Сорбенты в аквариуме (активированный уголь, цеолит). Интервью И.А.Зайцевой

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Предлагаю Вашему вниманию развернутое интервью И.А.Зайцевой по применению сорбентов (активированный уголь, цеолит) в аквариумистике (мы ее знаем под ником Селитра), которое она дала в скайпе российскому аквариумисту Александру Полимонову. Очень рекомендую потратить полтора часа и посмотреть весь ролик.
...

...

[Селитра Селитра Свой на форуме]

Юра, спасибо.
Если у кого-то будут вопросы - отвечу в этой теме

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

У меня есть вопрос, Ир. Я химик маленький, но в твоем списке (когда ты перечисляла то что выводит уголь) не было того что я по-дилетантски называю белками и продуктами распада белков. Уголь это берет?

[Селитра Селитра Свой на форуме]

Я говорила о поглощении высокомолекулярной органики. Наименований этих соединений сотни тысяч. Я же не могу все перечислить. Белки относятся именно к высокомолекулярным соединениям

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Спасибо. Я просто этот вопрос решил уточнить как для себя, так и для других аквариумистов. чтоб было понятнее, что уголь "перехватывает" в т. ч. и то что мы на сленге называем "органикой", уменьшая количества "сырья" для возникновения азотистых.
А еще вопрос. Больная тема :hi_hi_hi: Для подачи калия я использую сульфат калия. Технический (в основном, садовые удобрения). Насколько мне удалось узнать, в техническом сульфате калия основного вещества около 70%. остальные 30% не регламентируются. После того, как раствор постоит неделю-две, в нем выпадает какой-то осадок в виде "соплей". Если же свежеприготовленный раствор пропустить через уголь, то осадок не выпадает. Меня в данном случае интересует, не выводит ли уголь из раствора сам сульфат калия. Ну и попутно, не выводит ли он из раствора монофосфат калия, если ему такую же процедуру проводить?

[Селитра Селитра Свой на форуме]

Сульфат, как и фосфат калия - минеральные соединения и к органике не имеют никакого отношения. А потому углем не задерживаются. Что из примесей находится в составе соли - остается только гадать. Но я не экстрасенс и не атомно-абсорбционный спектрофотометр

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Что из примесей находится в составе соли - остается только гадать.

Ну, меня это тоже не интересует- мне надо чтоб то что мне надо в растворе оставалось.

Добавлено спустя 1 минуту 58 секунд:
Еще насчет цеолита уточни пожалуйста.
Я понял, что он по большей части работает не столько как сорбент, сколько как ион-обменник. Правильно я понял? Если да, то что он как ион-обменник забирает и на что меняет?

[Селитра Селитра Свой на форуме]

Правильно. Изначально у природного цеолита (Клиноптилолита или Сокирнита) в узлах матрицы кальций-натрий-калий. Вот они замещаются в основном катионами аммиака-аммония. Синтетические цеолиты разработаны для извлечения примесей из газовых смесей и в воде не работают

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Вот они замещаются в основном катионами аммиака-аммония.

Т.е. аммиак/аммоний выводится, а в воду попадает калий-кальций-натрий? Я правильно понял?
Ну, попутно, еще по цеолиту спрошу. В ролике прозвучала фраза, которую я не совсем понял. Что-то типа того, что цеолит выводит аммиак/аммоний, но (и дальше я не понял)- то ли он нитрит и нитрат не трогает, то ли наоборот даже повышает. Проясни плиз.

[Селитра Селитра Свой на форуме]

Т.е. аммиак/аммоний выводится, а в воду попадает калий-кальций-натрий? Я правильно понял?

Правильно

то ли он нитрит и нитрат не трогает, то ли наоборот даже повышает. Проясни плиз.

Материалы исследований загрузок Клиноптилолита в фильтр для оччистки сточных вод, которые я использовала, говорят

Фильтрующая загрузка Клиноптилолит представляет собой природный цеолит. Цеолиты демонстрируют сорбционную способность по отношению к тяжелым металлам (свинец, кадмий, др.), барию, фенолу, азоту аммонийному, нитратам и нитритам. Применение Клиноптилолита. Клиноптилолит эффективен в качестве фильтрующего материала при доочистке сточных вод от веществ азотной группы

Возможно, я с перепугу не точно выразила свою мысль

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

:ya_hoo_oo: А то я уже думал, что у меня "повылазило" :-) Моя "лаборатория" хоть и ограничивается аквариумными тестами, но очень настойчиво говорит, что нитрит уходит. НитрАт тоже, но я это списывал на уменьшение количества аммиака и нитрита- "сырья" для появления нитрата.
А ты не подскажешь- в процессе длительного лежания в фильтре, цеолит меняет цвет- темнеет. Связано ли это как-то с уменьшением его ресурса и если да, то можно ли по цвету ориентироваться насколько он еще пригоден?

[Селитра Селитра Свой на форуме]

НитрАт тоже, но я это списывал на уменьшение количества аммиака и нитрита- "сырья" для появления нитрата.

Есть и такой момент

А ты не подскажешь- в процессе длительного лежания в фильтре, цеолит меняет цвет- темнеет. Связано ли это как-то с уменьшением его ресурса и если да, то можно ли по цвету ориентироваться насколько он еще пригоден?

Темнеть он может и от накопления продуктов жизнедеятельности бактерий и оседания детрита. А вот пригодность я бы определяла по тестам. Ну, хотя бы, коагулянтом

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Вернемся к углю)) Ты когда-то говорила (если я ничего не путаю), что уголь перед применением хорошо бы обдать кипятком. Это так? Что это дает?

[Селитра Селитра Свой на форуме]

Это дает:
1. Смывание угольной пыли
2. Активацию угольной закладки. Он быстрее начнет работу. ОН и без этого начнет работать, но с небольшой задержкой и поначалу будет немного пылить

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Следующий вопрос. Собственно не вопрос- лично мне все ясно, а просто хочется, чтоб Змия это еще раз вслух прошипела.
Отработанные уголь и цеолит сами могут при каких-нибудь обстоятельствах отдать в аквариум то что они накопили?

[Селитра Селитра Свой на форуме]

Шшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшш
Чтобы поставить жирную точку в этом вопросе, приведу ссылки на схемы регенерации угля и цеолита. А вы думайте, сможете ли их обеспечить в домашних условиях - только при них эти наполнители могут отдать то, что накопили
Цеолит:

Регенерацию проводили по схеме: обратная промывка 5 – 7 минут (скорость 10 – 12 м/ч), выдерживание в 2,5% растворе NaCl в течении 60 минут, обратная промывка 10 – 15 минут (скорость 10 – 12 м/ч).
Следующий фильтроцикл показал, что концентрация аммония на выходе составляет: min 0,29 (при изначальном NH4+ - 1,8 мг/л) и max 0,96 (при изначальном NH4+ - 2,5 мг/л). Вследствие этого фильтроцикл был сокращен на один день и выведен на регенерацию с применением уже 3% раствора NaCl и выдерживанием в течение 1,5 часов. В результате было отмечено повышение качества очистки воды и снижение max концентрации NH4+ , которая на выходе составила 0,6 мг/л.
Постепенное повышение концентрации NaCl в регенерационном растворе в последующих фильтроциклах до 8% при сохранении времени контакта 1,5ч давало незначительное снижение аммонийного азота в воде на выходе.
Для повышения степени регенерации Сокирнитовой загрузки в регенерационный раствор NaCl дополнительно ввели 0,2% NaOH.
После двух регенераций с добавлением NaOH наблюдалось стабильное снижение NH4+ . В итоге, после 3 – ей регенерации концентрация аммонийного азота на выходе составила 0,1 мг/л. Причём данная концентрация являлась неизменной при изначальной концентрации NH4+ и в 1,5 и в 2,5 мг/л.

Уголь:

Регенерация
Так как адсорбция - обратимый процесс и не изменяет поверхностный или химический состав активированного угля, загрязнители могут быть удалены из активного угля посредством десорбции (выделение адсорбированных веществ). Сила Ван-дер-Вальса, которая является главной движущей силой в адсорбции, ослабляется, поэтому для того, чтобы загрязнитель мог быть удален с поверхности угля, применяются три технических метода:
• Метод температурных колебаний: эффект силы Ван-дер-Вальса уменьшается, при увеличении температуры. Температура увеличивается за счет горячего потока азота или увеличения давления пара при температуре 110-160 °C.
• Метод колебания давления: при уменьшении парциального давления, эффект силы Ван-Дер-Вальса уменьшается.
• Экстракция - десорбция в жидких фазах. Адсорбированные вещества удаляются химически.
Все эти методы имеют неудобства, так как адсорбированные вещества не могут быть полностью удалены с поверхности угля. Значительное количество загрязнителя остается в порах активированного угля. При использовании паровой регенерации, 1/3 часть всех адсорбированных веществ, все еще остается в активированном угле.
Под химической регенерацией понимают обработку сорбента жидкими или газообразными органическими или неорганическими реагентами при температуре, как правило, не выше 100 °С. Химически регенерируют как углеродные, так и не углеродные сорбенты. В результате этой обработки сорбат либо десорбируется без изменений, либо десорбируются продукты его взаимодействия с регенерирующим агентом. Химическая регенерация часто протекает непосредственно в адсорбционном аппарате. Большинство методов химической регенерации узко специализированы для сорбатов определенного типа.
Низкотемпературная термическая регенерация - это обработка сорбента паром или газом при 100-400 °С. Процедура эта достаточно проста и во многих случаях ее ведут непосредственно в адсорберах. Водяной пар вследствие высокой энтальпии чаще других используют для низкотемпературной термической регенерации. Он безопасен и доступен в производстве.
Химическая регенерация и низкотемпературная термическая регенерация не обеспечивает полного восстановления адсорбционных углей. Термическая регенерация процесс весьма сложный, многостадийный, затрагивающий не только сорбат, но и сам сорбент. Термическая регенерация приближена к технологии получения активных углей. При карбонизации сорбатов различного типа на угле большая часть примесей разлагается при 200-350 °С, а при 400 °С обычно разрушается около половины всего адсорбата. CO, CO2, CH4 - основные продукты разложения органического сорбата выделяются при нагревании до 350 - 600°С. В теории стоимость такой регенерации составляет 50 % стоимости нового активного угля. Это говорит о необходимости продолжения поиска и разработки новых высокоэффективных методов регенерации сорбентов.
Реактивация - полная регенерация активированного углерода посредством пара при температуре 600 °C. Загрязнитель сжигается при этой температуре, не сжигая уголь. Это возможно из-за низкой концентрации кислорода и присутствия значительного количества пара. Водяной пар выборочно реагирует с адсорбированной органикой, проявляющей высокую реактивность в воде при этих высоких температурах, при этом происходит полное сгорание. Однако при этом нельзя избежать минимального сгорания угля. Эта потеря должна быть компенсирована новым углем. После реактивации часто происходит так, что активированный уголь показывает большую внутреннюю поверхностную и более высокую реактивность, чем оригинальный уголь. Эти факты обусловлены формированием дополнительных пор и коксуемых загрязнителей в активированном угле. Структура пор также изменяется – происходит их увеличение.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Давно мучаюсь вопросом. Например, в фильтре уголь и/или цеолит. А мне припекло воспользоваться коагулянтом. Как они сочетаются? Не забьет коагулянт их? После промывки оживут, или нужно менять?

[Селитра Селитра Свой на форуме]

И уголь и цеолит обладают развитой пористой структурой. Уголь сорбирует за счет микро- мезо- и макропор. Естественно, коагулянт их тут же запечатает. О регенерации сказано выше. Да и зачем применять и коагулянт и сорбент одновременно, если у них одинаковые задачи?

[Metal Metal Старейшина]

Я говорила о поглощении высокомолекулярной органики. Наименований этих соединений сотни тысяч. Я же не могу все перечислить. Белки относятся именно к высокомолекулярным соединениям

Раз все так просто, что уголь уголь поглощает белки, тогда зачем в морской аквариум ставят пенник?

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Рискну предположить, что пенник и в пресный ставили бы, если б он в нем работал.