Miten aktiivihiili puhdistaa vettä?

Sille, jotka eivät ole vielä nähneet aktiivihiilen tekevän taikojaan, kannattaa kokeilla tätä: Täytä ensin kaksi purkkia vedellä. Lisää molempiin purkkeihin elintarvikeväriä ja sekoita seokset huolellisesti. Lisää seuraavaksi toiseen purkkiin 2-3 lusikallista (tai enemmän purkin koosta riippuen) jauhettua puuhiiltä. Anna purkkien olla vähintään kaksi päivää.

Tulos? 2-3 päivän kuluttua huomaat, että puuhiilellä täytetty purkki on lähes yhtä läpinäkyvä kuin se oli ensimmäisen vaiheen jälkeen. Näyttäisi siltä, että hiili on imenyt itseensä elintarvikeväriä ja siten ”puhdistanut” vettä. Miten puuhiili kuitenkin saavuttaa tämän?

Aktiivihiili

Ensinnäkin puuhiili ei ime, vaan adsorboi epäpuhtauksia. Siinä on ratkaiseva ero. Kun absorptio on prosessi, jossa aineet liukenevat tai imuroituvat absorboivan aineen tilavuuteen, adsorptio on prosessi, jossa aineet vain tarttuvat adsorbentin pintaan. Ne eivät imeydy sisään, vaan jäävät kiinni ja rajoittuvat adsorbentin pintaan. Sienet imevät, puuhiili ja geeli adsorboivat.

Puuhiilen kykyä puhdistaa aineita on raportoitu hyödynnettävän jo useita vuosituhansia sitten, kun egyptiläiset käyttivät sitä tiettyjen ei-toivottujen elementtien poistamiseen pronssinvalmistusprosessissa.

Syy siihen, miksi puuhiili on niin merkittävä adsorbentti, on sen hämmästyttävän huokoinen pinta. Sen miljardeja hiiliatomeja erottavat toisistaan miljoonat huokoset. Periaatteessa sillä on suuri pinta-ala, jolla se voi vangita ja varastoida epäpuhtauksia. Sen huokoisuudesta voidaan tehdä vieläkin vaikuttavampi ja pinnasta erittäin suuri käsittelemällä sitä hapella. Tuloksena syntyvä hiili tunnetaan nimellä aktiivihiili, jota vedenpuhdistimesi käyttää veden puhdistamiseen.

Vedenpuhdistimet koostuvat aktiivihiilipedistä, jonka läpi saastunut vesi kulkee puhdistuakseen epäpuhtauksistaan. Wikipedian mukaan yhden gramman aktiivihiilipedin pinta-ala on yli 32 000 neliöjalkaa. Lusikallinen aktiivihiiltä vastaa arviolta jalkapallokentän pinta-alaa! Vaikuttavista kyvyistään huolimatta puhdistuksen määrä kuitenkin vaihtelee sen mukaan, kuinka nopeasti aktiivihiili altistuu vedelle. Mitä hitaammin vesi kulkee aktiivihiilipedin läpi, sitä kauemmin se altistuu epäpuhtauksille.

Kemiallinen adsorptio ja vetovoima

Aktiivihiili poistaa kaasuista tai nesteistä epäpuhtauksia, jotka eivät välttämättä ole vaarallisia epäpuhtauksia, vaan voivat olla myös haju- tai väriaineita, joko kemiallisella adsorptiolla tai kemiallisella vetovoimalla. Ei, nämä kaksi eivät ole sama asia.

Aine adsorboituu kemiallisesti, kun se kulkiessaan hiilen pinnan ohi kiinnittyy siihen jäätyään kiinni johonkin sen miljoonista huokosista. Aineet, jotka ovat alttiimpia jäämään tällä tavoin kiinni, ovat orgaanisia tai hiilipohjaisia yhdisteitä. Toisaalta aine vetää kemiallisesti puoleensa, kun aktiivihiilen positiiviset ionit houkuttelevat sen negatiivisia ioneja. Aineet, jotka ovat alttiimpia vetäytymään tällä tavoin, ovat epäorgaanisia yhdisteitä, erityisesti klooripohjaisia yhdisteitä.

Olisi virhe uskoa, että vedenpuhdistimet ovat voittamattomia ja että niihin sijoitettu aktiivihiili kykenee adsorboimaan kaiken, mitä siihen heitetään. On olemassa tiettyjä yhdisteitä, joille vetovoima on yhdentekevä; ne kulkevat sängyn läpi täysin adsorboimatta. Näitä ovat esimerkiksi mineraalit, nitraatit, natrium ja tietyt muut liuenneet epäorgaaniset yhdisteet.

Viimeiseksi, aktiivihiiltä ei hyödynnetä vain vedenpuhdistimissa, vaan myös kahvinkeittimissä, kemikaalien käsittelylaitteissa, kasvovoiteissa, akvaarioissa, ja jopa savukkeissa. Se saa kaasunaamarin toimimaan. On kuitenkin ehdottomasti muistettava, että hiili muuttuu jonkin ajan kuluttua arvottomaksi. Kun kaikki sen huokoset ovat täyttyneet epäpuhtauksista, se puhdistaa nesteet ja kaasut yhtä tehokkaasti kuin pikkukivi. Tällöin täytetty hiili on korvattava uudella, täyttymättömällä hiilellä.