Filter Karbon Aktif Komersial — Penghilangan Klorin, Rasa, dan Bau

Karbon aktif adalah adsorben berpori yang dibuat dari batu bara, tempurung kelapa, kayu atau kulit biji. Luas permukaan internalnya sangat besar — umumnya 500–1,500 m² per gram — dan molekul terlarut menempel pada permukaan tersebut saat air melewati unggun. Filter karbon komersial menghilangkan klorin bebas, kloramin (lebih lambat), senyawa rasa dan bau, warna, zat humat, beberapa pestisida dan pelarut, serta ozon. Filter ini tidak menghilangkan garam terlarut, kesadahan, nitrat, fluorida atau mikroorganisme.

Filtrasi karbon adalah tahap pemolesan dan perlindungan, bukan pengolahan lengkap. Filter ditempatkan setelah filtrasi pasir karena kekeruhan menutup karbon dan memperpendek umurnya, serta sebelum pelunak air, membran RO atau unit UV karena filter ini menghilangkan oksidator yang merusak peralatan tersebut. Di pabrik air minum, filter memperbaiki rasa dan menghilangkan klorin yang ditambahkan di hulu; pada air proses, filter melindungi membran, resin penukar ion dan permukaan baja tahan karat.

Karbon tidak dirancang sebagai filter partikel. Kekeruhan, karat dan besi yang mengendap menyelimuti butiran dan menyumbat pori, sehingga pada sebagian besar desain filter pasir atau kartrid dipasang sebelum unggun karbon. Karbon juga mendukung pertumbuhan bakteri setelah mengadsorpsi bahan organik, karena itu pencucian balik, desinfeksi dan penghalang di hilir menjadi bagian dari desain air minum.

Karbon aktif granular (GAC) ditempatkan dalam bejana tekan dan air olahan mengalir melaluinya. Ini pilihan standar untuk penghilangan klorin kontinu, pengendalian rasa dan bau, serta pra-perlakuan RO, karena unggun dapat dicuci balik dan karbon dapat diganti terpisah dari bagian lain instalasi. Karbon aktif bubuk (PAC) ditambahkan sebagai sluri ke dalam air, dicampur, lalu dihilangkan kemudian melalui koagulasi, sedimentasi atau filtrasi.

PAC cocok untuk masalah musiman — ledakan alga, kejadian rasa sementara — karena hanya ditambahkan saat diperlukan dan tidak memerlukan bejana. Efisiensinya per kilogram lebih rendah, menghasilkan lumpur dan tidak dapat diregenerasi di lokasi. Kartrid karbon blok adalah opsi ketiga untuk aliran kecil, unit point-of-use dan pemolesan setelah unggun GAC; tidak praktis untuk instalasi besar karena frekuensi penggantian dan penurunan tekanan.

Membran RO poliamida diserang oleh klorin bebas dan oksidator lain. Kerusakannya tidak dapat dipulihkan: penolakan garam turun dan elemen harus diganti. Sebagian besar produsen membran menetapkan maksimum 0.1 ppm klorin bebas di saluran masuk, dan banyak yang menetapkan nol. Filter karbon di depan RO menghilangkan klorin dari air PDAM; dosis natrium bisulfit adalah alternatif bila karbon tidak praktis atau bila kloramin ada dalam konsentrasi tinggi.

Karbon juga melindungi RO dari fouling organik. Asam humat, minyak dan sebagian surfaktan teradsorpsi pada permukaan membran dan menaikkan tekanan diferensial; menghilangkannya di hulu menurunkan SDI dan memperpanjang interval pencucian. Setelah karbon harus ada filter kartrid 5 µm untuk menangkap serbuk karbon. Pantau klorin bebas atau ORP setelah unggun karbon, bukan sebelumnya, dan ganti karbon saat breakthrough, bukan hanya berdasarkan tanggal tetap.

Unggun karbon bekerja pada rentang pH lebar tetapi mengadsorpsi paling efektif pada pH mendekati netral; pH sangat tinggi atau rendah mengubah muatan permukaan karbon dan bentuk kimia kontaminan. Suhu air memengaruhi kinetika, dan air dingin memerlukan waktu kontak lebih lama. Kekeruhan harus rendah — filter pasir atau kartrid di depan karbon adalah standar — karena partikel menyelimuti karbon dan menjadi sumber makanan bagi bakteri. Bejana baja tahan karat atau FRP digunakan, dengan lapisan penopang kerikil dan sistem distribusi yang mencegah aliran beralur.

Rancang bejana untuk laju aliran pencucian balik, bukan hanya laju aliran operasi, dan sisakan ruang bebas yang cukup untuk pemuaian unggun. Sediakan kran sampel sebelum dan sesudah unggun, pengukur tekanan diferensial dan drainase yang sesuai untuk pencucian balik. Untuk pra-perlakuan RO, saluran keluar karbon harus dipantau terus-menerus untuk klorin bebas atau ORP, dengan alarm dan penghentian otomatis bila setpoint terlampaui.