Угольные (сорбционные) фильтры широко используются для удаления остаточного хлора, его производных, органических загрязнений, а также повышения органолептических характеристик воды в бытовых и промышленных системах водоподготовки ввиду своей высокой эффективности и простоте использования.
Органические вещества в воде представлены широким спектром соединений, которые имею различное строение и молекулярную массу. Загрязнение воды органическими веществами может носить как природный, так и антропогенный характер. К природным органическим веществам можно отнести гуминовые и фульвокислоты, а так же их соединения, в том числе их комплексы с железом. Антропогенные загрязнители попадают в воду в результате хозяйственной деятельности человека. К ним, например, относятся продукты обработки воды хлорсодержащими препаратами - хлорорганические соединения, являющиеся токсичными и канцерогенными соединениями, а так же загрязнение воды углеводородами и агрохимикатами.
В качестве фильтрующей среды угольных фильтров применяется активированный уголь изготавливаемый из скорлупы кокосового ореха. Данный тип угля имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными берёзовыми углями. Так уголь из скорлупы кокосового ореха имеет большую механическую прочность, высокую пористость и развитую удельную поверхность и соответственно характеризуется высокой сорбционной емкостью. Свойства кокосового угля позволяют осуществлять глубокую очистку воды от широкого спектра примесей.
Принцип работы угольных фильтров основан на явлении адсорбции. Адсорбция – поглощение вещества из среды поверхностным слоем твердого тела. Адсорбционные свойства углей в основном обусловлены микропорами, составляющими примерно 90% всей удельной поверхности активированного угля. Значение удельной поверхности пор у активированных углей может достигать 1500 м2 на 1 грамм угля. На ней и протекают процессы адсорбции, в основе которых лежит взаимодействие энергетически ненасыщенных атомов углерода с молекулами адсорбируемых веществ. Способность к сорбции возрастает с ростом молекулярной массы органических веществ, мицеллярной массы коллоидов и температуры сорбатов. При адсорбции из воды извлекаются в основном молекулы органических веществ, а также коллоидные частицы. Хорошо сорбируются фенолы, полициклические ароматические углеводороды, нефтепродукты, хлор- и фосфорорганические соединения. Активные угли также используются как катализаторы разложения находящихся в воде активного хлора и озона. Эти процессы могут совмещаться с сорбцией из воды органических веществ, повышая ее эффективность. Соли, находящиеся в ионном виде, активированными углями из воды практически не извлекаются.
При использовании угольных фильтров, целесообразно применять в качестве предшествующей им стадии очистки воды осадочные фильтры для предотвращения загрязнения активированного угля механическими примесями. В присутствии механических примесей сорбционная емкость активированного угля резко снижается.
