Фильтры для очистки воды

Воду из-под крана пить нельзя, минерализованный бутилированный дистиллят в чем-то лучше (чище), в чем-то хуже (меньше полезных солей и микроэлементов) водопроводной воды, о «поддельной» воде и думать не хочется.
Возникает вопрос: нельзя ли глубоко очистить воду из-под крана иным, чем «обратный осмос», методом?
До недавнего времени лучшим сорбентом для очистки питьевой воды являлся активированный уголь, в том числе лучший из промышленно производимых — американский гранулированный активированный кокосовый уголь (ГАУ).
Уголь, безусловно, очищает воду от широкого класса примесей, однако его сорбирующая (очищающая) способность и ресурс довольно невелики. В рекламе некоторых известных фильтров указывается, что угольный фильтр способен в 100 раз уменьшить содержание в воде органических примесей, а на самом деле, новый угольный фильтр способен уменьшить содержание такого рода примесей только в два раза. Мельчайшую ржавчину (коллоидное трехвалентное железо) и остаточный алюминий активированный уголь не удаляет, но об этом производители умалчивают.
Старый, долго используемый, угольный фильтр не только не очищает, он начинает загрязнять воду. Так происходит потому, что из угольной массы начинает вымываться ранее скопившаяся в ней грязь.
Уголь обладает еще одной неприятной особенностью — в нем хорошо размножаются бактерии. Именно поэтому производители угольных фильтров рекомендуют хранить продукцию в холодильнике до начала пользования.
Небольшие сорбционная способность и ресурс угольных фильтров, а так же тот факт, что некоторые примеси (гуминовые кислоты, коллоидные взвеси) уголь почти не сорбирует, не позволяют при помощи угля производить глубокую очистку природной воды.
Получается парадоксальная ситуация: водопроводная вода подвергается тщательной очистке, на рынке – изобилие  разного рода фильтров, разливанное  море бутилированной воды, а проблема чистой питьевой воды сегодня стоит как никогда остро: согласно медицинской статистике, 77,5% всех заболеваний вызваны неудовлетворительным состоянием воды, которую мы пьем. . .


Как известно, углерод является одним из самых распространённых элементов на Земле. Уголь, УСВР и алмаз – всё это один и тот же химический элемент: углерод. Различия между ними определяются их принципиально иной внутренней структурой. Перестраивая внутреннюю структуру, из одной модификации углерода можно получить другую. Если к частице графита применить давление в 80 тысяч атмосфер и нагреть её до температуры в 1600° С, то атомы углерода перестроятся из графитовой гексагональной плоскостной структуры в кубическую алмазную, т.е. мы получим настоящий алмаз. И наоборот, если нагреть в вакууме алмаз до температуры 1600°С, то он превратится в кусочек обыкновенного графита.
УСВР по своим свойствам так же резко отличается от графита, как графит — от алмаза. Суть открытия академика РАЕН В.И.Петрика — получение углерода с принципиально новой внутренней структурой. Международной ассоциацией авторов научных открытий на основании результатов научной экспертизы заявки на открытие № А-191 от 3 января 2001 года подтверждено установление научного открытия «Явление образования наноструктурных углеродных комплексов» (автор открытия — В.И.Петрик, диплом №163).



Строение графита очень похоже на обыкновенную книгу, только страницами в данном случае будут графены – углеродные нанослои, толщина каждого из которых составляет около 10 -9 метра.
Графены имеют гексагональную структуру: атомы углерода в графенах расположены в виде шестиугольников (гексагоналов). Связи между графенами — слабые: когда мы пишем карандашом, эти связи разрываются: кусочки грифеля остаются на бумаге.
Связи между атомами в гексагоналах — сильные. Физики долгое время не верили, что эти межатомарные или, как их называют, ковалентные связи, В.И. Петрику удалось разорвать: считалось, что они могут быть разорваны только в эпицентре ядерного взрыва.
Что же сделал академик В.И. Петрик? Он из обычного углерода, того самого, что является самым распространенным на Земле химическим элементом, синтезировал химическое соединение, способное к взрывообразному разложению. Это соединение после смачивания способно проникать в межслоевые пространства графита (СУС) и находиться в таком состоянии сколь угодно долго, никак себя не проявляя. Однако при взрыве критического количества молекул этого соединения начинается цепная реакция. Запустить ее можно различными видами воздействия: механическим (ударом), химическим, путем нагревания до 150-200°С и даже направленным мощным звуком. При каждом взрыве заложенной молекулы от общей массы графита (СУС) отделяется ОДИН атомарный углеродный слой — графен.
Выглядит этот процесс фантастически: в результате неуправляемой холодной цепной реакции происходит радикальная деструкция СУС, и объем графита увеличивается в 500 раз. При этом кусок графита превращается в легчайший чёрный пух, содержащий до 20% наноструктур.
Представим себе, что мы оторвали от книги страницу и оставили ее в сухом месте. Спустя некоторое время высыхающая страница свернется в наиболее энергетически удобную для нее форму — форму трубки. Точно то же самое происходит и с графеном, отделенным от общей графитовой структуры — он сворачивается в нанотрубку. Взрывы молекул химического соединения приводит к тому, что графит «распушается», увеличиваясь в 500 раз в объёме).





В 1985 году американские ученые под руководством Р.Смолли в спектрах паров углерода обнаружили чёткие пики, соответствующие кластерам (скоплениям), состоящим из 60 атомов углерода. Дальнейшие исследования показали, что эти кластеры в действительности являются особыми молекулами, которые были названы фуллеренами в честь американского архитектора Ричарда Фуллера, впервые построившего геодезический купол, состоящий из шести- и пятиугольников.
Открытие новой формы углерода было удостоено Нобелевской премии, а удивительные химические и физические свойства фуллеренов вызвали не стихающий и по сегодняшний день «фуллереновый бум».
В процессе изучения свойств фуллеренов были открыты углеродные наноструктуры: спустя шесть лет после открытия фуллеренов японский ученый Иджима, исследуя осадки, образующиеся на катоде при испарении углерода в электрической дуге, обнаружил новые углеродные каркасные формы — нанотрубки. Открытие было настолько значимым, что Иджима до сих пор остаётся одним из наиболее цитируемых специалистов в области физики материалов. Именно это открытие дало старт к изучению наномира.
До сих пор нанотрубки получали так же, как их получил Иджима: конденсация паров углерода при дуговом или лазерном испарении в присутствии катализатора приводит к образованию каркасных углеродных структур, свернутых в один или несколько углеродных слоев.
В зависимости от чистоты, нанотрубки, полученные этим или другими известными методами, стоят от $300 до $1000 за 1 грамм. Обладая уникальными электрическими, химическими и механическими свойствами, нанотрубки создали целые направления в материаловедении, наноэлектронике, прикладной химии:
§ Нанотрубка в 50-100 тысяч раз тоньше человеческого волоса.
§ Расчеты показывают, что канат из нанотрубок, протянутый от Земли до Луны, мог бы обеспечить прочностные характеристики для того, чтобы его использовать в качестве кабеля пассажирского лифта.
§ Кабель от Земли до Луны из одиночной нанотрубки можно намотать на маковое зернышко!
Однако при вышеуказанной стоимости нанотрубок, возможность, скажем, производства бронежилетов весом в десяток грамм, кажется бесперспективной. Именно поэтому такое значение имеет описанный выше принципиально новый способ производства наноуглеродных структур, разработанный В.И.Петриком. Только этот способ на сегодняшний день по ценовым и количественным характеристикам является промышленным.


УСВР химически инертна, электропроводна, гидрофобна, устойчива к агрессивным средам, экологически чиста. Содержание углерода не менее 99,4%, насыпная плотность — 0,01-0,001 г/см3 (в зависимости от способа изготовления). Диапазон рабочих температур: от -60°С до +3000°С. Возврат присоединённого вещества до 98%.

Определяемые компоненты	Кратность очистки (УСВР)
Нефтепродукты   и   эфирорастворимые                                      вещества	1000
Взвешенные частицы	100
Фосфаты	35
Медь	30
Сульфиды	6
Ванадий	5
Хром (+б)	5
Фториды	5
Железо	3
Нитраты	3
Аммоний	2-3
Марганец	2
ТОЛЩИНА ФИЛЬТРУЮЩЕГО СЛОЯ СОРБЕНТОВ — 10 см

УСВР не вступает в химические реакции с сорбируемыми веществами: в отфильтрованной воде не может быть никаких веществ, которых не было изначально. В ней может в незначительных количествах содержаться сама УСВР, которую не удержали прокладки (это не страшно, т. к. УСВР можно принимать внутрь организма), не до конца сорбированные примеси, но никаких веществ, образовавшихся в результате химической реакции УСВР, быть не может. Связь УСВР и сорбируемых примесей достаточно прочная для того, чтобы их задержать в массе УСВР, но при этом достаточно слабая, чтобы при определенных условиях отделить примеси от УСВР. Так, например, УСВР, поглотившая нефть из нефтесодержащей воды (1 г УСВР поглощает примерно 80 г нефти), может быть регенерирована простым отжимом (пресс, центрифуга и др.). После отжима УСВР на 30-40% теряет сорбирующую способность (часть нефти останется в массе УСВР), но способна «работать» и дальше.
В 2004 году лаборатория Sierra Analytical Labs, Inc. (США, Калифорния) провела сравнительный анализ сорбционной ёмкости УСВР и лучшего вида кокосового гранулированного активированного угля (ГАУ) из активированных углей, представленных на американском рынке.

Вещество	Сорбционная ёмкость 1 г УСВР	Сорбционная ёмкость 5 г активированного угля
Ацетонитрил	32,1	1,22
Бензол	31,63	1,36
Хлороформ	24,55	1,32
Сырая нефть*	74,51	0,95
Дихлорметан	32,76	1,02
Дизельное топливо	36,65	1,11
Бензин	29,76	1,4
Гексан	27,54	1,31
Изопропиловый спирт	22,79	1,06
Керосин	40,16	1,12
Неорганические спирты	29,21	0,94
Лигроин (гарное масло)	24,14	1,01
Азотнаякислота	51,33	1,04
Фосфорная кислота	60,28	1,16
Серная кислота	36,54	1,09
Тетрахлорэтан	38,22	1,41
Толуол	34,89	0,95
Скипидар	26,68	0,89
Ксилол	38,61	0,97
* Сорбционная ёмкость зависит от вязкости вещества.

Из приведенной таблицы видно, что 1 г УСВР превосходит 1 г ГАУ по сорбционной ёмкости в среднем в 100–300 раз!


При смачивании УСВР образует массу, в которой, как в паутине,  запутываются даже самые мелкие взвеси. Это означает, что масса УСВР толщиной в несколько сантиметров работает не только как сорбент, но и как фильтр: УСВР работает подобно мембранным бытовым фильтрам, но намного эффективнее! Дело в том, что мембраны удерживают примеси только одной или несколькими плоскостями, а УСВР – всем своим  объёмом.
Мембранные фильтры быстро засоряются и требуют не только регулярной промывки (ясно, что система обратной промывки резко удорожает очистку воды), но и замены картриджей значительно чаще, чем УСВР-фильтры, которые к тому же не требуют никакой промывки.



В фильтрах УСВР позволяет очищать воду от микроорганизмов: бактерий и вирусов. Микроорганизмы не могут плавать в воде свободно, им обязательно нужно «сесть» на микроплотик — какую-нибудь мелкую взвесь. Поскольку УСВР удерживает любые, даже самые мелкие взвеси, то вместе с ними удерживаются и любые микроорганизмы: они остаются в толще УСВР, а вода очищается от любых бактерий и вирусов. Однако, микроорганизмы, находящиеся в разветвлённой структуре УСВР, могут продолжать размножаться. Поэтому для того, чтобы микроорганизмы не размножались в толще УСВР, следует применить те или иные меры, например, в УСВР-фильтрах для питьевой воды УСВР серебрят.
Посеребрённая УСВР обладает огромным преимуществом по сравнению с иными посеребрёнными сорбентами не только в эффективности защиты от бактерий и вирусов, но и в том, что ионы серебра практически не вымываются в отфильтрованную воду. Это и понятно: серебро, как и любая другая примесь, удерживается в массе УСВР. Через уголь мельчайшие частички серебра пройдут в отфильтрованную воду, что негативно скажется на качестве воды, а через УСВР — нет.


УСВР в качестве и сорбента, и фильтра многократно превосходит все существующие мировые разработки в области водоочистки.
При однократной фильтрации питьевой воды мутность уменьшается в 25-60 раз, количество взвешенных частиц — в 10-30 раз, достигается высокая степень удаления сульфатов, сульфидов, фторидов, хлоридов, нитритов, аммонийного азота, железа, цинка, меди, алюминия, марганца, свинца, молибдена, свободного хлора.
Ни один в мире фильтр не в состоянии полностью очистить воду от гумуса. УСВР-фильтр способен болотную (гумусовую) воду сделать питьевой. При очистке УСВР-фильтрами промышленных стоков было установлено, что они поглощают нефтепродукты и эфирорастворимые вещества до уровней ниже, чем уровень ПДК (кратность очистки более 1000). УСВР хорошо очищает воду от нерастворённых примесей и плохо — от растворённых. Если бы УСВР хорошо удаляла из воды и истинные растворы, то её нельзя было бы использовать для очистки питьевой воды: в результате получился бы дистиллят. А в воде, прошедшей УСВР-фильтрацию, сохраняются натуральные соли и микроэлементы.
Вещества, растворенные в воде, УСВР-фильтр обычно пропускает (это свойство фильтра не распространяется на растворённые в воде крупные молекулы органики). Но в воде есть и вредные растворённые примеси. Для того чтобы очистить воду от них, следует перед пропусканием воды через УСВР-фильтр перевести эти примеси в нерастворённую форму. Например, для понижения содержания в воде солей кальция и магния (жёсткости), а также двухвалентного железа, можно предварительно использовать фильтр с ионо-обменными смолами, как это делается во всём мире.


УСВР-фильтры обеспечивают принципиально новый уровень водоочистки, при котором вода становится не только кристально чистой, но и приобретает целебные свойства.
· Исследования, проведенные учёными Военно-медицинской академии (СПб), института Скорой помощи им. Джанелидзе (СПб), ФГУП «Центр экстремальной медицины (Москва), показали, что УСВР оказывает лечебное воздействие при нанесении на раны, ожоги, тропические язвы. Ранозаживляющий эффект порошка УСВР приводит к значительному снижению летальных исходов, к сокращению сроков острого воспаления, к созданию раневой среды, неблагоприятной для активной вегетации микробной флоры.
· В Российском кардиологическом центре Министерства здравоохранения РФ были проведены испытания сорбционных свойств УСВР в процессе очистки плазмы крови. Установлена эффективность УСВР в сорбировании из плазмы мочевой кислоты (уровень снижения показателей — более 50%). Отмечена тенденция к снижению уровня креатинина (метаболита азотистого обмена).
Есть все основания полагать, и исследования в этом направлении продолжаются, что аналогичное воздействие оказывает и вода, прошедшая через УСВР-фильтр:
· Специальные исследования, проведенные в Санкт-Петербургском научно-исследовательском институтефизической культуры, показали, что вода, получаемая путем УСВР-фильтрации из обыкновенной водопроводной воды, приобретает новые для водопроводной и бутилированной воды свойства: повышать работоспособность, способствовать процессам эффективного восстановления энергетики организма после физических нагрузок, повышать его иммунитет.
· Люди, систематически принимающие обычную водопроводную воду после УСВР–фильтрации, практически перестают болеть гриппом и другими инфекционными заболеваниями (следствие повышения иммунитета), у них нормализуется давление. У некоторых людей улучшается слух и зрение.
· Букет цветов в УСВР–отфильтрованной воде стоит в несколько раз дольше, чем в любой другой воде.
· Если кошке или собаке предложить на выбор несколько чашек, в которые налита водопроводная, любая бутилированная и УСВР–вода, то оно безошибочно выберет последнюю. Чашки можно поменять, налив, например, УСВР–воду в ту чашку, где раньше была бутилированная вода, но результат не изменится: животное вновь и вновь выбирает УСВР–воду.
· Известно, что аквариумную воду надо менять раз в 7–14 дней (зависит от объёма аквариума). Для этого водопроводную воду нужно отстаивать несколько дней в отдельной ёмкости. Замечено, что аквариумные рыбы (и маленькие, и большие) замечательно себя чувствуют в воде, отфильтрованной через УСВР (отстаивать ее для этого не требуется), и менять воду можно в 2 раза реже!



Хорошо известен факт повышенной биологической активности талой воды. Изучение её структуры позволило учёным РАН сформулировать гипотезу — строение молекулы талой воды максимально приближено к гармоническому треугольнику «золотой пропорции» с валентным углом альфа = 108° и соотношением длин связей 0,618.
Экспериментально доказано, что УСВР структурирует воду, придавая ей свойства талой воды, что и объясняет её биологическую активность. Поразительно, но УСВР–фильтрованная вода имеет молекулу с углом альфа равным именно 108°!
Видимо, поэтому вода после УСВР–фильтрации приобретает характерный голубой цвет (даже если исходная была жёлтой и ржавой). Именно такой цвет у талой воды чистых горных ледников. (Заметим при этом, что дистиллированная вода бесцветна.)


§ Министерством природных ресурсов Российской Федерации в качестве материала для очистки окружающей среды от углеводородных загрязнений и в системах питьевого водоснабжения (приказ № 550 от 02.09.2002 г.)
§ Российским морским регистром судоходства, рекомендовавшим применение УСВР в той или иной области
§ Минздравом Российской Федерации
§ ФГУ ВНИИ противопожарной обороны МЧС РФ
§ Минобороны Российской Федерации
§ Росавиакосмосом Российской Федерации.
В 2000 году, в соответствии с решением руководства Войск радиационной, химической и биологической защиты Министерства обороны Российской Федерации, были проведены научные исследования возможности использования УСВР при обеспечении безопасности процессов уничтожения химического оружия. Заключение ведущих специалистов в этой области гласит:
Адсорбционная способность углеродной смеси высокой реакционной способности превосходит аналогичный показатель используемого в противогазах лучшего угля-катализатора КТ-1:
•по иприту — более чем в 20 раз
•по зарину, зоману и люизиту — более чем в 25 раз
•по V-газам — более чем в 45 раз

Материал УСВР легко регенерируется и не требует утилизации в обычном понимании, поскольку, после многократного использования, может прессоваться в брикеты и сжигаться как высококалорийное топливо, соответствующее, по теплотворной способности, лучшим образцам каменного угля.

На УСВР имеется санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.01.16.216.П.045976.06.07 от 22.06.2007; сертификат соответствия № РОСС RU.АИ18.Н23025 от 05.07.2007 позволяющее использовать УСВР в качестве загрузки как фильтров для очистки (доочистки) питьевой воды, так и фильтров для очистки промышленных стоков.

Очень важно подчеркнуть, что УСВР-фильтры могут очищать и горячую воду. Активированный уголь горячую воду вообще не чистит, и в этом смысле УСВР вообще вне конкуренции!