איך פחם מנקה מים בפילטרים?

נתן מפתח תקוה שואל: איך פחם מנקה מים בפילטרים? זה לא מסתדר

נתן היקר,

למה לא, בעצם? מה, פועלים שחורים לא יכולים לעשות עבודה נקייה? שימוש בפחם לסינון מים הוא טריק ישן מאד, ונראה שכבר המצרים הקדמונים הכירו אותו. רק אל תשכח שאתה לא מדבר על פחם רגיל, אלא על פחם פעיל, שזה פחם שעבר טיפול מיוחד הכולל, בדרך כלל, חימום עז בסביבה נטולת חמצן או חימום עז בסביבה עתירת חמצן. לפעמים הפחם עובר גם טיפול כימי לפני החימום. כך או אחרת, בסוף התהליך מתקבלים גרגירי פחם שנקראים "פחם פעיל" ושמסוגלים לנקות הרבה יותר ממים.

חומר, כידוע לך, מורכב מפרודות (מולקולות בלעז). הפרודות מורכבות מאטומים, והאטומים מורכבים מחלקיקים תת־אטומיים. כולם מכירים את הכוחות העצומים שמחזיקים את חלקיקי האטום יחדיו - אותם כוחות שמדעני הגרעין משחררים כדי להפעיל כורים גרעיניים וכדי לאיים על שלום העולם. פחות אנשים מכירים את הכוחות החלשים יותר שמחזיקים יחדיו את חלקי הפרודה, הכוחות הכימיים, אף על פי שהם אחראיים למגוון עצום מהתופעות שמקיפות אותנו. הכוחות הכימיים אחראיים, למשל, לתהליכי הבערה- מחילוף החומרים שבו אנו הופכים אוכל ואוויר לאנרגיה, דרך שריפת הדלק שמניעה את מכוניותינו ואת רוב תחנות הכח שלנו ועד לפיצוץ של פצצות לא גרעיניות.

הסוד האמיתי של הפחם הפעיל נמצא במבנה הגרגרים, או, ליתר דיוק, במבנה החורים שמצויים בהם צילום: shutterstock

אפילו פחות אנשים זוכרים את הכוחות שמצמידים את הפרודות השונות זו לזו. אם הקשבת לשיעורי הכימיה בתיכון, אולי תזכור משהו על קשרי מימן וכוחות ואן דר ואלס. הכוחות האלה חלשים למדי, אבל הם שם. הם קרויים "כוחות אינטר־מולקולריים, כלומר "בין־פרודתיים". הם אחראים להרבה מתכונותיהם של החומרים השונים - מצורתם של פתיתי שלג ועד לטמפרטורה שבה נוזל הופך לגז - ומגיעים בהרבה גוונים וצורות, אך אותנו מעניינים כוחות המשיכה: כששתי פרודות מתאימות מתקרבות מאד, הכח הבין־פרודתי המתאים נכנס לפעולה, וגורם לפרודות להיצמד זו לזו.

וכאן אנחנו חוזרים לפחם. הפרודות שלו נצמדות לפרודות של הרבה חומרים אחרים. לחלקן הן נצמדות בקשרים כימיים תוך כדי שהן יוצרות יחד פרודות חדשות של חומרים חדשים, ולחלקן בקשרים הבין־פרודתיים החלשים יותר. אפשר להעביר את הפחם תהליך כימי שיגרום לו להיצמד דווקא לחומרים מסוימים; ואילו לשימושים אחרים - כגון טיהור מים - טוענים את הפחם במטען חשמלי חיובי שמצמיד אליו זיהומים בעלי מטען שלילי.

אבל הסוד האמיתי של הפחם הפעיל נמצא במבנה הגרגרים, או, ליתר דיוק, במבנה החורים שמצויים בהם. כן, בגרגרי הפחם יש חורים, והרבה. בדיקה תחת מיקרוסקופ אלקטרוני מגלה ששטח הפנים של כל גרגר פחם משוסע באינספור נקיקים ותהומות, חריצים ומערות. קצת כמו הכלאה בין גבינה שוויצרית, ספוג רחצה וחלת דבש, רק הרבה יותר גרוע. ועכשיו חשבי על כל הפרודות שצריכות לעבור דרך הנקבים הזעירים והמפותלים הללו. אין להן ברירה. הן חייבות להידחק ולהתפרס, ולכן לעבור קרוב מאד לפני השטח העצומים של הפחם. מספיק קרוב כדי שהכוחות שדיברנו עליהם ייכנסו לפעולה.

פרודות המים עוברות בפחם באין מפריע. אבל פרודות של חומר אורגני שמרקיב לך בצינור ונותן למים טעם רע נצמדות לפחם, וכמוהן גם פרודות של כלור ושל עוד כמה חלירעות שמהן המסנן אמור להיפטר. מובן שכל הפרודות הזרות האלה מצטברות וחוסמות את פני השטח של הפחם, עד שלבסוף הוא מפסיק להיות יעיל. אפשר להעביר את הפחם המטונף טיפול נוסף שמשחרר ממנו את כל החומרים שהוא ספח — לרוב תוך חימום נמרץ — אבל זה לא דבר שקל לעשות בבית. זוכר את המסנן של מסיכת האב"כ בזמן מלחמת המפרץ? זה שכל הזמן אמרו ש"פג תוקפו"? ניחשת יפה. זה הפחם הפעיל שבתוכו שפג תוקפו, פשוט כי הוא ישב הרבה זמן במחסן וספח פרודות תועות מהאוויר. לרוויה.