Weltweit werden die Standards für die Wasseraufbereitung immer strenger. Um die strengeren Grenzwerte für Desinfektionsnebenprodukte einzuhalten, haben immer mehr kommunale Wasserversorger ihr Sekundärdesinfektionsmittel von freiem Chlor auf Chloramin umgestellt, eine stabilere Verbindung aus Chlor und Ammoniak. Diese Umstellung löste ein Problem, schuf aber ein neues: Chloramin lässt sich am Verbrauchsort weitaus schwerer entfernen. Herkömmliche Aktivkohle, das Arbeitspferd in unzähligen Filtersystemen, bindet Chloramin nur langsam und unvollständig, sodass Versorgungsunternehmen, Systemintegratoren und industrielle Abnehmer nach einem Filtermedium suchen, das diese Aufgabe zuverlässig bewältigen kann.
Katalytische Aktivkohle ist eine oberflächenmodifizierte Form von Aktivkohle, die die Adsorptionskapazität herkömmlicher Aktivkohle mit einer erhöhten katalytischen Aktivität verbindet, wodurch sie Schadstoffe wie Chloramin und Schwefelwasserstoff chemisch in harmlose Endprodukte zersetzen kann, anstatt sie lediglich an ihrer Oberfläche zu binden.
In den folgenden Abschnitten wird erläutert, was dieses Material katalytisch macht, wie der Modifizierungsprozess abläuft, wie es sich im Vergleich zu herkömmlicher Aktivkohle verhält, welche Schadstoffe es entfernt und wie ein darauf aufbauendes System dimensioniert und gewartet wird.
Was ist katalytische Aktivkohle?
Katalytische Aktivkohle ist Aktivkohle, deren Oberflächenchemie durch ein Hochtemperatur-Gasverfahren modifiziert wurde, wodurch sie nicht nur Schadstoffe adsorbieren, sondern auch als Katalysator wirken kann, der deren chemischen Abbau beschleunigt.
Wie jede Aktivkohle basiert auch katalytische Aktivkohle auf einem porösen Kohlenstoffgerüst. Ein einziges Gramm kann eine innere Oberfläche von etwa 900 bis 1.100 Quadratmetern bieten – ein Netzwerk aus Mikro-, Meso- und Makroporen, das gelöste und gasförmige Verunreinigungen einfängt, wenn Wasser oder Luft hindurchströmt. Rohstoffe wie Kokosnussschalen, Steinkohle und Holz werden zunächst karbonisiert und anschließend mit Dampf oder Kohlendioxid aktiviert, um dieses Porennetzwerk zu öffnen – dabei gelten dieselben Grundprinzipien wie bei allen Aktivkohle Produkte.
Was die katalytische Qualität auszeichnet, ist ein zusätzlicher Herstellungsschritt, der die elektronische Struktur der Kohlenstoffoberfläche verändert. Dieser Schritt erhöht die Dichte der aktiven Stellen entlang der Kanten der graphitischen Grundebenen – also an den Stellen, an denen Reduktions-Oxidations-Reaktionen stattfinden. Das Ergebnis ist ein Medium mit doppelter Funktion. Es adsorbiert nach wie vor freies Chlor, Geschmacks- und Geruchsstoffe, flüchtige organische Verbindungen sowie Desinfektionsnebenprodukte genau wie herkömmlicher Aktivkohle und wandelt gleichzeitig schwer zu entfernende Verunreinigungen wie Monochloramin und gelösten Schwefelwasserstoff in Chlorid, Stickstoff, Sulfat und andere harmlose Verbindungen um. Da die Kohlenstoffoberfläche selbst als Katalysator fungiert, wird sie während des Betriebs nicht verbraucht, was zu einer längeren effektiven Lebensdauer gegenüber den Verunreinigungen führt, für deren Beseitigung sie entwickelt wurde.
Ist katalytischer Kohlenstoff dasselbe wie katalytische Aktivkohle?
Ja. „Katalytische Aktivkohle“ ist lediglich die in der Branche gebräuchliche Kurzbezeichnung für „katalytische Aktivkohle“, und beide Begriffe werden von Herstellern, Ingenieuren und Fachleuten aus dem Bereich der Wasseraufbereitung synonym verwendet. Beide beziehen sich auf dasselbe oberflächenmodifizierte Material, das manchmal auch als „oberflächenverbesserte“ oder „hochaktive“ Aktivkohle bezeichnet wird.
Eine Klarstellung hilft Käufern, kostspielige Verwechslungen zu vermeiden. Katalytische Aktivkohle gehört nicht zur gleichen Produktfamilie wie imprägnierte Aktivkohle. Imprägnierte Aktivkohlen sind an ihren inneren Oberflächen mit zusätzlichen Chemikalien versehen, um bestimmte Gase oder Schwermetalle gezielt zu binden, während die katalytische Aktivität der katalytischen Aktivkohle ausschließlich auf ihrer modifizierten Oberflächenchemie beruht, ohne dass chemische Zusätze zum Einsatz kommen. Bei Trinkwasserprojekten ist diese Unterscheidung von Bedeutung, da sie jegliche Bedenken hinsichtlich des Auslaugens von Zusatzstoffen in das aufbereitete Wasser ausräumt.
Wie wird katalytische Aktivkohle hergestellt?
Katalytische Aktivkohle entsteht aus herkömmlicher Aktivkohle und erhält ihre katalytischen Eigenschaften durch eine zusätzliche Hochtemperaturbehandlung in einer kontrollierten Gasatmosphäre, bei der die funktionellen Gruppen an der Oberfläche verändert werden, ohne dass dem Medium Chemikalien zugesetzt werden.
Die Herstellung durchläuft in den ersten Schritten denselben Prozess wie bei jedem hochwertigen granulierten Aktivkohleprodukt. Kokosnussschalen, einer der am häufigsten verwendeten Rohstoffe für Wasseraufbereitungsqualitäten, werden zunächst in einer sauerstoffarmen Umgebung karbonisiert und anschließend bei etwa 850 bis 1.000 °C dampfaktiviert. Durch die Aktivierung wird der Kohlenstoff teilweise vergasst und das für die Adsorptionskapazität verantwortliche Mikroporen-Netzwerk ausgebildet. Härte, Staubentwicklung und Abriebfestigkeit werden größtenteils in dieser Phase bestimmt, weshalb die Auswahl des Ausgangsmaterials eine entscheidende Qualitätsentscheidung darstellt; Sorten, die auf harten Fruchtschalen basieren, wie beispielsweise Aktivkohle aus Kokosnussschalen werden wegen ihrer geringen Staubentwicklung und ihrer langen Lebensdauer in Rückspülsystemen geschätzt.
Der Prozess der Oberflächenmodifizierung
Nach der Aktivierung durchläuft der Kohlenstoff eine zweite thermische Behandlung, in der Regel bei Temperaturen über 900 °C, in einer kontrollierten Atmosphäre, die Dampf, Kohlendioxid oder ammoniakhaltige Gase enthalten kann. Peer-Review-Forschungsarbeiten zu Modifizierung von Materialien auf Kohlenstoffbasis führt den Leistungsgewinn auf zwei Oberflächenveränderungen zurück, die während dieses Schritts auftreten:
- Saure, sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen an der Oberfläche werden selektiv reduziert.
- Grundlegende Oberflächenoxide und aktive Zentren an den Kanten gewinnen an Bedeutung, was das Elektronentransferverhalten der Kohlenstoffoberfläche verändert.
Durch diese Veränderungen verhält sich die Oberfläche wie eine lokal begrenzte elektrochemische Zelle. Sie nimmt bei Redoxreaktionen mit Schadstoffmolekülen Elektronen auf und gibt diese wieder ab, bleibt dabei jedoch selbst chemisch unverändert. Da es sich um eine Modifikation der Kohlenstoffstruktur selbst und nicht um eine Beschichtung handelt, wird die katalytische Funktion nicht ausgewaschen, abgekratzt oder abgebaut, wie dies bei einer aufgebrachten chemischen Schicht im Laufe der Zeit der Fall sein kann.
Was katalytischer Aktivkohle nicht ist (nicht imprägniert)
Beschaffungsteams verwechseln katalytischen Aktivkohle oft mit chemisch beladenen Medien; daher lohnt es sich, klar zu sagen, was er nicht ist:
- Es ist nicht imprägniert. Im Gegensatz zu anderen Produkten lagern sich auf der Oberfläche weder Kaliumpermanganat noch Silbersalze, Jodverbindungen oder andere Reagenzien ab, imprägnierte Aktivkohle Produkte, die speziell für bestimmte Gas- und Flüssigkeitsanwendungen entwickelt wurden.
- Es wird nicht chemisch gewaschen oder beschichtet, um seine Aktivität zu erzielen. Die katalytischen Zentren sind Teil des Kohlenstoffs selbst.
- Dies lässt sich nicht anhand der Jodzahl bestimmen. Ein Kohlenstoff mit einer sehr hohen Jodzahl kann dennoch eine schwache katalytische Aktivität aufweisen, während eine katalytische Qualität mit mäßiger Jodzahl bei der Chloraminentfernung eine bessere Leistung erbringen kann.
Aus diesem Grund sollten Einkäufer katalytische Qualitäten anhand von Daten zur Peroxidzersetzung und Anwendungsversuchen bewerten und nicht allein anhand von Adsorptionswerten.
Wie funktioniert katalytische Aktivkohle?
Katalytische Aktivkohle wirkt über zwei gleichzeitig ablaufende Mechanismen: die physikalische Adsorption in ihrem Porennetzwerk und die oberflächenvermittelte Katalyse, bei der aktive Zentren Elektronen übertragen, die Schadstoffmoleküle in harmlose Produkte aufspalten.
Adsorption und Katalyse: Der Redox-Mechanismus
Herkömmliche Aktivkohle entfernt freies Chlor und viele organische Verbindungen ausschließlich durch Adsorption. Die Schadstoffmoleküle haften an den Porenwänden, und sobald die verfügbare Oberfläche ausgelastet ist, ist die Kapazität erschöpft und das Filtermedium muss ausgetauscht werden. Katalytische Aktivkohle behält diesen ersten Mechanismus bei und ergänzt ihn um einen zweiten. Bei Monochloramin, der vorherrschenden Chloraminverbindung im Trinkwasser, verläuft der katalytische Prozess an der Oberfläche in zwei Schritten:
- NH₂Cl + H₂O + C* → NH₃ + H⁺ + Cl⁻ + CO*
- NH₂Cl + CO* → N₂ + 2H⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + C*
Dabei steht C* für eine katalytisch aktive Stelle und CO* für ein im ersten Schritt gebildetes Kohlenmonoxid-Zwischenprodukt. Im Ergebnis wird Chloramin hauptsächlich in Stickstoffgas und Chloridionen umgewandelt, die beide in den vorliegenden Konzentrationen unschädlich sind. Da die aktive Stelle im zweiten Schritt regeneriert wird, kann eine einzige Stelle nacheinander viele Chloraminmoleküle zersetzen. Genau dieses regenerative Verhalten ist der Grund dafür, dass katalytischer Aktivkohle bei der Zersetzung von Chloramin eine weitaus längere Lebensdauer hat als herkömmliche Aktivkohle, da gewöhnliche Aktivkohle ihre begrenzten katalytischen Oberflächenstellen schnell erschöpft.
Die gleiche Redox-Logik gilt auch für die Schwefelchemie. Bei Vorhandensein von gelöstem Sauerstoff im Wasser fördert die Oberfläche die Oxidation von gelöstem Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel und Sulfatverbindungen, die dann während der Rückspülung aus dem Filterbett ausgespült werden. Über den Trinkwasserbereich hinaus unterstützen diese Eigenschaften eine breitere Familie von Anwendungen von katalytischem Kohlenstoff sowohl bei der Behandlung in der Flüssigphase als auch in der Gasphase.
Messung der katalytischen Aktivität: Die Peroxidzahl
Der Branchenmaßstab für die katalytische Qualität ist die Peroxidzahl, definiert als die Zeit in Minuten, die eine Kohlenstoffprobe benötigt, um eine festgelegte Menge Wasserstoffperoxid zu zersetzen. Eine schnellere Zersetzung bedeutet eine niedrigere Peroxidzahl und eine höhere katalytische Aktivität, was in direktem Zusammenhang mit der Chloramin-Entfernungsleistung steht.
Vergleichstests verdeutlichen den Unterschied zwischen den verschiedenen Qualitäten. Unter identischen Kontaktbedingungen von 10 Minuten zersetzt Standard-Kokosnussschalen-Aktivkohle etwa 20 Prozent einer konzentrierten Peroxidlösung, während eine modifizierte katalytische Qualität über 95 Prozent erreicht. In Säulentests mit einer 3-ppm-Chloraminlösung versagte Standard-Kohlegranulat nach etwa 10 Minuten, während katalytische Kohle bei gleichem Durchfluss bis zu etwa 50 Minuten durchhielt – eine etwa fünffache Kapazitätssteigerung, die auf die Oberflächenmodifizierung zurückzuführen ist. Käufer, die Angebote einholen, sollten daher bei der Qualifizierung eines neuen Lieferanten neben den Jodzahlen auch Daten zum Peroxidabbau anfordern.
Katalytische Aktivkohle im Vergleich zu herkömmlicher Aktivkohle
Die beiden Materialien weisen dieselbe Grundstruktur und dasselbe Adsorptionsverhalten auf, doch katalytisch aktivierte Kohle bietet zusätzlich eine Oberflächenkatalyse, die bei Chloramin einen Vorteil um eine Größenordnung und bei Schwefelwasserstoff einen deutlichen Vorteil bietet – und das zu einem moderaten Preisaufschlag.
| Parameter | Standard-Aktivkohle | Katalytische Aktivkohle |
| Herstellungsverfahren | Karbonisierung plus Aktivierung mit Dampf oder CO₂ | Wie oben, zusätzlich eine Hochtemperatur-Oberflächenmodifizierung |
| Oberflächenchemie | Gemischte saure und basische Oxide | Vorwiegend basische Oxide, höhere Dichte an aktiven Stellen |
| Entfernungsmechanismus | Nur Adsorption | Adsorption und Katalyse |
| Leistung von Chloramin | Langsam und unvollständig bei den praktischen Kontaktzeiten | Schnelle katalytische Zersetzung |
| Typische EBCT-Werte für Chloramin | 20 bis 30 Minuten, selten praktikabel | 2 bis 5 Minuten |
| Entfernung von freiem Chlor | Hervorragend | Hervorragend |
| Schwefelwasserstoff | Nur in Spuren vorhanden, die Wirkung lässt schnell nach | Höhere Werte bei Vorhandensein von gelöstem Sauerstoff |
| VOC und Adsorption organischer Stoffe | Hervorragend | Äquivalent |
| Chemische Zusatzstoffe | Keine | Keine |
| Relative Kosten | Ausgangswert | Aufschlag, der den zusätzlichen Verarbeitungsschritt widerspiegelt |
Die Tabelle verdeutlicht zudem, warum der Aufpreis in der Regel gerechtfertigt ist. Um die katalytische Leistung bei Chloramin zu erreichen, würde ein herkömmliches Aktivkohlesystem ein unpraktisch großes Bett und eine lange Verweildauer erfordern – und dennoch würde es schnell an seine Grenzen stoßen. Wenn das Wasser nur freies Chlor enthält, herkömmliche granulierte Aktivkohle bleibt die wirtschaftlichste Wahl. Wenn das Zulaufwasser Chloramin enthält – was mittlerweile bei einem Großteil der kommunalen Wasserversorgung der Fall ist – oder wenn der Schwefelgeruch nach der Oxidation weiter beseitigt werden muss, ist katalytische Aktivkohle in der Regel die Option mit den geringsten Gesamtkosten, wenn man die Bettgröße, den Platzbedarf und die Austauschhäufigkeit berücksichtigt.
Welche Schadstoffe entfernt katalytische Aktivkohle?
Zu den am besten dokumentierten Zielstoffen zählen Chloramin, Schwefelwasserstoff und freies Chlor sowie eine breite Palette organischer Schadstoffe, darunter Trihalogenmethane, flüchtige organische Verbindungen, Pestizide und gelöste organische Stoffe.
Entfernung von Chlor und Chloramin
Die Desinfektion mit Chloramin ist mittlerweile weit verbreitet. Laut der US-Umweltschutzbehörde, … Mehr als jeder fünfte Amerikaner trinkt mit Chloraminen behandeltes Wasser, das von den Wasserversorgern eingesetzt wird, da diese Verbindung in den Verteilungsleitungen stabiler ist und weniger regulierte Desinfektionsnebenprodukte erzeugt als freies Chlor. Für Endverbraucher und nachgelagerte Prozesse bringt Chloramin jedoch Beschwerden über Geschmack und Geruch sowie echte Prozessrisiken mit sich. Es passiert Umkehrosmosemembranen und Enthärtungsmedien nahezu unvermindert, lässt sich nicht durch Abkochen entfernen und ist für Dialysepatienten und Fische gefährlich, da es Hämoglobin umwandelt, sobald es über Dialysemembranen oder Kiemengewebe in den Blutkreislauf gelangt. Herkömmliche Aktivkohle reduziert Chloramin vor ihrer Erschöpfung nur teilweise, während katalytische Aktivkohle es kontinuierlich umwandelt. Dies sorgt für einen besseren Geschmack und Geruch, schützt Umkehrosmosemembranen und Ionenaustauscherharze und verringert die Belastung durch stickstoffhaltige Nebenprodukte.
Schwefelwasserstoff und der Geruch nach faulen Eiern
In Brunnenwasser verursacht gelöster Schwefelwasserstoff bereits bei Konzentrationen deutlich unter 1 mg/l den typischen Geruch nach faulen Eiern. Die bewährte Vorgehensweise besteht darin, zunächst eine Oxidation durchzuführen, beispielsweise durch die Zugabe von Wasserstoffperoxid, Luft oder Ozon, um das Sulfid in elementaren Schwefel und oxidierte Schwefelverbindungen umzuwandeln. Katalytische Aktivkohle dient anschließend als Nachbehandlungsstufe: Sie adsorbiert Restgase, katalysiert die weitere Oxidation dort, wo noch gelöster Sauerstoff vorhanden ist, und setzt die angesammelten Oxidationsprodukte während der Rückspülung frei. Normale Aktivkohle kann Spurenkonzentrationen zwar für kurze Zeit maskieren, ihre Kapazität lässt jedoch schnell nach, weshalb Oxidationsfilter bei Schwefelanwendungen fast immer mit einem katalytischen Aktivkohlebett kombiniert werden.
Organische Stoffe und Desinfektionsnebenprodukte
Da katalytische Sorten das vollständige mikroporöse Netzwerk herkömmlicher Kohle beibehalten, zeichnen sie sich zudem durch eine starke Adsorptionsfähigkeit für folgende Stoffe aus:
- Trihalomethane, darunter Chloroform, entstehen, wenn Chlor mit natürlichen organischen Stoffen reagiert
- Flüchtige organische Chemikalien und chlorierte Lösungsmittel
- Pestizid- und Herbizidrückstände
- Geschmacks- und Geruchsstoffe wie Geosmin und Methylisoborneol
- Gelöste organische Verbindungen, die das biologische Nachwachsen in Verteilungssystemen begünstigen
Wichtige technische Daten und Qualitätsparameter
Käufer sollten katalytische Aktivkohle anhand einer Kombination aus Adsorptionswerten, katalytischen Werten, mechanischen Eigenschaften und Trinkwasserzertifizierungen bewerten und nicht anhand eines einzelnen Wertes.
| Parameter | Typischer Wert oder Bereich | Warum das wichtig ist |
| Jodzahl | 900 bis 1.100 mg/g | Gibt das Mikroporenvolumen und die allgemeine Adsorptionskapazität an |
| Innere Oberfläche | Etwa 1.000 bis 1.100 m²/g | Steht im Zusammenhang mit der Adsorptionskinetik und der organischen Kapazität |
| Peroxidzahl | Je niedriger, desto besser – angegeben in Minuten | Direkter Indikator für die katalytische Aktivität und die Chloramin-Leistung |
| Partikelgröße | Typischerweise 8×30 oder 12×40 Maschen | Gleichgewicht zwischen Druckabfall, Kinetik und Rückspülverhalten |
| Kugeldruckhärte | Über 90 Prozent | Beständigkeit gegen Verschleiß und Staubbildung während der Rückspülung |
| Aschegehalt | Niedrig | Weniger auswaschbare anorganische Stoffe und Feinanteile |
| Feuchtigkeit | 5 Prozent oder weniger bei der Verpackung | Vorhersehbares Nettomediengewicht bei Lieferung |
| Scheinbare Dichte | Etwa 0,45 bis 0,55 g/cm³ | Grundlage für die Berechnung des Schiffsvolumens und der Bestellmengen |
| Einhaltung von Standards | AWWA B604; ANSI/NSF 61 | Bestätigt die Eignung für den Kontakt mit Trinkwasser |
Besondere Aufmerksamkeit verdient die Zertifizierung. Da es keine Bundesvorschriften gibt, die sich direkt auf Wasseraufbereitungsmedien für den privaten Gebrauch beziehen, legen freiwillige Normen wie NSF/ANSI 42, 53 und 61 die gesundheitlichen, baulichen und ästhetischen Anforderungen fest, die Anlagen und Komponenten erfüllen müssen, da Die NSF erklärt. Bevor Sie einen Großauftrag erteilen, sollten Sie das Sicherheitsdatenblatt, chargenspezifische Prüfberichte und Daten zur Peroxidzersetzung anfordern und, sofern möglich, einen Pilotversuch mit dem tatsächlichen Speisewasser durchführen, um die Kontaktzeit und die Kapazität zu bestätigen.
Anwendungsbereiche von katalytischer Aktivkohle
Das Unternehmen bedient drei große Märkte: die Wasseraufbereitung in Kommunen und Privathaushalten, die Nachbehandlung von Brunnenwasser sowie eine Reihe industrieller und gewerblicher Prozesse, bei denen eine zuverlässige Kontrolle von Chloramin, Chlor oder Schwefel erforderlich ist.
Wasseraufbereitung für Kommunen und Privathaushalte
An der Eingangsstelle füllt katalytischer Aktivkohlefilter die Rückspültanks für das gesamte Haus, die Chloramin und Chlor aus jedem Wasserhahn entfernen, während er an der Entnahmestelle in Form von Kartuschen und Aktivkohleblöcken zum Einsatz kommt. Zum Schutz der Anlagen wird er vor Umkehrosmosemembranen und Entionisierungsharz eingesetzt, die beide im Laufe der Zeit durch Oxidationsmittel beschädigt werden, und er ist ein standardmäßiger Vorbehandlungsschritt, wenn Wasser mit konstant niedrigem Oxidationsmittelgehalt benötigt wird. Da Chloramin eine Herausforderung darstellt in Trinkwasseraufbereitung Weltweit gesehen ist die Festlegung einer katalytischen Qualität der einfachste Weg, eine Konstruktion zukunftssicher zu gestalten, falls Versorgungsunternehmen zu anderen Desinfektionsmitteln wechseln sollten.
Nachbehandlung von Brunnenwasser
Bei privaten Brunnen wird üblicherweise eine Oxidationsstufe mit einem Aktivkohlefilter kombiniert. Nachdem Schwefelwasserstoff und ausgefälltes Eisen durch eine Behandlung mit Wasserstoffperoxid, Luftinjektion oder Ozon umgewandelt wurden, bildet die katalytische Aktivkohle die letzte Barriere, die oxidierte Schwefelpartikel, Restoxidationsmittel und die organischen Stoffe entfernt, die anhaltende Geschmacksstörungen verursachen. Seine hohe Härte und geringe Staubentwicklung eignen sich für die häufigen Rückspülungen, die diese Betriebszyklen erfordern, und seine katalytische Oberfläche vollendet den Prozess, den die Oxidation in Gang gesetzt hat.
Industrielle und gewerbliche Anwendungen
In der Prozessindustrie wird katalytischer Aktivkohle eingesetzt, wenn Desinfektionsmittelrückstände oder Schwefelverbindungen die Produktqualität oder die Anlagen gefährden:
- Aquakultur und Fischzuchtanlagen, in denen Chloramin bereits in geringen Konzentrationen für Fische giftig ist
- Lebensmittel- und Getränkehersteller, die vor dem Mischen der Zutaten entchlortes Prozesswasser benötigen
- Biogasreinigung, wo Schwefelwasserstoff aus dem Faulgas abgeschieden werden muss, um Motoren, Kessel und Rohrleitungen zu schützen
- Abwasserbehandlung Nachbehandlung, bei der organische Rückstände und Farbstoffe vor der Einleitung oder Wiederverwendung reduziert werden
- Gewerbegebäude und Labore, die stabiles Speisewasser mit geringem Oxidationsmittelgehalt benötigen
In jedem Fall lautet das wirtschaftliche Argument gleich: Die katalytische Oberfläche leistet chemische Arbeit, zu der gewöhnliche Adsorptionsmittel nicht in der Lage sind, sodass kleinere Füllmengen und längere Austauschintervalle den höheren Stückpreis ausgleichen.
Dimensionierung, Installation und Wartung
Die Leistung hängt weniger vom Filtermedium selbst ab als vielmehr davon, dass ihm ausreichend Verweildauer gewährt wird, das Filterbett durch Rückspülung sauber gehalten wird und das Filtermedium auf der Grundlage der Wasserqualitätsdaten und nicht nach einem festen Zeitplan ausgetauscht wird.
Kontaktzeit und Bettenkapazität
Die Verweilzeit, die üblicherweise als „Empty Bed Contact Time“ (EBCT) angegeben wird, ist die mit Abstand wichtigste Auslegungsgröße. Bei der katalytischen Chloramin-Zersetzung werden die angestrebten Reduktionswerte in der Regel bereits bei einer EBCT von 2 bis 5 Minuten erreicht, während ein Standard-Aktivkohlefilter für dieselbe Aufgabe möglicherweise 20 bis 30 Minuten benötigt – eine Zeitspanne, die kein praktisches Gerät für den privaten Gebrauch bereitstellen kann. Die Dimensionierung sollte nach einer einfachen Abfolge erfolgen:
- Ermitteln Sie den stündlichen Spitzenbedarf und nicht nur den durchschnittlichen Tagesdurchfluss.
- Wählen Sie für den maßgeblichen Schadstoff das EBCT-Konzept aus, wobei in der Regel Chloramin ausschlaggebend ist.
- Berechnen Sie das erforderliche Medienvolumen aus dem Spitzenfluss multipliziert mit dem EBCT.
- Vergleichen Sie den Druckabfall mit der gewählten Partikelgröße und passen Sie den Behälter an, nicht die Kontaktzeit.
Zu kleine Filterbetten lassen während der morgendlichen und abendlichen Spitzenzeiten Chloramin durch, selbst wenn das Filtermedium neu ist. Widerstehen Sie daher der Versuchung, den Tank zu verkleinern, um die Anschaffungskosten zu senken.
Rückspülung und Lebensdauer
Regelmäßiges Rückspülen lockert und sortiert das Filterbett neu, setzt eingeschlossene Feststoffe frei, verhindert die Bildung von Kanälen und entfernt die Oxidationsprodukte aus dem Schwefelbetrieb. In richtig dimensionierten Systemen für Privathaushalte hält katalytische Aktivkohle in der Regel 5 bis 10 Jahre, bevor sie ausgetauscht werden muss, wobei hohe Chloramin- oder organische Belastungen dieses Intervall erheblich verkürzen. Ersetzen Sie das Filtermedium, wenn Geschmack oder Geruch wieder auftreten, wenn durch Tests ein Durchbruch von Chloramin oder THM bestätigt wird oder wenn die Rückspülung den Druck und Durchfluss nicht mehr wiederherstellt. Ungebrauchtes Filtermedium ist in versiegelter, trockener Verpackung jahrelang haltbar, sodass Ersatzbestände bedenkenlos bestellt werden können.
Häufig gestellte Fragen
Kann katalytische Aktivkohle regeneriert oder wiederverwendet werden?
Durch eine groß angelegte thermische Reaktivierung lässt sich ein Großteil der Adsorptionskapazität von verbrauchtem Aktivkohle wiederherstellen, doch die feine Oberflächenchemie, die für die katalytische Aktivität sorgt, lässt sich nur schwer vollständig wiederherstellen, und reaktiviertes Material erreicht selten die Chloramin-Leistung von neuem katalytischem Aktivkohle. Für die meisten Wasseraufbereitungsanlagen ist ein planmäßiger Austausch des Filtermediums vorhersehbarer und wirtschaftlicher. Sehr große industrielle Anwender führen die Reaktivierung manchmal in Chargen außerhalb des Standorts durch, sofern Logistik und Menge dies rechtfertigen; der zurückgesandte Aktivkohle sollte jedoch vor der Wiederinbetriebnahme erneut auf Peroxidaktivität geprüft werden.
Entfernt katalytischer Aktivkohle Härte, TDS oder gelöste Mineralien?
Nein. Katalytische Aktivkohle ist ein gezieltes Filtermedium für Oxidationsmittel, Chloramin, Schwefelverbindungen und organische Stoffe. Gelöste ionische Verunreinigungen wie Kalzium, Magnesium, Natrium, Chlorid, Nitrat und Fluorid passieren das Filtermedium im Wesentlichen unverändert, sodass die Wasserhärte und der Gehalt an gelösten Feststoffen unverändert bleiben. Bei Projekten, bei denen eine Reduzierung dieser Stoffe erforderlich ist, sollte katalytische Aktivkohle mit einem Enthärter für die Wasserhärte oder einer Umkehrosmoseanlage für gelöste Feststoffe kombiniert werden, wobei die Aktivkohlestufe zuerst eingesetzt wird, um die nachgeschalteten Anlagen zu schützen.
Sollte der Katalysatorfilter vor oder nach einem Wasserenthärter oder einer Umkehrosmoseanlage installiert werden?
Installieren Sie diese vor beiden. Freies Chlor und Chloramin oxidieren und zersetzen das Ionenaustauscherharz im Laufe der Zeit und verkürzen die Lebensdauer der Umkehrosmosemembranen. Daher verlängert eine katalytische Aktivkohlestufe vor dem Enthärter oder der Umkehrosmoseanlage die Lebensdauer der gesamten Anlage. Diese Reihenfolge verbessert zudem die Wasserqualität an den Anlagen selbst, da die Aktivkohle Geschmack, Geruch und organische Verunreinigungen entfernt, für deren Beseitigung der Enthärter und die Membran nicht ausgelegt sind.