Mikä on vedensuodatinpatruuna ja miten se todella toimii vesijohtoveden puhdistamisessa?

Johdanto

Vesijohtovesi kulkee kilometrien pituisten putkien, puhdistuslaitosten ja varastosäiliöiden läpi ennen kuin se saavuttaa lasisi. Kunnallinen vedenkäsittely poistaa monia haitallisia epäpuhtauksia, mutta se ei poista kaikkea. Kloori, lyijy vanhoista viemäriputkista, torjunta-aineet, mikromuovit ja jopa pieniä määriä lääkkeitä voivat jäädä täysin kirkkaalta veteen. Tästä syystä miljoonat kotitaloudet ovat käyttäneet vedensuodatinpatruunoita yksinkertaisena, edullisena ja tehokkaana ratkaisuna.

Mutta jos olet koskaan ostanut vesisuodatinta, olet todennäköisesti hämmentynyt sellaisista termeistä kuin "hiililohko", "mikroniluokitus", "NSF-sertifiointi" ja "vaihtoaikataulu". Mikä tarkalleen on vedensuodatinpatruuna? Miten näennäisen yksinkertainen mustalla hiilellä täytetty sylinteri todella tekee vedestäsi paremman makuisen ja siitä tulee turvallisempaa juotavaa? Ja miksi sinun täytyy vaihtaa se muutaman kuukauden välein sen sijaan, että se vain huuhdettaisiin pois?

Mikä on vedensuodatinpatruuna?

Määritelmä ja perustarkoitus

A veden suodatinpatruuna on vaihdettava, kuluva komponentti, joka sopii vedensuodatusjärjestelmän sisään. Se sisältää yhden tai useamman suodatusaineen, joka on suunniteltu fysikaalisesti vangitsemaan, sitomaan kemiallisesti vesijohtoveden epäpuhtaudet tai hylkimään niitä. Patruuna on minkä tahansa suodatinjärjestelmän aktiivinen osa. Ilman sitä pesualtaan alla oleva suodatin, jääkaapin annostelija tai kannu on vain tyhjä muovikuori.

Toisin kuin pysyvillä suodattimilla, jotka voidaan puhdistaa ja käyttää uudelleen rajoituksetta (kuten jotkut keraamiset tai piimaasuodattimet), useimpien vedensuodatinpatruunoiden käyttöikä on rajallinen. Kun vesi kulkee niiden läpi viikkojen tai kuukausien aikana, suodatinaine kyllästyy vähitellen loukkuun jääneillä epäpuhtauksilla. Lopulta patruuna ei enää voi pitää sisällään enemmän epäpuhtauksia, ja se on hävitettävä ja vaihdettava uuteen. Tämä vaihtoaikataulu vaihtelee tyypillisesti kolmesta kuukaudesta kahteen vuoteen riippuen patruunan tyypistä ja siitä, kuinka paljon vettä kotitaloudesi käyttää.

Yleisimmät vedensuodatinpatruunoiden tyypit

Kaikki vedensuodatinpatruunat eivät ole samanlaisia. Eri materiaalit kohdistuvat erilaisiin epäpuhtauksiin. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tavallisimmista tyypeistä, joita kohtaat ostaessasi suodatinjärjestelmää.

Missä vedensuodatinpatruunoita käytetään?

Olet luultavasti käyttänyt vedensuodatinpatruunaa monta kertaa tietämättäsi. Näitä patruunoita löytyy laajasta valikoimasta tuotteita, mukaan lukien:

• Jääkaapin vesiautomaatit ja jääpalakoneet – Useimmissa Samsungin, LG:n, Whirlpoolin ja GE:n kaltaisten merkkien nykyaikaisissa jääkaapeissa on sisäänrakennettu paikka patentoidulle tai vakiokokoiselle patruunalle.
• Altaan alla olevat suodatusjärjestelmät – Nämä asennetaan tiskialtaan alla olevaan kylmävesilinjaan, ja niissä käytetään yleensä yhtä, kahta tai kolmea patruunaa sarjassa.
• Työtasoon asennettavat painovoimalla toimivat suodattimet – Suositut tuotemerkit, kuten Berkey, Brita ja ZeroWater, käyttävät kasetteja tai levyjä, jotka täytät manuaalisesti.
• Koko talon suodatusjärjestelmät – Asennettu päävesilinjaan, josta vesi tulee kotiisi. Nämä käyttävät usein suuria sedimentti- ja hiilipatruunoita.
• Kannettavat vedensuodattimen kannut ja pullot – Jopa yksinkertaisessa Brita-kannussa on pieni rakeinen aktiivihiilipatruuna.
• Käänteisosmoosijärjestelmät – Nämä monivaiheiset järjestelmät sisältävät sedimentin, hiilen ja erikoistuneen RO-kalvopatruunan.

Jokainen sovellus asettaa patruunalle erilaisia ​​vaatimuksia. Jääkaapin patruunan tulee mahtua pieneen muovikoteloon ja kestää suhteellisen alhaisia ​​virtausnopeuksia. Koko talon patruunan on sitä vastoin käsiteltävä jokainen gallona vettä, jota käytetään suihkussa, pyykinpesussa ja juomisessa samanaikaisesti.

Kuinka vedensuodatinpatruuna todella toimii?

Suodatuksen kolme ydinmekanismia

Vedensuodatinpatruuna ei toimi taikuuden tai sähkön avulla. Sen sijaan se käyttää yhtä tai useampaa kolmesta fysikaalisesta ja kemiallisesta perusprosessista: mekaaninen suodatus, adsorptio ja ioninvaihto. Neljättä prosessia, käänteisosmoosia, käytetään vain erityisjärjestelmissä, mutta se on ymmärtämisen arvoinen, koska se on niin tehokas.

Mekaaninen suodatus (siivilöinti)

Mekaaninen suodatus on yksinkertaisin menetelmä. Patruuna sisältää huokoista materiaalia, jossa on pieniä reikiä. Vesimolekyylit ovat tarpeeksi pieniä kulkeakseen näiden reikien läpi, mutta reiän kokoa suuremmat hiukkaset jäävät fyysisesti loukkuun. Juuri näin seula tai siivilä toimii, vain mikroskooppisessa mittakaavassa.

Reikien koko mitataan mikroneina. Yksi mikroni on metrin miljoonasosa eli noin 0,00004 tuumaa. Vertailun vuoksi: ihmisen hiukset ovat noin 50-70 mikronia paksuja. Tyypillisen sedimenttisuodatinpatruunan huokoskoko on 5–20 mikronia, mikä kerää hiekkaa, ruostehiutaleita ja likaa. Huippuluokan keraamisessa tai ultrasuodatuspatruunassa voi olla jopa 0,2 mikronin huokoset, jotka voivat vangita bakteereja.

Adsorptio (kemiallinen sidos)

Adsorptio on ensisijainen aktiivihiilipatruunoiden käyttämä menetelmä. Samankaltaisesta nimestä huolimatta adsorptio ei ole sama asia kuin absorptio. Imeytyminen tapahtuu, kun aine imeytyy materiaaliin, kuten sieni imee vettä. Adsorptio tapahtuu, kun epäpuhtaudet tarttuvat materiaalin ulkopintaan.

Aktiivihiili on erityisesti käsitelty valtavan sisäpinnan luomiseksi. Yhdellä grammalla aktiivihiiltä voi olla yli 3000 neliömetriä pinta-alaa – suunnilleen puolen jalkapallokentän kokoinen. Kun vesi virtaa tämän pinnan ohi, epäpuhtaudet, kuten kloori, haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) ja torjunta-aineet, houkuttelevat hiiltä ja tarttuvat heikoilla kemiallisilla sidoksilla, joita kutsutaan van der Waalsin voimilla. Tämä prosessi on niin tehokas, että hyvä hiililohkopatruuna voi poistaa yli 95 prosenttia kloorista ja yleisimmistä kemiallisista epäpuhtauksista.

Ioninvaihto

Ioninvaihtopatruunat sisältävät pieniä muovihelmiä (hartsia), jotka on esitäytetty vaarattomilla ioneilla, yleensä natriumilla tai vedyllä. Kun vesi kulkee helmien läpi, vedessä olevat ei-toivotut ionit – kuten kalsium (joka aiheuttaa kovan veden hilsettä), magnesium tai lyijy – vetäytyvät helmiin voimakkaammin kuin natriumionit. Helmet vaihtavat paikkoja: ne vapauttavat natriumia veteen ja tarttuvat kalsiumiin tai lyijyyn.

Tästä syystä ioninvaihtoa käyttävät vedenpehmentimet lisäävät veteen pienen määrän natriumia. Useimmille ihmisille tämä määrä on mitätön verrattuna natriumin saantiin.

Vaiheittaiset vaiheet: mitä tapahtuu tyypillisen aktiivihiilipatruunan sisällä

Käydään nyt läpi varsinaisen vesipisaran matkan siitä hetkestä, kun se tulee tavalliseen jääkaappiin tai pesualtaan alle olevaan aktiivihiilipatruunaan, kunnes se virtaa puhtaana ulos.

Vaihe 1 – Vesi tulee kasetin koteloon

Paineenalainen vesijohtovesi tulee patruunan koteloon tuloaukon kautta. Kotelo on suunniteltu siten, että vesi ei pääse ohittamaan patruunaa. Jos unohdat vaihtaa vanhan patruunan tai asentaa sen väärin, suodattamaton vesi ei joko virtaa ollenkaan tai virtaa patruunan ympäri ja jää käsittelemättä.

Vaihe 2 – Alkuperäinen sedimentin kerääminen

Useimpien laadukkaiden hiililohkopatruunoiden uloin kerros on kuitukangas polypropeenikääre. Tämä kerros toimii esisuodattimena. Sen huokoskoko on suhteellisen suuri, tyypillisesti 20-50 mikronia. Sen tehtävänä on vangita suuria, näkyviä hiukkasia, kuten hiekkajyviä, ruostehiutaleita vanhoista rautaputkista ja vedenlämmittimen säiliöistä irronnutta sedimenttiä. Tämä esisuodatinkerros suojaa sisempää hiililohkoa tukkeutumasta liian nopeasti suurilta roskilta.

Vaihe 3 - Sisäänpääsy hiililohkoon

Kulkiessaan sedimenttikääreen läpi vesi kohtaa itse kiinteän hiililohkon. Hiililohko valmistetaan jauhamalla aktiivihiili hienoksi jauheeksi, sekoittamalla se elintarvikelaatuiseen sideaineeseen ja puristamalla se suuressa paineessa jäykkään, huokoiseen sylinteriin. Tuloksena on materiaali, joka on sekä erittäin adsorboivaa että mekaanisesti riittävän vahvaa kestämään vedenpainetta.

Kun vesi pääsee hiililohkon tuhansiin mikroskooppisiin kanaviin, useita asioita tapahtuu samanaikaisesti:

• Kloori ja kloramiini pelkistyvät kemiallisen reaktion kautta. Kloori muuttuu vaarattomaksi kloridi-ioniksi. Tästä syystä suodatetusta vedestä puuttuu "uima-altaan" maku ja haju.
• Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) kuten bentseeni, tolueeni ja teolliset liuottimet adsorboituvat hiilen pinnalle. Nämä yhdisteet ovat yleisiä teollisuusalueiden tai huoltoasemien lähellä.
• Torjunta- ja rikkakasvien torjunta-aineet maatiloilta tai nurmikoilta valuneet ovat myös adsorboituneita.
• Jotkut raskasmetallit lyijyä ja elohopeaa mukaan lukien, jää loukkuun, jos hiililohko on erityisesti käsitelty patentoidulla sideaineella tai jos kasetissa on lisämateriaalia, kuten KDF.

Vaihe 4 – Kiillotus ja lopullinen suodatus

Korkeammissa patruunoissa, kun vesi poistuu hiililohkosta, se kulkee viimeisen "kiillotuskerroksen" läpi. Tämä voi olla ylimääräinen irtonainen rakeinen aktiivihiili tai hienoverkko. Tarkoituksena on saada kiinni mikroskooppiset hiilen hienojakoiset osat (hiilen pienet hiukkaset, jotka irtoavat valmistuksen aikana) ja tarjota viimeinen mahdollisuus jäljellä olevien maku- tai hajuyhdisteiden adsorptioon.

Vaihe 5 – Kasetista tulee puhdasta vettä

Kun käsitelty vesi on kulkenut patruunan läpi, se poistuu ulostuloaukosta ja kulkee hanaan, jääkaapin annostelijaan tai jääpalakoneeseen. Koko prosessi kestää vain muutaman sekunnin, mutta tuossa lyhyessä ajassa suurin osa kemiallisista epäpuhtauksista, huonoista mauista ja epämiellyttävistä hajuista on poistettu.

Hyödyllinen analogia: Pysäköintihalli

Ajattele aktiivihiilipatruunaa, kuten monikerroksista parkkihallia. Vesi virtaa autotallin läpi kuin moottoritiellä ajavat autot. Autotallin seinät, lattiat ja katot edustavat valtavaa hiilen pinta-alaa. Epäpuhtaudet ovat kuin autoilijat, jotka etsivät parkkipaikkaa. Kun he ajavat läpi, he näkevät avoimia kohtia seinillä ja vetäytyvät sisään (adsorboivat). Kun jokainen pysäköintipaikka on täynnä – jokainen pinta-ala on varattu – autoja ei enää voi pysäköidä. Autotalli on kylläinen. Tästä syystä kasetti on vaihdettava. Kyllästetty hiilipatruuna ei pysty absorboimaan enempää epäpuhtauksia, ja vanhat loukkuun jääneet epäpuhtaudet voivat jopa alkaa huuhtoutua takaisin veteen.

Mitä epäpuhtauksia vedensuodatinpatruuna voi poistaa?

Vastaus riippuu täysin ostamasi kasetin tyypistä. Tavallinen 10 dollarin sedimenttipatruuna poistaa vain suuret hiukkaset. NSF/ANSI-sertifikaateilla varustettu huippuluokan aktiivihiililohko voi poistaa paljon laajemman valikoiman epäpuhtauksia. Alla on erittely epäpuhtausluokkien mukaan.

Epäpuhtaudet poistetaan yleensä laadukkailla hiililohkopatruunoilla

• Kloori ja kloramiini – Lähes kokonaan poistettu. Tämä poistaa kemiallisen maun ja hajun.
• Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) – Mukaan lukien bentseeni, tolueeni, ksyleeni ja teollisuusliuottimet.
• Lyijy – Jos kasetti on NSF/ANSI 53 -sertifioitu lyijyn vähentämiseen. Kaikki hiilipatruunat eivät poista lyijyä.
• Merkurius – Kuten lyijy, vaatii erityissertifikaatin.
• Torjunta- ja rikkakasvien torjunta-aineet – Kuten atratsiini, glyfosaatti ja lindaani.
• Farmaseuttiset tuotteet – Pieniä määriä antibiootteja, hormoneja ja kipulääkkeitä (vaatii NSF/ANSI 401 -sertifikaatin).
• Mikromuovit – Pienennä noin 1 mikroniin tai pienempään.
• Kystat – Kuten esim Giardia lamblia ja Cryptosporidium parvum (vaatii sertifioidun huokoskoon 1 mikronin tai vähemmän).
• Huono maku ja haju – Rikki (mädän munan haju), metallimakuja ja ummehtunutta hajua.

Epäpuhtaudet EIVÄT poistu tavallisilla hiilipatruunoilla

Yhtä tärkeää on tietää, mitä tavallinen hiilipatruuna tekee not poista. Jos vedessäsi on jokin seuraavista ongelmista, tarvitset toisen tyyppisen patruunan, kuten käänteisosmoosin tai tislauksen.

• Liuenneet mineraalit – Kalsium ja magnesium (nämä aiheuttavat kovan veden muodostumista, mutta eivät ole terveydelle haitallisia).
• Fluori – Lisätty moniin kunnallisiin vesihuoltoihin. Vain käänteisosmoosi, aktivoitu alumiinioksidi tai tislaus poistaa fluoria.
• Nitraatit ja nitriitit – Yleistä maatalousalueilla lannoitteiden valumisesta. Vain käänteisosmoosi tai ioninvaihto poistaa nämä.
• Bakteerit ja virukset – Hiili ei poista eläviä mikro-organismeja. Bakteereja varten tarvitset 0,2 mikronin ultrasuodatus-, keraamisen tai UV-suodattimen.
• Liuenneet suolat – Natrium, kloridi ja muut ionit, jotka tekevät vedestä suolaista.

Kuinka kauan vedensuodatinpatruuna kestää?

Elinikä vaihtelee dramaattisesti kolmen tekijän perusteella: patruunan tyyppi, tulevan veden laatu ja kotitalouden vedenkäyttömäärä.

Yleiset elinkaaren ohjeet

Merkkejä siitä, että kasetti on vaihdettava

Vaikka et olisi saavuttanut valmistajan suosittelemaa aikarajaa, tarkkaile näitä varoitusmerkkejä:

1. Hitaampi veden virtaus – Tukkeutunut patruuna rajoittaa veden virtausta. Jos annostelijasi tai hanasi lasin täyttäminen kestää paljon kauemmin, patruuna on todennäköisesti kyllästynyt.
2. Pahan maun tai hajun palautuminen – Jos vesi alkaa taas maistua kloorilta tai haisee ummehtuneelta, hiili ei enää imeydy tehokkaasti.
3. Veden värin tai kirkkauden muutos – Sedimentin läpitunkeutuminen tai hiilen hienojakoisuus vedessä osoittavat, että patruuna on viallinen.
4. Automaattinen merkkivalo – Monissa jääkaapeissa ja huippuluokan pesualtaan alla olevissa järjestelmissä on elektroniset ajastimet tai virtausmittarit, jotka ilmoittavat, kun vaihto on suoritettava.
5. Aika kului – Vaikka käytät hyvin vähän vettä, vaihda hiilipatruunat vähintään 12 kuukauden välein. Ajan myötä loukkuun jääneestä orgaanisesta aineksesta voi tulla bakteerien kasvualusta.

Mitä tapahtuu, jos et vaihda kasettia?

Kylläisen veden suodatinpatruunan vaihtamatta jättäminen on pahempaa kuin suodattimen puuttuminen. Tässä on syy:

• Epäpuhtauksien läpimurto – Kun hiili on täysin kyllästynyt, ylimääräiset epäpuhtaudet kulkevat läpi muuttumattomina. Juot suodattamatonta vettä, mutta uskot sen olevan puhdasta.
• Bakteerien kasvu – Vanhan patruunan sisällä oleva lämmin, kostea, orgaaninen ympäristö on ihanteellinen bakteerien lisääntymiselle. Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että vanhoissa jääkaapin suodattimissa voi olla enemmän bakteereja kuin vesijohtovedessä.
• Paineen lasku – Täysin tukkeutunut patruuna voi vähentää veden virtausta valumaan tai pysäyttää sen kokonaan.
• Hiilihiukkasten vapautuminen – Heikentyvät hiililohkot voivat hajota ja lähettää mustia hiilitäpliä veteen ja mahdollisesti jääkoneeseen.

Usein kysytyt kysymykset (FAQ)

Kysymys 1: Voinko puhdistaa ja käyttää uudelleen vedensuodatinpatruunan sen sijaan, että ostaisin uuden?

Tavallisten aktiivihiili-, sedimentti- ja KDF-patruunoiden osalta vastaus on ei. Näiden patruunoiden pesu tai liottaminen ei poista epäpuhtauksia, jotka ovat jääneet syvälle huokoisen rakenteen sisään. Joitakin keraamisia patruunoita (kuten Doultonin tai Berkeyn patruunoita) voidaan kuitenkin hankaa pehmeällä harjalla juoksevan veden alla pinnan lian poistamiseksi ja käyttää sitten uudelleen useita kertoja, ennen kuin ne on vaihdettava. Tarkista aina valmistajan ohjeet.

Q2: Mistä tiedän, mikä vaihtokasetti ostaa jääkaappiani?

Helpoin tapa on etsiä jääkaapin mallinumero (löytyy yleensä tarrasta jääkaapin oven sisällä tai yksikön takana). Etsi sitten "vesisuodattimen vaihto [mallinumero]". Löydät sekä OEM-kasetteja (alkuperäinen laitevalmistaja) että yhteensopivia kolmannen osapuolen lisävarusteita. Vaihtoehtoisesti poista vanha patruuna ja etsi sen kyljessä painettu osanumero.

Kysymys 3: Ovatko yleiset tai kolmannen osapuolen vedensuodatinpatruunat yhtä hyviä kuin merkkipatruunat?

Jotkut ovat erinomaisia; monet eivät ole. Turvallisin tapa on etsiä kolmannen osapuolen kasetteja, joilla on riippumattomat sertifikaatit Kansainvälinen NSF (NSF/ANSI-standardit 42, 53, 401 tai 372 lyijyttömälle materiaalille). Sertifioimattomat yleiset patruunat voivat väittää olevansa "yhteensopivia", mutta käyttävät usein heikompaa hiiltä, ​​niissä on huonot tiivisteet, jotka vuotavat tai ne eivät itse asiassa poista mainostamansa epäpuhtautta. Jos sopimus näyttää liian halvalta, se todennäköisesti on sitä.

Q4: Korvaako kiehuva vesi suodatinpatruunan tarpeen?

Ei. Keittäminen tappaa bakteerit ja virukset, mutta se ei poista klooria, lyijyä, torjunta-aineita, mikromuovia tai muita kemiallisia epäpuhtauksia. Itse asiassa keittäminen voi väkevöidä joitain epäpuhtauksia, koska vesi haihtuu, kun epäpuhtaudet jäävät. Keittäminen ja suodatus ovat toisiaan täydentäviä menetelmiä, eivät korvaavia menetelmiä.

Q5: Voiko vedensuodatinpatruuna poistaa fluoria vesijohtovedestä?

Tavalliset aktiivihiilipatruunat eivät voi poistaa fluoria. Fluorin poistamiseen tarvitaan jokin seuraavista: käänteisosmoosijärjestelmä (tehokkain), aktivoitu alumiinioksidipatruuna tai tislausyksikkö. Jotkut erityiset painovoimasuodattimet (kuten Berkey PF-2-fluorisuodattimilla) vähentävät myös fluoria, mutta ovat vähemmän yleisiä.

K6: Kuinka säilytän varavesisuodatinpatruunan oikein ennen sen käyttöä?

Säilytä avaamattomat patruunat viileässä, kuivassa paikassa poissa suorasta auringonvalosta ja äärilämpötiloista. Älä säilytä niitä autotallissa tai aitassa, jossa ne voivat jäätyä tai ylikuumentua. Useimpien patruunoiden säilyvyysaika on 2–3 vuotta, jos niitä säilytetään oikein. Kun avaat kasetin, asenna se välittömästi ja käytä se suositellun vaihtoajan kuluessa.

K7: Pitääkö minun todella huuhdella uusi vedensuodatinpatruuna ennen sen käyttöä?

Kyllä, melkein aina. Uudet patruunat sisältävät irtonaisia ​​hiiltä (pientä mustaa pölyä) valmistusprosessista. Jos et huuhtele patruunaa valmistajan ohjeiden mukaisesti, nämä hienot aineet tulevat ulos hanasta tai jääkaapin annostelijasta näyttäen mustilta täpliltä vedessä tai jäässä. Huuhtelu sisältää tyypillisesti 1–5 gallonan vettä juoksemisen järjestelmän läpi ennen normaalia käyttöä.

Q8: Onko pullotettu vesi turvallisempaa kuin patruunan läpi suodatettu vesi?

Ei välttämättä. Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että joissakin maissa pullotettua vettä säännellään vähemmän tiukasti kuin vesijohtovettä. Pullotettu vesi voi myös liuottaa mikromuovia itse pullosta. Oikein huollettu vedensuodatinpatruuna tuottaa vettä, joka on usein puhtaampaa kuin pullotettu vesi murto-osalla hinnasta ja ilman muovijätettä.