کارتریج فیلتر آب چیست و در واقع چگونه برای تصفیه آب لوله کشی شما کار می کند؟

مقدمه

آب لوله کشی از طریق لوله ها، تصفیه خانه ها و مخازن ذخیره مایل ها قبل از رسیدن به شیشه شما عبور می کند. در حالی که تصفیه آب شهری بسیاری از آلاینده های مضر را حذف می کند، اما همه چیز را از بین نمی برد. کلر، سرب لوله‌های قدیمی لوله‌کشی، آفت‌کش‌ها، میکروپلاستیک‌ها و حتی مقادیر کمی از مواد دارویی می‌توانند در آب کاملاً شفافی باقی بمانند. به همین دلیل است که میلیون ها خانوار به کارتریج های فیلتر آب به عنوان راه حلی ساده، مقرون به صرفه و موثر روی آورده اند.

اما اگر تا به حال برای فیلتر آب خرید کرده باشید، احتمالاً با عباراتی مانند "بلوک کربن"، "رتبه میکرون"، "گواهینامه NSF" و "برنامه تعویض" اشتباه گرفته اید. کارتریج فیلتر آب دقیقا چیست؟ چگونه یک استوانه به ظاهر ساده پر از کربن سیاه باعث می شود آب شما طعم بهتری داشته باشد و نوشیدنی ایمن تر شود؟ و چرا باید هر چند ماه یکبار به جای شستشوی آن، آن را تعویض کنید؟

کارتریج فیلتر آب چیست؟

تعریف و هدف اساسی

الف کارتریج فیلتر آب یک جزء قابل تعویض و قابل مصرف است که در داخل یک سیستم تصفیه آب قرار می گیرد. حاوی یک یا چند رسانه فیلتراسیون است که برای به دام انداختن فیزیکی، پیوند شیمیایی با یا دفع آلاینده های موجود در آب لوله کشی طراحی شده است. کارتریج بخش فعال هر سیستم فیلتر است. بدون آن، فیلتر زیر سینک، تلگراف یخچال یا پارچ روی میز شما فقط یک پوسته پلاستیکی خالی است.

بر خلاف فیلترهای دائمی که می توانند به طور نامحدود تمیز شوند و دوباره مورد استفاده قرار گیرند (مانند برخی از فیلترهای خاکی سرامیکی یا دیاتومه ای)، اکثر کارتریج های فیلتر آب دارای طول عمر محدودی هستند. همانطور که آب در طول هفته ها یا ماه ها از آنها عبور می کند، محیط تصفیه به تدریج با آلاینده های به دام افتاده اشباع می شود. در نهایت کارتریج دیگر نمی تواند ناخالصی های بیشتری را در خود نگه دارد و باید آن را دور انداخته و با یک کارتریج تازه جایگزین کرد. این برنامه تعویض معمولاً از سه ماه تا دو سال بسته به نوع کارتریج و میزان آب مصرفی خانواده شما متغیر است.

انواع رایج کارتریج های فیلتر آب

همه کارتریج های فیلتر آب یکسان نیستند. مواد مختلف آلاینده های مختلفی را هدف قرار می دهند. جدول زیر متداول ترین انواعی را که هنگام خرید سیستم فیلتراسیون با آنها مواجه خواهید شد، خلاصه می کند.

کارتریج فیلتر آب کجا استفاده می شود؟

احتمالاً بارها بدون اینکه متوجه شوید از کارتریج فیلتر آب استفاده کرده اید. این کارتریج ها در طیف وسیعی از محصولات یافت می شوند، از جمله:

• آب سردکن و یخ ساز یخچال – اکثر یخچال های مدرن از برندهایی مانند سامسونگ، ال جی، ویرپول و جنرال الکتریک دارای یک شیار داخلی برای کارتریج های اختصاصی یا استاندارد هستند.
• سیستم های فیلتراسیون زیر سینک – اینها روی خط آب سرد زیر سینک آشپزخانه شما نصب می شوند و معمولاً از یک، دو یا سه کارتریج به صورت سری استفاده می کنند.
• فیلترهای گرانشی روی میز – برندهای معروف مانند Berkey، Brita و ZeroWater از کارتریج ها یا دیسک هایی استفاده می کنند که به صورت دستی پر می کنید.
• سیستم های فیلتراسیون کل خانه – نصب شده در خط اصلی آب جایی که آب وارد خانه شما می شود. اینها اغلب از کارتریج های بزرگ رسوب و کربن استفاده می کنند.
• پارچ و بطری فیلتر آب قابل حمل - حتی یک پارچ ساده بریتا حاوی یک کارتریج کربن فعال دانه ای کوچک است.
• سیستم های اسمز معکوس – این سیستم های چند مرحله ای شامل رسوب، کربن و کارتریج غشایی RO تخصصی می باشد.

هر برنامه درخواست های متفاوتی را برای کارتریج ایجاد می کند. یک کارتریج یخچال باید در یک محفظه پلاستیکی کوچک قرار گیرد و دبی نسبتاً کم را تحمل کند. در مقابل، یک کارتریج کل خانه باید هر گالن آبی را که برای دوش گرفتن، لباس‌شویی و نوشیدن استفاده می‌شود به طور همزمان تصفیه کند.

کارتریج فیلتر آب در واقع چگونه کار می کند؟

سه مکانیسم اصلی فیلتراسیون

الف water filter cartridge does not work through magic or electricity. Instead, it uses one or more of three fundamental physical and chemical processes: mechanical filtration, adsorption, and ion exchange. A fourth process, reverse osmosis, is used only in specialized systems but is worth understanding because it is so effective.

فیلتراسیون مکانیکی (فیلتراسیون)

فیلتراسیون مکانیکی ساده ترین روش است. کارتریج حاوی مواد متخلخل با سوراخ های ریز است. مولکول های آب به اندازه کافی کوچک هستند که از این سوراخ ها عبور کنند، اما ذرات بزرگتر از اندازه سوراخ به طور فیزیکی به دام می افتند. این دقیقاً نحوه عملکرد یک غربال یا صافی است، فقط در مقیاس میکروسکوپی.

اندازه سوراخ ها بر حسب میکرون اندازه گیری می شود. یک میکرون یک میلیونیم متر یا حدود 0.00004 اینچ است. برای مقایسه، موی انسان تقریباً 50 تا 70 میکرون ضخامت دارد. یک کارتریج فیلتر رسوب معمولی دارای منافذ 5 تا 20 میکرون است که شن، پوسته های زنگ زده و کثیفی را می گیرد. یک کارتریج سرامیکی یا اولترافیلتراسیون سطح بالا ممکن است منافذی به کوچکی 0.2 میکرون داشته باشد که می تواند باکتری ها را به دام بیندازد.

الفdsorption (Chemical Bonding)

الفdsorption is the primary method used by activated carbon cartridges. Despite the similar name, adsorption is not the same as absorption. Absorption is when a substance soaks into a material like a sponge soaking up water. Adsorption is when contaminants stick to the outside surface of a material.

الفctivated carbon is specially treated to create an enormous internal surface area. Just one gram of activated carbon can have over 3,000 square meters of surface area – roughly the size of half a football field. As water flows past this surface, contaminants like chlorine, volatile organic compounds (VOCs), and pesticides are attracted to the carbon and stick via weak chemical bonds called van der Waals forces. This process is so effective that a good carbon block cartridge can remove over 95 percent of chlorine and most common chemical contaminants.

تبادل یون

کارتریج های تبادل یونی حاوی دانه های پلاستیکی ریز (رزین) هستند که از قبل با یون های بی ضرر، معمولا سدیم یا هیدروژن، شارژ شده اند. همانطور که آب از میان مهره ها عبور می کند، یون های نامطلوب موجود در آب - مانند کلسیم (که باعث رسوب آب سخت می شود)، منیزیم یا سرب - قوی تر از یون های سدیم به سمت دانه ها جذب می شوند. دانه ها جای خود را عوض می کنند: سدیم را در آب آزاد می کنند و روی کلسیم یا سرب می گیرند.

به همین دلیل است که نرم کننده های آب که از تبادل یونی استفاده می کنند، مقدار کمی سدیم به آب اضافه می کنند. برای اکثر افراد، این مقدار در مقایسه با مصرف سدیم در رژیم غذایی ناچیز است.

گام به گام: در داخل یک کارتریج بلوک کربن فعال معمولی چه اتفاقی می افتد

اکنون اجازه دهید سفر واقعی یک قطره آب را از لحظه ای که وارد یخچال استاندارد یا کارتریج بلوک کربن فعال زیر سینک می شود تا زمانی که تمیز خارج شود را طی کنیم.

مرحله 1 - آب وارد محفظه کارتریج می شود

آب لوله کشی تحت فشار از طریق یک درگاه ورودی وارد محفظه کارتریج می شود. محفظه به گونه ای طراحی شده است که آب نتواند از کارتریج عبور کند. اگر فراموش کردید یک کارتریج قدیمی را تعویض کنید یا آن را اشتباه نصب کنید، آب فیلتر نشده یا اصلا جریان نمی یابد یا در اطراف کارتریج جریان می یابد و تصفیه نشده باقی می ماند.

مرحله 2 - به دام انداختن رسوب اولیه

بیرونی ترین لایه اکثر کارتریج های کربن بلوک با کیفیت، روکش پلی پروپیلن نبافته است. این لایه به عنوان یک پیش فیلتر عمل می کند. اندازه منافذ آن نسبتاً بزرگ است، معمولاً 20 تا 50 میکرون. وظیفه آن گرفتن ذرات بزرگ و قابل رویت مانند دانه های شن، دانه های زنگ از لوله های آهنی قدیمی و قطعات رسوبی است که از مخازن آبگرمکن جدا شده اند. این لایه پیش فیلتر از بلوک کربن داخلی در برابر گرفتگی سریع توسط زباله های بزرگ محافظت می کند.

مرحله 3 - ورود به بلوک کربن

الفfter passing through the sediment wrap, water encounters the solid carbon block itself. A carbon block is made by grinding activated carbon into a fine powder, mixing it with a food-grade binder, and compressing it under high pressure into a rigid, porous cylinder. The result is a material that is both highly adsorbent and mechanically strong enough to withstand water pressure.

الفs water enters the thousands of microscopic channels within the carbon block, several things happen simultaneously:

• کلر و کلرامین از طریق یک واکنش شیمیایی کاهش می یابد. کلر به یک یون کلرید بی ضرر تبدیل می شود. به همین دلیل است که آب تصفیه شده فاقد طعم و بوی «استخر» است.
• ترکیبات آلی فرار (VOCs) مانند بنزن، تولوئن و حلال های صنعتی بر روی سطح کربن جذب می شوند. این ترکیبات در مناطق نزدیک به سایت های صنعتی یا پمپ بنزین ها رایج هستند.
• آفت کش ها و علف کش ها که از مزارع یا چمنزارها فرار کرده اند نیز جذب می شوند.
• برخی از فلزات سنگین از جمله سرب و جیوه، در صورتی به دام می‌افتند که بلوک کربن به‌ویژه با یک بایندر اختصاصی درمان شده باشد یا اگر کارتریج حاوی مواد اضافی مانند KDF باشد.

مرحله 4 - پرداخت و فیلتر نهایی

در کارتریج های رده بالاتر، پس از خروج آب از بلوک کربن، از یک لایه نهایی "صیقل دهنده" عبور می کند. این ممکن است کربن فعال دانه ای شل اضافی یا یک صفحه مشبک ظریف باشد. هدف این است که هر ذرات ریز کربن میکروسکوپی (ذرات ریز کربنی که در حین ساخت شکسته می‌شوند) و ایجاد آخرین فرصت برای جذب هر گونه ترکیبات طعم یا بو باقی‌مانده باشد.

مرحله 5 - آب تمیز از کارتریج خارج می شود

الفfter completing its journey through the cartridge, treated water exits through the outlet port and travels to your faucet, refrigerator dispenser, or ice maker. The entire process takes only a few seconds, but in that short time, the majority of chemical contaminants, bad tastes, and unpleasant odors have been removed.

الف Helpful Analogy: The Parking Garage

به یک کارتریج کربن فعال مانند یک پارکینگ چند طبقه فکر کنید. آب از داخل گاراژ مانند اتومبیل هایی که در یک بزرگراه رانندگی می کنند جریان دارد. دیوارها، کف و سقف گاراژ نشان دهنده سطح وسیع کربن است. آلاینده ها مانند رانندگانی هستند که به دنبال جای پارک هستند. در حین رانندگی، نقاط باز روی دیوارها را می بینند و به داخل می کشند (جذب می شوند). هنگامی که هر جای پارک پر شد - هر مکان مساحتی اشغال شد - دیگر ماشینی نمی تواند پارک کند. گاراژ اشباع شده است. به همین دلیل است که باید کارتریج را تعویض کنید. یک کارتریج کربن اشباع نمی‌تواند آلاینده‌های بیشتری را جذب کند و آلاینده‌های قدیمی به دام افتاده حتی ممکن است شروع به شستشو به داخل آب کنند.

کارتریج فیلتر آب چه آلودگی هایی را می تواند حذف کند؟

پاسخ کاملاً به نوع کارتریجی که خریداری می کنید بستگی دارد. یک کارتریج رسوبی 10 دلاری فقط ذرات بزرگ را حذف می کند. یک بلوک کربن فعال سطح بالا با گواهینامه های NSF/ANSI می تواند طیف وسیع تری از آلاینده ها را حذف کند. در زیر تقسیم بندی بر اساس دسته آلاینده ها ارائه شده است.

آلاینده هایی که معمولاً توسط کارتریج های کربن بلوک با کیفیت حذف می شوند

• کلر و کلرامین - تقریباً به طور کامل حذف شده است. این کار طعم و بوی شیمیایی را از بین می برد.
• ترکیبات آلی فرار (VOCs) – از جمله بنزن، تولوئن، زایلن و حلال های صنعتی.
• سرب – اگر کارتریج دارای گواهی NSF/ANSI 53 برای کاهش سرب باشد. همه کارتریج های کربن سرب را حذف نمی کنند.
• عطارد - مشابه سرب، به گواهینامه خاصی نیاز دارد.
• آفت کش ها و علف کش ها – مانند آترازین، گلیفوسیت و لیندان.
• داروسازی - مقادیر کمی از آنتی بیوتیک ها، هورمون ها و مسکن ها (نیاز به گواهی NSF/ANSI 401).
• میکروپلاستیک ها - تا حدود 1 میکرون یا کمتر.
• کیست ها - مانند ژیاردیا لامبلیا و کریپتوسپوریدیوم پارووم (نیاز به اندازه منافذ تایید شده 1 میکرون یا کمتر است).
• طعم و بوی بد - گوگرد (بوی تخم مرغ فاسد)، طعم فلزی و بوی کپک زدگی.

آلاینده ها توسط کارتریج های کربن استاندارد حذف نمی شوند

به همان اندازه مهم است که بدانید کارتریج کربن استاندارد چه کار می کند نه حذف کنید. اگر آب شما هر یک از مشکلات زیر را دارد، به نوع دیگری از کارتریج مانند اسمز معکوس یا تقطیر نیاز دارید.

• مواد معدنی محلول - کلسیم و منیزیم (اینها باعث رسوب آب سخت می شوند اما خطری برای سلامتی ندارند).
• فلوراید - به بسیاری از منابع آب شهری اضافه شده است. فقط اسمز معکوس، آلومینا فعال یا تقطیر باعث حذف فلوراید می شود.
• نیترات ها و نیتریت ها – رایج در مناطق کشاورزی ناشی از رواناب کود. فقط اسمز معکوس یا تبادل یونی اینها را حذف می کند.
• باکتری ها و ویروس ها - کربن میکروارگانیسم های زنده را از بین نمی برد. برای باکتری ها، به فیلتر اولترافیلتراسیون 0.2 میکرون، سرامیکی یا UV نیاز دارید.
• نمک های حل شده - سدیم، کلرید و سایر یون هایی که آب را شور می کنند.

کارتریج فیلتر آب چقدر عمر می کند؟

طول عمر بر اساس سه عامل به طور چشمگیری متفاوت است: نوع کارتریج، کیفیت آب ورودی و حجم مصرف آب خانگی شما.

دستورالعمل های عمومی طول عمر

نشانه هایی که نشان می دهد کارتریج شما نیاز به تعویض دارد

حتی اگر به محدودیت زمانی توصیه شده سازنده نرسیده اید، مراقب این علائم هشدار باشید:

1. جریان آب کندتر - گرفتگی کارتریج جریان آب را محدود می کند. اگر تلگراف یا شیر شما برای پر کردن یک لیوان زمان بیشتری نیاز دارد، احتمالاً کارتریج اشباع شده است.
2. بازگشت طعم یا بوی بد - اگر طعم آب شما مانند کلر شروع شود یا دوباره بوی کپک زدگی پیدا کند، کربن دیگر به طور موثر جذب نمی شود.
3. تغییر رنگ یا شفافیت آب - نفوذ رسوب یا ریز کربن در آب نشان دهنده خرابی کارتریج است.
4. الفutomatic indicator light - بسیاری از یخچال‌ها و سیستم‌های زیر سینک سطح بالا دارای تایمر یا جریان‌سنج الکترونیکی هستند که زمان تعویض را نشان می‌دهند.
5. زمان گذشت - حتی اگر از آب بسیار کم استفاده می کنید، کارتریج های کربن را حداقل هر 12 ماه یکبار تعویض کنید. با گذشت زمان، مواد آلی به دام افتاده می تواند به محل پرورش باکتری ها تبدیل شود.

اگر کارتریج را تعویض نکنید چه اتفاقی می افتد؟

عدم تعویض کارتریج فیلتر آب اشباع بدتر از نداشتن فیلتر است. در اینجا دلیل آن است:

• پیشرفت آلاینده - هنگامی که کربن به طور کامل اشباع شد، آلاینده های اضافی بدون تغییر از آن عبور می کنند. شما آب بدون فیلتر می نوشید اما معتقدید که پاک است.
• رشد باکتری – محیط گرم، مرطوب و غنی از مواد آلی داخل یک کارتریج قدیمی برای تکثیر باکتری ها ایده آل است. برخی از مطالعات نشان داده اند که فیلترهای یخچال قدیمی می توانند تعداد باکتری های بیشتری نسبت به آب لوله کشی داشته باشند.
• افت فشار - یک کارتریج کاملاً مسدود شده می تواند جریان آب را تا حدی کاهش دهد یا آن را به طور کامل متوقف کند.
• انتشار جریمه کربن - بلوک‌های کربنی خراب می‌توانند از هم جدا شوند و لکه‌های سیاه کربن را به داخل آب و احتمالاً به یخ‌ساز شما بفرستند.

سوالات متداول (سؤالات متداول)

Q1: آیا می توانم یک کارتریج فیلتر آب را به جای خرید یک کارتریج جدید تمیز و استفاده مجدد کنم؟

برای کارتریج های کربن فعال استاندارد، رسوب و KDF، پاسخ منفی است. شستن یا خیساندن این کارتریج ها آلودگی هایی را که در اعماق ساختار متخلخل به دام افتاده اند حذف نمی کند. با این حال، برخی از کارتریج‌های سرامیکی (مانند کارتریج‌های Doulton یا Berkey) را می‌توان با یک برس نرم در زیر آب جاری تمیز کرد تا کثیفی‌های سطح را از بین ببرد، سپس چندین بار قبل از نیاز به تعویض استفاده شود. همیشه دستورالعمل های سازنده خود را بررسی کنید.

Q2: چگونه می توانم بدانم کدام کارتریج جایگزین را برای یخچال خود بخرم؟

ساده ترین روش این است که شماره مدل یخچال خود را جستجو کنید (معمولاً روی برچسب داخل در یخچال یا پشت دستگاه یافت می شود). سپس عبارت «تعویض فیلتر آب برای [شماره مدل]» را جستجو کنید. هم کارتریج های OEM (سازنده تجهیزات اصلی) و هم گزینه های شخص ثالث سازگار را پیدا خواهید کرد. همچنین، کارتریج قدیمی خود را بردارید و به دنبال شماره قطعه چاپ شده در کنار آن بگردید.

Q3: آیا کارتریج های فیلتر آب عمومی یا شخص ثالث به خوبی کارتریج های نام تجاری هستند؟

برخی عالی هستند. بسیاری نیستند. ایمن‌ترین رویکرد این است که به دنبال کارتریج‌های شخص ثالثی باشید که گواهی‌های مستقل را از آن‌ها دارند NSF International (استانداردهای NSF/ANSI 42، 53، 401 یا 372 برای مواد بدون سرب). کارتریج های ژنریک تایید نشده ممکن است ادعا کنند که "سازگار" هستند، اما اغلب از کربن با کیفیت پایین تر استفاده می کنند، مهر و موم ضعیفی دارند که نشت می کند، یا در واقع آلاینده هایی را که تبلیغ می کنند حذف نمی کنند. اگر معامله ای خیلی ارزان به نظر می رسد، احتمالاً همینطور است.

Q4: آیا آب جوش جایگزین نیاز به کارتریج فیلتر می شود؟

نه. جوشاندن باکتری ها و ویروس ها را از بین می برد، اما کلر، سرب، آفت کش ها، میکروپلاستیک ها یا سایر آلاینده های شیمیایی را از بین نمی برد. در واقع، جوشاندن می تواند برخی از آلاینده ها را متمرکز کند زیرا آب تبخیر می شود در حالی که آلودگی ها باقی می مانند. جوشاندن و فیلتراسیون روش های مکمل هستند، نه جایگزین.

Q5: آیا کارتریج فیلتر آب می تواند فلوراید را از آب لوله کشی حذف کند؟

کارتریج های کربن فعال استاندارد نمی توانند فلوراید را حذف کنند. برای حذف فلوراید به یکی از موارد زیر نیاز دارید: یک سیستم اسمز معکوس (موثرترین)، یک کارتریج آلومینا فعال یا یک واحد تقطیر. برخی از فیلترهای گرانشی ویژه (مانند برکی با فیلترهای فلوراید PF-2) نیز فلوراید را کاهش می دهند اما کمتر رایج هستند.

Q6: چگونه یک کارتریج فیلتر آب یدکی را قبل از استفاده به درستی ذخیره کنم؟

کارتریج های باز نشده را در جای خشک و خنک و دور از نور مستقیم خورشید و دمای شدید نگهداری کنید. آنها را در گاراژ یا سوله که ممکن است یخ بزنند یا بیش از حد گرم شوند، نگهداری نکنید. اکثر کارتریج ها در صورت نگهداری مناسب بین 2 تا 3 سال ماندگاری دارند. هنگامی که کارتریج را باز کردید، باید فوراً آن را نصب کنید و در مدت زمان توصیه شده برای تعویض از آن استفاده کنید.

Q7: آیا واقعاً باید قبل از استفاده از یک کارتریج فیلتر آب جدید آن را شستشو دهم؟

بله، تقریباً همیشه. کارتریج های جدید حاوی ذرات کربن سست (غبار سیاه ریز) ناشی از فرآیند تولید هستند. اگر کارتریج را طبق دستورالعمل سازنده شست و شو ندهید، این ریزه ها از شیر آب یا یخچال فریزر شما خارج می شوند و مانند لکه های سیاه در آب یا یخ شما به نظر می رسند. شستشو معمولاً شامل جاری شدن 1 تا 5 گالن آب از طریق سیستم قبل از استفاده عادی است.

Q8: آیا آب بطری ایمن تر از آب فیلتر شده از طریق کارتریج است؟

نه لزوما. بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که آب بطری‌شده در برخی از کشورها نسبت به آب لوله‌کشی مقررات کمتری دارد. آب بطری همچنین می تواند میکروپلاستیک ها را از خود بطری شسته شود. یک کارتریج فیلتر آب که به درستی نگهداری شود، آب تولید می‌کند که اغلب خالص‌تر از آب بطری با کسری از هزینه و بدون ضایعات پلاستیکی است.