|
Węgiel aktywny Kupując nowy
filtr, często znajdujemy w zestawie woreczek z czarnymi, brudzącymi
ziarenkami – węglem aktywnym. W Polsce stosowanie tego materiału do
filtracji wody w akwariach nie jest specjalnie popularne. Za Oceanem
używany jest powszechnie jako jedno z wypełnień filtrów przez większość
akwarystów. Okazuje się, że ten ciekawy materiał może przydać się do
czegoś więcej niż tylko do usuwania z wody resztek leków i innych
preparatów chemicznych.
Węgiel aktywny jest adsorbentem, którego prapoczątki zastosowania wiążą się z medycyną. Hipokrates i jego uczniowie zalecali zasypywanie węglem drzewnym ran w celu usuwania ich przykrego zapachu. Początki przemysłowych zastosowań związane są z rozwojem przemysłu cukrowniczego, gdzie na początku XX wieku znalazł zastosowanie do odbarwiania syropów. Tajemnica działania i niemal cudowne właściwości węgiel
aktywny zawdzięcza swej porowatej budowie. W procesie produkcji w
surowcu bazowym wytwarzane są rozgałęzione kanały – pory. W zależności
od ich wielkości mówimy o makro- (>50 nm), mezo- (2-50 nm) lub
mikroporach (<2 nm). Taka konstrukcja zapewnia silne rozwinięcie
powierzchni właściwej materiału – 1 gram węgla może skrywać nawet 2000 m2
powierzchni.
W 1771 roku szwedzki badacz Scheele odkrył zjawisko
adsorpcji. Polega ono na „przytwierdzaniu” się cząsteczek do
powierzchni materiału – sorbentu. Dzięki tak silnie rozwiniętej
powierzchni węgiel aktywny jest znakomitym sorbentem – potrafi
pochłonąć substancje w ilości blisko 20% własnej masy.
Istnieją dwa podstawowe mechanizmy „przytwierdzania” się cząsteczek,
tzn. chemiczny i fizyczny. Jeśli pochłaniana cząsteczka reaguje
chemicznie z powierzchnią materiału, mówimy o chemisorpcji. Jest to
bardzo trwały sposób uwięzienia zanieczyszczenia, którego praktycznie
nie można już uwolnić. Fizyczne przytwierdzenie cząstki (np. przez tzw.
siły van der Waalsa) z reguły nie jest tak mocne. To właśnie ten drugi
mechanizm jest dla nas najistotniejszy. Dzięki temu zjawisku węgiel
aktywny jest niezwykle skuteczny w usuwaniu rozpuszczonych substancji o
dużych cząsteczkach – a więc np. związków organicznych będących
produktami metabolizmu ryb, ale także leków czy innych preparatów
chemicznych stosowanych w zbiornikach. W pewnym stopniu wychwytywane są
również wirusy. Można więc powiedzieć, że spełnia podobną funkcję jak
filtr biologiczny, który oczyszcza wodę z zanieczyszczeń organicznych
na zasadzie rozkładu biochemicznego.
Przykłady organicznych substancji dobrze i źle usuwanych przez węgiel aktywny [Kowal & Świderska-Bróż 1996]
Jest to bardzo
uniwersalny sorbent. Około 90% ogólnej ilości związków organicznych
jest pochłaniana – jedynie 10% można uznać za bardzo słabo adsorbowalne
na węglu aktywnym. Na dużą skalę użyto go podczas I wojny światowej do
wypełnienia filtrów masek przeciwgazowych. Ze względu na swą niezwykłą
skuteczność i wszechstronność świetnie nadawał się do pochłaniania
różnych gazów bojowych. Dostrzeżone wtedy własności węgla aktywnego
zaczęły być wykorzystywane w technologii wody. Najpierw w latach
dwudziestych XX wieku w USA, zaś dziesięć lat później w Europie.
Klasyczne zastosowanie
węgli aktywnych w stacjach uzdatniania wody polega na pozbawianiu wody
barwy i zapachu. Podobnego efektu jak najbardziej możemy oczekiwać
również w akwarium. Geosmina jest substancją wytwarzaną przez niektóre
sinice i promieniowce. Jest to jednocześnie związek chemiczny o jednym
z najintensywniejszych znanych zapachów – wyczuwalny już przy tak małym
stężeniu jak 15 milionowych części g/m3. Martwe okrzemki są również
źródłem zapachu wody. Przy niewielkiej ilości mikroorganizmów jest on
nawet przyjemny – trawiasty, przy większej wrażenia mogą być już mniej
przyjemne. Niektóre zielenice, pierwotniaki i grzyby również nie
pozostają bez wpływu. Wszystkie te grupy mikroorganizmów znamy z
praktyki akwarystycznej i wszystkie substancje zapachowe z nimi
związane są znakomicie pochłaniane przez węgiel aktywny. Dobrze usuwane
są także związki chemiczne barwiące. Zastosowanie węgla na pewno więc
poprawi klarowność wody w akwarium.
Skuteczność oczyszczenia wody z substancji organicznych
zależy od wielu czynników. Najistotniejsze to rodzaj zastosowanego
węgla i charakter usuwanego związku chemicznego. Różne węgle
charakteryzują się różną skutecznością usuwania związków chemicznych o
pewnym typie budowy cząsteczki (np. jeden węgiel znakomicie adsorbuje
cząsteczki o złożonej budowie pierścieniowej zaś inny lepiej usunie
związki łańcuchowe). Z tego względu ustalone zostały metody testowania
i oznaczania węgli pod kątem przydatności do usuwania określonej grupy
substancji. W Polsce popularny jest wskaźnik FIBDM (F – fluor, I – jod,
B – błękit metylenowy, D – detergent laurylosiarczan sodowy, M –
melas). Ma on postać liczby pięciocyfrowej, z których każda określa
skuteczność węgla w usuwaniu danej substancji wskaźnikowej. Dla
przykładu liczba B, zwana też liczbą metylenową, informuje o
przydatności danego węgla do sorpcji substancji podobnych do błękitu
metylenowego (a więc złożona cząsteczka pierścieniowa o wielkości około
1,5 nm). Wyznaczenie liczby B polega na zbadaniu ilości 0,12% roztworu
błękitu odbarwianego przez 0,2 g węgla. Przeprowadzenie takiego testu
jakości węgla jest więc bardzo proste nawet w warunkach domowych.
Błękit metylenowy jest przecież substancją doskonale znaną akwarystom.
Chcąc wybrać jeden z kilku węgli nie musimy ściśle przestrzegać
zalecanego stężenia substancji wskaźnikowej oraz badać dokładnie 0,2 g
węgla. Ważne jest jedynie to, aby te parametry były jednakowe dla
wszystkich przeprowadzonych prób. Można również kupić gotowe testy do
określania jakości węgla (np. Salifert C-Profi Test Activated Carbon).
Efektywność działania węgla zależy również od temperatury
i pH. Zbyt ciepła woda nie sprzyja adsorpcji – proces lepiej
zachodziłby w miejscu chłodniejszym niż akwarium (około 10°C).
Zdecydowana większość zanieczyszczeń organicznych lepiej sorbowana jest
przy pH<7,0 – choć nie jest to żelazną regułą (np. fenol jest
wyraźnie słabiej usuwany dopiero przy pH>8,7). W wypadku filtrów
akwariowych szybkość przepływu, a zatem czas kontaktu wody z węglem,
nie jest już tak ważna. Wynika to z faktu, że pracuje on w układzie
zamkniętym, w którym woda z zanieczyszczeniami wielokrotnie przepływa
przez wypełnienie. W układach otwartych, tzn. takich, gdzie mamy do
czynienia z jednorazowym przepływem, parametr ten jest już znacznie
istotniejszy i powinien wynosić od 5 do 30 m/h zaś czas kontaktu
minimum 5 minut.
Okazuje się, że nie tylko. Węgle aktywne wykazują również pewną skuteczność w usuwaniu zanieczyszczeń nieorganicznych – np. metali. Istnieją dwa zasadnicze mechanizmy tego zjawiska. Jony
metali często tworzą w wodzie związki z substancjami organicznymi.
Klasycznym przykładem, bardzo istotnym dla akwarystów zajmujących się
roślinami wodnymi, jest fakt chętnego łączenia się żelaza ze związkami
humusowymi. Substancje te formują w wodzie tzw. kompleksy. Żelazo jest
ważnym dla roślin wodnych pierwiastkiem, będącym podstawowym
składnikiem większości nawozów akwariowych. Problem w tym, że rośliny
przyswajają go znacznie lepiej właśnie w formie kompleksów. Jeśli w
akwarium stosujemy torf w celu uzyskania efektu „czarnej wody”, to
możemy spodziewać się, że zastosowanie węgla aktywnego spowoduje oprócz
usunięcia samych związków humusowych również związanego z nimi żelaza.
A to na pewno nie wpłynie korzystnie na nasze rośliny. Kupowane w
sklepach nawozy również zawierają mikroelementy w postaci kompleksów –
z tym, że używa się tu innych niż związki humusowe substancji (np.
oznaczonych symbolami EDTA, HEEDTA, DTPA czy CDTA). Wypełnienie filtra
sorbentem skutecznie zniweluje pozytywne działanie tych preparatów.
Zatem
pierwszy mechanizm polega na sprzężonym usuwaniu zanieczyszczeń
organicznych wraz ze związanymi z nimi substancjami nieorganicznymi.
Efekt zależy tutaj w dużej mierze od pH wody. Wynika to z faktu, że
połączenia metaloorganiczne są trwałe jedynie w pewnym zakresie pH,
innym dla każdego związku. Aby metal mógł być skutecznie wychwycony
przez węgiel, najpierw musi utworzyć trwałe połączenie z substancją
organiczną. Istotny jest również sam rodzaj i forma występowania
zanieczyszczenia nieorganicznego. Bardzo skutecznie usuwana jest na
przykład rtęć w tzw. formie metylowanej.
Węgle
aktywne są w stanie usuwać z wody substancje nieorganiczne także
bezpośrednio – niekoniecznie za pośrednictwem dużych cząsteczek
organicznych. Na ich powierzchni rozmieszczone są tzw. grupy funkcyjne.
Występują one również w budowie wymieniaczy jonowych używanych przez
akwarystów m.in. do zmiękczania wody czy usuwania azotu amonowego
(żwirki amonowe). Są to miejsca zdolne bezpośrednio reagować chemicznie
z różnymi cząsteczkami.
Jest wiele rodzajów grup
funkcyjnych. Zdolność węgla aktywnego do usuwania np. metali ciężkich
zależy właśnie od rodzaju i liczby tych grup, a to z kolei zależy od
użytego materiału oraz technologii zastosowanej do produkcji węgla.
Oznacza to, że różne węgle aktywne charakteryzują się różną
skutecznością usuwania poszczególnych substancji chemicznych. W tabeli
2 podano przykłady nieorganicznych substancji wraz z klasyfikacją pod
względem typowej sprawności ich usuwania.
Tabela 2. Podatność na usuwanie
węglem aktywnym
niektórych zanieczyszczeń nieorganicznych [Kowal & Świderska-Bróż
1996]
Możliwe są jeszcze inne mechanizmy działania węgla. Może on np. brać udział w reakcjach chemicznych z utleniaczami (np. redukuje toksyczny chrom VI do znacznie mniej toksycznego chromu III) czy zachowywać się jak katalizator (np. katalizuje utlenianie żelaza II do żelaza III). Dla nas najważniejszy jest jednak fakt, że węgiel aktywny może mieć wpływ również na stężenie substancji nieorganicznych w akwarium. Przykładem są metale, które często są toksyczne i przez to w większej ilości niekorzystne dla ryb, ale w małej stają się mikroelementami, niezbędnymi choćby do prawidłowego rozwoju roślin. Czy zatem węgiel może
być na tyle skutecznym adsorberem względem mikroelementów, aby miało to
negatywny wpływ na akwarium? I tu zaczyna się problem. Przeglądając
literaturę fachową, można natrafić na rozbieżne informacje. Według
niektórych autorów sprawność usuwania metali za pomocą węgla aktywnego
nie jest duża. Naprawdę dobry wynik to zmniejszenie stężenia mniej
więcej o 18% (jest to możliwe np. dla miedzi czy ołowiu). Najczęściej
jednak redukcja wynosi kilka procent. Jest to zatem raczej jedynie
zjawisko towarzyszące zasadniczemu działaniu węgla aktywnego, czyli
adsorpcji substancji organicznych. Ze względu na fakt, że filtr i
akwarium tworzą układ zamknięty (woda przepływa przez złoże węgla
wielokrotnie) należy się liczyć z faktem, że uzyskane pochłonięcie
będzie tak głębokie, jak to tylko możliwe w danych warunkach (pH,
temperatura itp.) i będzie odpowiadało tzw. stężeniu równowagowemu. W
innych źródłach pojawiają się informacje o możliwej w niektórych
przypadkach znacznie wyższej sprawności sorbentów węglowych względem
metali.
Jak już wspomniałem, węgiel aktywny wykazuje pewne działania katalityczne (przyspiesza reakcje chemiczne, nie zużywając się). Jedno z nich polega na przemianie wolnego chloru w kwas chlorowodorowy (czyli kwas solny). W tym przypadku węgiel jest bardzo skuteczny. Do dechloracji wody zaczęto go wykorzystywać około 1930 roku. Chlor i jego związki są bardzo niepożądanym w akwarium,
choć powszechnie stosowanymi w Polsce środkami dezynfekującym wody
pitnej. Prostym sposobem pozbycia się go jest odstawienie wody na
pewien czas przed wlaniem do akwarium lub dodanie jednego z wielu
spotykanych w handlu preparatów do tego przeznaczonych. Jednakże można
wykorzystać także niezwykłe właściwości węgla aktywnego.
Aby dechloracja była
skuteczna, niezbędny jest odpowiednio długi czas kontaktu wody z węglem
i powinien on wynosić minimum 5-10 minut. Oznacza to niestety, że
usuwanie chloru z wody nalewanej do akwarium polegające na jej
przepuszczeniu przez filtr węglowy zamontowany np. na gumowym wężu
używanym do nalewania jest mało skuteczne. Filtr musiałby być bardzo
duży lub szybkość przepływu wody bardzo mała.
Załóżmy, że podmieniamy 10% wody w 100-litrowym akwarium.
Zatem przez węgiel aktywowany trzeba przepuścić 10 l wody z chlorem.
Załóżmy również, że na wężu zamontowano filtr węglowy o objętości 1
litra. Aby chlor został skutecznie usunięty, wodę trzeba by nalewać
przez przynajmniej 50 minut, a jeszcze lepiej godzinę i 40 minut.
Gdybyśmy chcieli istotnie skrócić ten czas, to potrzebowalibyśmy filtra
węglowego o znacznie większej objętości. Lepszym rozwiązaniem wydaje
się np. zatopienie woreczka z sorbentem w pojemniku z wodą do podmiany
na np. godzinę przed planowanym wlaniem jej do akwarium i mieszanie za
pomocą choćby kamyczka napowietrzającego, co dodatkowo pozwoli usunąć
często występujący w wodzie kranowej nadmiar rozpuszczonego CO2
(zwiększone rozpuszczanie gazów w warunkach podwyższonego ciśnienia
sieci wodociągowej). Optymalne warunki odchlorowywania wody za pomocą
węgla aktywnego to temperatura 10°C i pH<7,5. Oczywiście nie jest
konieczne zapewnienie tych idealnych parametrów, aby proces zachodził.
Pisząc o usuwaniu chloru z wody za pomocą węgli aktywnych,
należy wspomnieć o pewnym zjawisku towarzyszącym. Jak wspomniałem,
istotą dechloracji jest zamiana chloru w kwas solny. Powstający kwas
oczywiście nie pozostaje bez wpływu na parametry chemiczne wody.
Wchodzi w reakcje ze związkami powodującymi twardość węglanową:
2H+ + 2Cl- + Ca2+ + 2HCO3-
→ 2H2O + 2CO2↑ + Ca2+ + 2Cl-
Następuje zatem zamiana twardości węglanowej ( Ca(HCO3)2 ) na niewęglanową ( CaCl2 ) zaś anion wodorowęglanowy, reagując z wodorem, zamienia się w wodę i wolny dwutlenek węgla. Zużyciu ulega część układu buforującego pH (twardość węglanowa, a ściślej aniony węglanowe i wodorowęglanowe, jest częścią chemicznego układu odpowiedzialnego za stabilność odczynu wody). Sytuacja, w której powstaje tak dużo kwasu solnego, że spada pH, wydaje się bardzo mało prawdopodobna. Dawkę chloru do dezynfekcji wody wodociągowej w praktyce dobiera się tak, aby u końcowego odbiorcy, czyli u nas, jego stężenie wynosiło 0,3-0,5 g/m3. W przypadku zamiany na kwas solny taka mała ilość może spowodować jedynie bardzo niewielkie obniżenie twardości węglanowej. Ilość chloru musiałaby być dużo większa, a woda bardzo miękka, aby efekt był zauważalny.
W przemysłowej technologii wody węgiel aktywny ma jeszcze jedno zastosowanie – jest znakomitym podłożem dla mikroorganizmów. Spełnia wszystkie cechy bardzo dobrego wypełnienia filtrów biologicznych. Stosując go w akwariach, często zapominamy o tej tak ważnej cesze i traktujemy zastosowanie węgla jedynie jako czysto chemiczną metodę oczyszczania wody. Tymczasem tak nie jest. Biologicznie aktywne węgle stosuje się od stosunkowo niedawna, bo od lat 80 XX w. Podstawową cechą, ważną dla materiałów stosowanych jako
wypełnienia filtrów biologicznych, jest silnie rozwinięta powierzchnia
– tak, aby w jednostce objętości zmieściło się maksymalnie dużo
pożytecznych mikrobów. Podłoże powinno być też dla nich „przyjazne” –
czyli nie zawierać np. składników toksycznych. Te cechy z powodzeniem
spełnia węgiel aktywny. Ma przecież olbrzymią powierzchnię właściwą,
znacznie przewyższającą znane nam wypełnienia ceramiczne czy z tworzyw
sztucznych. Jest nietoksycznym materiałem pochodzenia naturalnego. Co
więcej – jest to podłoże zasobne w węgiel i tlen oraz zapewnia dostatek
pożywienia w postaci pochłoniętych zanieczyszczeń. Jest jednym z
najszybciej zasiedlanych przez bakterie materiałów filtracyjnych. Pełny
rozwój ich kolonii następuje wcześniej niż w przypadku innych
stosowanych wkładów do filtrów.
Mikroorganizmy osiadłe na węglu przetwarzają nie tylko
zanieczyszczenia rozpuszczone w wodzie, jak to się dzieje w każdym
filtrze. Gratką są dla nich także (a może przede wszystkim) składniki
pokarmowe pochłonięte i uwiązane na powierzchni węgla. W miejscu
zasorbowanego, a następnie biochemicznie rozłożonego zanieczyszczenia
może ponownie zostać przyłączona cząsteczka. Węgiel posiada więc pewną
zdolność autoregeneracji. Sorbent z rozwiniętym życiem
mikrobiologicznym znacznie dłużej zachowuje swoją zdolność pochłaniania
zanieczyszczeń (nawet 10-krotnie). Taki węgiel wykazuje zdolność do
usuwania zanieczyszczeń normalnie słabo sorbowalnych.
Może więc warto rozważyć potraktowanie węgla jako wkładu do filtracji
biologicznej zamiast innych, często droższych wypełnień? W takim
wypadku pamiętajmy o tym, żeby obchodzić się z nim tak jak z każdym
innym wkładem do biofiltracji – co jakiś czas przepłukać wodą odlaną z
akwarium i nigdy nie wymieniać całości na raz.
Węgiel aktywny jest otrzymywany w procesie karbonizacji i aktywacji materiałów głównie pochodzenia roślinnego. Używa się tu takich substratów jak: węgle kopalne, drewno, torf, łupiny orzechów, pestki owoców, czasami także materiałów pochodzenia zwierzęcego np. kości. Około 60% wszystkich węgli na świecie, również w Polsce, wytwarza się obecnie z węgla kamiennego. Wielu akwarystów szczególnie ceni sobie sorbenty wytwarzane z łupin orzechów kokosowych. Istotnie tego typu węgle zazwyczaj charakteryzują się wysoką czystością oraz niską zawartością popiołu. Produktem
procesu karbonizacji wyjściowego materiału, przeprowadzanej bez dostępu
powietrza i bez udziału czynników chemicznych, jest praktycznie
nieaktywny adsorpcyjnie materiał, o powierzchni właściwej rzędu kilku m2/g.
Prawdziwy węgiel aktywny, o dużej porowatości oraz silnie rozwiniętej
powierzchni, jest otrzymywany z karbonizatu w procesie aktywacji. Dla
nas, akwarystów, dosyć istotny jest sposób jej prowadzenia. Nie ma
problemu, jeśli realizowana jest ona w wysokiej temperaturze z
wykorzystaniem pary wodnej, dwutlenku węgla, powietrza lub ich
mieszaniny. Taki sposób produkcji węgla nazywa się aktywacją fizyczną.
Aktywacja chemiczna przeprowadzana jest z wykorzystaniem różnych
związków chemicznych. W zależności od rodzaju użytego aktywatora
otrzymujemy węgle o różnych cechach. Do około 1970 roku jednym z
najpopularniejszych aktywatorów był chlorek cynku ( ZnCl2 ).
Przede wszystkim ze względu na dużą szkodliwość dla środowiska metalu
ciężkiego, jakim jest cynk, obecnie znacznie częściej używa się kwasu
fosforowego (H3PO4). Fosfor jest jednym z
istotniejszych pierwiastków w naszych akwariach – jest podstawowym
składnikiem nawozowym. Niezwykle istotne jest utrzymywanie jego
stężenia na odpowiednim poziomie. Oczywiście w procesie produkcji węgla
po aktywacji przeprowadza się wymywanie resztek tego kwasu. Jednak w
wyniku zastosowania materiału niższej jakości i niewiadomego
pochodzenia słusznie można się obawiać zaburzenia poziomu stężenia
fosforanów w akwarium, co może zaowocować np. niekontrolowanym rozwojem
glonów. Ryzyko takie jest niewątpliwą wadą węgli. Niestety nie jedyną.
Wiele ryb przez
nas hodowanych żyje w naturze w wodach o intensywnej barwie. Przykładem
są niektóre rzeki Ameryki Południowej o dużej zawartości związków
humusowych. Substancje te nadają wodzie charakterystyczny ciemny kolor.
Często pieczołowicie staramy się odtworzyć ten naturalny charakter w
domowych warunkach, stosując torf, szyszki olchy, liście dębu czy
jeszcze inne źródła humusów. W takiej sytuacji oczywiście stosowanie
węgla aktywnego do filtracji jest niemożliwe – substancje te zaliczają
się do dobrze pochłanianych przez węgle. Ponieważ przy okazji są
dobrymi, naturalnymi kompleksorami (są to związki organiczne tworzące
kompleksowe połączenia z metalami) wraz z nimi można pozbawić wodę
cennych mikroelementów, jak choćby wspomnianego wcześniej żelaza. Nawet
jeśli nie stosujemy filtracji przez torf czy innego sposobu wzbogacania
wody w humusy oraz nie nawozimy roślin kompleksami metali, to w wodzie
akwariowej zawsze są obecne pewne ilości innych związków organicznych,
zdolnych utworzyć połączenia metaloorganiczne. Jak już wspomniałem,
skuteczność oczyszczania wody z domieszek nieorganicznych jest różnie
oceniana przez różnych autorów. Jeśli więc zależy nam szczególnie na
bujnym rozwoju roślin, należy zastanowić się, czy niewątpliwe plusy
stosowania węgla aktywnego nie są przysłaniane przez wady.
Węgiel
stosujemy w filtrach głównie po to, aby pozbyć się zanieczyszczeń
natury organicznej. Niekiedy, paradoksalnie, może być to również
poważną wadą węgla. Chodzi o akwaria, w których zastosowano biologiczną
metodę usuwania azotanów – denitryfikację. Proces ten realizowany jest
przez mikroorganizmy żyjące w warunkach niedotlenionych. W wyniku tego
do prawidłowego funkcjonowania potrzebują łatwoprzyswajalnych związków
organicznych jako pokarmu (np. cukry czy alkohole). Zastosowanie węgla
aktywnego może spowodować pozbawienie bakterii tych substancji i w
efekcie denitryfikator przestanie działać.
Zużyty
węgiel praktycznie nadaje się do wyrzucenia – jest to niewątpliwie
również wada. Istnieje kilka metod regeneracji zużytego materiału, ale
wszystkie są praktycznie nie do zrealizowania w domowych warunkach.
Często wymagają wysokiej temperatury rzędu 800°C. Uzyskiwana np. w
piekarnikach temperatura około 250°C pozwala jedynie na desorpcję tych
najsłabiej związanych, lotnych substancji. Innym sposobem regeneracji
jest wymywanie rozpuszczalnikiem. Oddanie wcześniej pochłoniętych
zanieczyszczeń może nastąpić również w wyniku gwałtownego skoku pH. Czy
takie zjawisko nie grozi nam w akwarium?
Występujące
normalnie wahania pH (np. dobowe) są zbyt małe, aby móc spowodować
istotną desorpcję. Większy skok z pewnością spowodowałby bezpośrednio
tragiczne skutki w akwarium – w tej sytuacji ewentualne uwolnienie
zgromadzonych zanieczyszczeń raczej nie ma znaczenia. Zjawisko
„odwrotnego zadziałania” węgla może się zdarzyć również wtedy, gdy w
akwarium z wyczerpanym sorbentem pojawi się w większej ilości
substancja chętniej pochłaniana niż związki zgromadzone do tej pory na
jego powierzchni. Takimi substancjami mogą być np. związki humusowe.
Jest to więc kolejny powód, dla którego należy pamiętać o wyjęciu z
filtra węgla, gdy decydujemy się na zastosowanie torfu czy innych
materiałów lub preparatów o podobnym działaniu.
Podobna sytuacja, choć na niewielką
skalę, może się przytrafić, gdy zużyty węgiel znajdzie się w wodzie
czystszej niż do tej pory. Czystą wodę możemy w tym wypadku potraktować
jak rozpuszczalnik używany do wymywania zanieczyszczeń w procesie
regeneracji. Sytuacja gwałtownych skoków stężeń substancji w akwarium
nie jest codzienna. W pewnym stopniu jednak zdarza się np. przy
okresowej podmianie wody. Wlewając świeżą wodę do akwarium, powodujemy
rozcieńczenie niektórych zanieczyszczeń obecnych w wodzie, a tym samym
może wystąpić niewielka desorpcja zanieczyszczeń ze zużytego węgla
aktywnego. Ilość uwolnionych substancji może być jednak jedynie tak
duża, że stężenie zanieczyszczeń powróci do stanu sprzed podmiany. Nie
jest to oczywiście zjawisko korzystne, ale też nie spowoduje tragedii w
akwarium. W pewnym sensie węgiel zadziała tu jak bufor,
przeciwdziałając wahaniom jakości wody związanym z podmianami.
Niektórzy akwaryści, aby osiągnąć podobny efekt, instalują systemy
ciągłej podmiany wody. Niemniej jednak najlepiej nie dopuszczać do
sytuacji całkowitego wyczerpania zdolności sorpcyjnych węgla –
zwłaszcza, że przestaje on wtedy skutecznie spełniać swoją rolę. Nawet
jeśli decydujemy się na zastosowanie węgla aktywnego jako wypełnienia
do filtracji biologicznej dobrze jest co pewien czas wymienić niewielką
część złoża na nową.
W literaturze akwarystycznej bardzo często pojawiają się sugestie o stosowaniu węgla aktywnego jedynie w sytuacjach wyjątkowych, np. do usuwania preparatów użytych podczas leczenia ryb. Jest to najczęściej spowodowane obawą o „wyjałowienie” wody lub możliwość niekontrolowanego uwolnienia zgromadzonych wcześniej zanieczyszczeń. Napisałem niniejszy artykuł nie po to, aby namawiać kogokolwiek do zastosowania węgla w swoim akwarium wbrew tym sugestiom. Każdy z nas musi sam zadecydować, czy w jego konkretnym przypadku warto użyć węgla. Aby to zrobić, trzeba jednak znać mechanizmy działania tego bardzo ciekawego materiału filtracyjnego oraz jego zalety i wady. Mam nadzieję, że udało mi się je Wam przybliżyć. Bibliografia
ARCHIWUM 2000-2006 © Copyright info: PolskieMalawi |
Artykuł ukazał się
pierwotnie w "AquaForum" (nr 6)
|