Большинство из нас пользуется фильтрами для воды — в виде кувшинов или стационарными, — но плохо представляет себе, что именно удаляют из воды эти устройства. Мы слышали, что фильтры содержат активированный уголь. Как он работает? А вот еще на этикетке обещают удаление свинца и меди с помощью неких «ионообменных смол». Для чего нужны эти смолы? И как фильтру удается удалять вредные вещества и сохранять полезные — такие, например, как соединения фтора?
Фильтром называют прибор, который очищает воду от механических частиц, убирает привкусы, запахи, токсичные вещества и патогенные микроорганизмы. Другими словами, он делает воду безопасной.
Какие же «плохие вещества» могут загрязнять воду? В их числе — промышленные и сельскохозяйственные химикаты; хлор и его побочные продукты; ионы металлов; наконец, цисты, то есть устойчивые к хлору крошечные капсулы таких простейших паразитов, как криптоспоридия и лямблии. Такие паразиты могут вызывать спазмы в желудке, диарею, а также более серьезные симптомы у людей с ослабленной иммунной системой.
Размер цист криптоспоридии и лямблии обычно больше 1 микрона, так что любой фильтр с отверстиями меньше микрона легко их отсеивает. Но не во всех фильтрующих устройствах размер отверстий позволяет это сделать, поэтому, если вы беспокоитесь относительно возможного присутствия цист в воде, уточните, гарантирует ли производитель данного прибора удаление такого загрязнения.
Розничные модели водяных фильтров — которые могут быть как фильтрами-кувшинами, так и фильтрами в виде насадок на водопроводные краны или магистральные линии водоснабжения, — устраняют загрязняющие вещества тремя способами: с помощью активированного угля, ионообменных смол или же фильтров тонкой очистки.
Активированный уголь
Основным рабочим элементом большинства водяных фильтров является активированный древесный уголь; этот материал отлично поглощает химические вещества вообще и газы (в том числе хлор) в частности. Древесный уголь производится благодаря нагреванию органического сырья (обычно дерева) в присутствии ограниченного объема воздуха, так что дерево превращается в пористый углеродный материал, но при этом не сгорает.
В зависимости от технологических особенностей процесса производства древесный уголь может иметь огромное количество внутренних микроскопических поверхностей; так, 30 г так называемого активированного древесного угля — лучшие его виды производятся из скорлупы кокосового ореха — может вместить в себя около 200 м2 поверхности. Эта поверхность отлично подходит для того, чтобы улавливать блуждающие молекулы или примеси в воде или воздухе, поскольку они надежно прилипают к ней.
Активированный уголь используют для адсорбции (поглощения) цветных примесей из растворов сахара и для адсорбции отравляющих газов в противогазах. Кстати, обратите внимание: именно адсорбция, слово пишется через «д» — то есть прилипание отдельных молекул к поверхности. Не следует путать с абсорбцией — это слово пишется через «б» и обозначает полное поглощение какого-либо вещества; например, губка абсорбирует воду. В водяных фильтрах древесный уголь устраняет хлор и другие придающие запах газы, а также целый ряд химических веществ, таких как гербициды и пестициды.
Ионообменные смолы
А теперь несколько слов об ионообменных смолах. Это небольшие гранулы, похожие на пластик, которые убирают различные металлы, например свинец, медь, ртуть, цинк и кадмий. Конечно же, все эти металлы присутствуют в воде не в виде осколков, а в форме ионов.
Когда химическое соединение металлов растворяется в воде, то металл присутствует в растворе в форме ионов, то есть положительно заряженных атомов. Мы не можем просто извлечь эти ионы из воды с помощью древесного угля (к примеру), потому что в природе обычно все находится в нейтральном (уравновешенном) состоянии, а удаление положительно заряженных частиц создаст избыток отрицательно заряженных частиц, и баланс нарушится — не говоря уж о том, что этот процесс энергозатратен.
Мы можем сделать вот что: заменить эти ионы на другие, более безвредные — ионы натрия или водорода. Вот в чем суть действия ионообменных смол. Они содержат ионы натрия или водорода, которые способны поменяться местами с ионами металла в воде, и таким образом металлы эффективно «попадают в ловушку» в этих смолах. Смола (так же, как и древесный уголь) в конце концов полностью заполняется загрязнениями и подлежит замене. Продолжительность работы картриджа зависит от того, насколько загрязнена ваша вода. Если вода жесткая, то вам придется заменить картридж раньше.
В большинстве домашних фильтров для воды есть и активированный уголь, и ионообменные смолы — обычно в составе единого картриджа. Таким образом, эти фильтры устраняют металлы и другие химические вещества, но не обязательно убирают цисты; как уже упоминалось, имеет смысл проверить инструкцию, прилагающуюся к фильтру, и убедиться, что данный фильтр действительно гарантирует очистку от цист.
Устраняют ли фильтры фтористые соединения? Конечно, нет. Соединения фтора имеют отрицательно заряженный ион, а не положительно заряженный. Так что ионообменная смола его «игнорирует», ведь она меняет только положительно заряженные ионы. Впрочем, новый картридж действительно удаляет из первых литра-двух воды фтористые соединения — предположительно, за счет адсорбции древесным углем. После этого фильтр уже никак не воздействует на фтористые соединения в воде.
