Aktivkohlefilter
Als Aktivkohlefilter werden Filter bezeichnet, die Aktivkohle enthalten. Derartige Filter werden sowohl für die Behandlung und Reinigung von Gasen wie auch von Flüssigkeiten verwendet.
Zweck ist die Entfernung von störenden Stoffen wie Staub, Schwermetallen oder unerwünschten und zum Teil auch giftigen Chemikalien aus Gasen oder Flüssigkeiten.
Wirkungsweise
Mit der Verwendung von Aktivkohle in einem Filter werden unterschiedliche Aufbereitungsziele ermöglicht. Einerseits werden wie bei Filtern üblich ungelöste mechanische Partikel abfiltriert. Nähere Angaben hierzu sind unter Filter (Fluidtechnik) angeführt.
Da wie unter Aktivkohle beschrieben, alle Aktivkohlen eine sehr große innere Oberfläche besitzen, ist andererseits auch die Entfernung gelöster Partikel über eine Adsorption möglich. Weiterhin reagiert der Kohlenstoff auch als ein Reduktionsmittel und ist für die Entfernung von Oxidationsmitteln wie Ozon und Chlor aus Abluft oder Brauch- und Abwasser geeignet.
Bei der Filterung und Adsorption werden von der Aktivkohle die zu entfernenden Substanzen aufgenommen und in der Kohlenstoffmasse angereichert. Im Gegensatz hierzu wird bei der Reduktion Kohlenstoff zum Teil bis zum Kohlenstoffdioxid oxidiert und damit verbraucht. Die Aktivkohlenmenge wird verringert und muss gelegentlich nachgefüllt werden. Die Reaktionsgleichung für die Entfernung von Ozon lautet:
- $ \mathrm {2\ O_{3}+C\longrightarrow \ 2\ O_{2}+CO_{2}} $
Allerdings kann Aktivkohle auch über katalytische Reaktionen zum Abbau und der Eliminierung von beispielsweise Chloraminen verwendet werden. Hierfür wird in der Literatur folgender Mechanismus angeführt:[1]
- $ \mathrm {\ C+NH_{2}Cl+H_{2}O\longrightarrow \ NH_{3}+HCl+CO} $
- $ \mathrm {\ CO+2\ NH_{2}Cl\longrightarrow \ C+2\ HCl+N_{2}+H_{2}O} $
Durch Filterung aufgenommene Feststoffe erhöhen den Filterwiderstand und müssen mit regelmäßigen Rückspülungen aus dem Filterbett wieder entfernt werden.
Durch Adsorption aufgenommene Substanzen reichern sich in der Kohle an. Je nach Aktivkohlentyp und der Art der adsorbierten Substanzen sind Anreicherungen von 10 bis etwa 20 Gewichtsprozent möglich bevor es zu einem Durchbruch kommt.[2] Erschöpfte Aktivkohle wird ausgetauscht. Die beladenen Massen werden entsorgt oder können aber auch thermisch wieder für eine Weiterverwendung aktiviert werden.
Anwendungsgebiete
In der Industrie werden Aktivkohlefilter zur Reinigung der Luft eingesetzt, um die Belastung für Mitarbeiter zu verringern.
Filter mit dem Filtermedium Aktivkohle werden in der technischen Wasseraufbereitung häufig verwendet. Für die Aufbereitung von Oberflächenwasser mit Verunreinigungen wie Huminsäuren oder Ligninsulfonsäuren werden beispielsweise diese den Ionenaustauschern vorgeschaltet. Die Aktivkohle adsorbiert die Verunreinigungen, die sonst die Ionenaustauschharze in den nachgeschalteten Filtern durch Fouling schädigen würden. Für die Adsorption von Ölspuren in Betriebskondensaten in der Industrie werden ebenfalls Aktivkohlefilter verwendet.
Die Skizze zeigt in vereinfachter Darstellung ein Aktivkohlefilter für körnige Aktivkohle mit den üblichen Anschlußleitungen für die Aufbereitung von verunreinigtem Wasser. In der Trinkwasser- und Abwasseraufbereitung werden sie in der Regel zur adsorptiven Rückhaltung von Geruchs- und Geschmacksstoffen sowie von schädlichen organischen Substanzen wie Halogenkohlenwasserstoffe und Pestizide[3] verwendet.
Aktivkohle kann auch eingesetzt werden als wässrige Suspension mit Pulverkohle, dosiert zum Rohwasser vor einer Filteranlage oder als Bestandteil des Anschwemmmittels für Anschwemmfilter. Eine weitere Möglichkeit ist eine Schicht von Kornkohle, die auf Kies oder einem anderen Filtermaterial aufliegt. Im letzteren Fall werden derartige Filter Schichtbettfilter genannt.
In größeren Anlagen mit Kornkohle ist es aus wirtschaftlichen Gründen sinnvoll, nach Erschöpfung bzw. Beladung die Aktivkohle wieder thermisch für eine Weiterverwendung aufzubereiten.
Die meisten Atemschutzmasken-Filter sind ebenfalls mit Aktivkohle gefüllt.
In Geräten zur Wohnraumbelüftung kann ein Aktivkohlefilter verwendet werden, um Feinstaub aus der Frischluft zu entfernen.
Für Dunstabzugshauben werden Aktivkohlefilter bei Umluftbetrieb zum Ausfiltern der Gerüche angeboten. Allerdings besteht die Problematik, dass das Fett die Poren der Kohle verklebt.
In der Aquaristik wird der Aktivkohlefilter verwendet, um kurzfristig Schadstoffe oder Medikamentenreste aus dem Wasser zu filtern.
In Festplatten werden diese Filter als Staubrückhalt eingesetzt, um im Inneren der Festplatte für den gleichen Druck wie außen sorgen zu können, ohne dass Staub oder anderer Schmutz die rotierenden Scheiben beschädigt.
Als Pfeifenfilter, bei manchen Zigarillos und in Zigarettenfiltern wird Aktivkohle eingesetzt. Durch die porösen Kohlestücke wird der Rauch im Prinzip wie durch ein Labyrinth geführt, wodurch ein großer Teil der schädlichen Stoffe wie Nikotin im Filter zurückbleiben; sie beeinträchtigen leicht den Tabakgeschmack.
Die Industrie-Aktivkohlefilter finden auch beim Anpflanzen verbotener Substanzen, wie zum Beispiel beim Indoor-Growing zur Gewinnung von Marihuana, Anwendung, um den Geruch blühender Hanfpflanzen zu mildern und um ihnen eine stetig frische Luft zu verschaffen.
Einzelnachweise
Weblinks
Commons: Aktivkohlefilter – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien