на контроле 85-90%.