Aktivkohle als Filtermaterial: Einsatzbereiche im Schwimmbad

Durch Verkohlung von organischem Material lässt sich Kohle herstellen. Aktivkohle verfügt dabei über ein enormes Adsorptionspotenzial und kann eine Vielzahl von Schadstoffen aus Wasser entfernen. Aus diesem Grund eignet sie sich hervorragend als Material für Poolfilter.

Wir besprechen in diesem Artikel, welche Substanzen sich auf diesem Weg zurückhalten lassen, unter welchen Bedingungen Aktivkohle zum Einsatz kommt und welche Grenzen und Risiken diese Filtermethode hat.

So kommt Aktivkohle im Schwimmbad zum Einsatz

Aktivkohle kommt im Schwimmbad zur Abscheidung von Schadstoffen zum Einsatz. Sie entfernt diese Substanzen nicht nach deren Größe oder vorwiegend durch Zurückhaltung ungelöster Partikel im Wasser. Stattdessen besitzt sie eine riesige innere Oberfläche, die wie ein Schwamm in der Lage ist, im Wasser gelöste Stoffe zu binden und festzuhalten.
Hauptsächlich findet man die Substanz daher im Einsatz in der Filteranlage, die den Flüssigkeitsstrom beim Umwälzen des Wassers reinigt. Direkt an die Pumpe angeschlossen entfernt die Aktivkohle Schadstoffe nach und nach aus dem Pool. Abhängig von der Pumprate wird dabei der gesamte Beckeninhalt mindestens zwei Mal pro Tag filtriert.

Aktivkohle selbst als Staub oder Granulat hat keine idealen Voraussetzungen für die Filtration. Auch wenn sie als alleiniges Filtermaterial im Filtertopf einsetzbar ist, steigert sich ihre Effektivität deutlich in Kombination mit anderen Füllstoffen, zum Beispiel in Ergänzung zu einem Sandfilter. Auch zusammengesetzte Filterkartuschen, in denen aufeinander aufbauend Materialien mit unterschiedlicher Filterwirkung und Porengröße eingesetzt wird, kann man erwerben. In kommerziellen Systemen zur Wasseraufbereitung kann so auch der Poolzulauf bereits filtriert werden, um den Eintrag von Schadstoffen Nährstoffen, Mikroorganismen und anderen Partikeln zu verhindern.

Zusätzlich kann Aktivkohle in großen Schwimmbädern verwendet werden, die ein Desinfektionssystem auf Basis von Ozon einsetzen. Hierbei wird überschüssiges Restozon durch Reaktion mit einem Aktivkohle-Gasfilter vernichtet. Dabei ist die Aktivkohle weniger Filtermaterial als Reduktionsmittel. Sie wird daher bei der Ozonentsorgung verbraucht.

Die Filterwirkung: Welche Stoffe werden eleminiert?

Aktivkohle entfernt in erster Linie organische Verbindungen. Dabei erreicht sie eine Adsorbtion von einem erstaunlichen Spektrum an Substanzen von eher hydrophilen Verbindungen (geladene Teilchen, gut wasserlöslich) bis hin zu stark hydrophoben Stoffen (in Öl oder anderen organischen Lösemitteln lösliche Stoffe).

Das umfasst zum Beispiel Pestizide, Medikamentenrückstände und andere organische Verbindungen. Dazu gehören auch halogen-organische Verbindungen, die bei der Behandlung des Beckenwassers mit Chlor entstehen können. Gerade „verbrauchtes“ Chlor und das gefürchtete Trichloramin, das sich bei unzureichender Konzentration an aktivem Chlor anreichern kann, wird auf diese Weise zurückgehalten. Auch im Wasser gelöstes Ozon, das bei der Wasserozonierung, bei UV-Desinfektion und auch beim übermäßigen Einsatz von Peroxid entstehen kann, wird von der Kohle abgefangen.

Bei den meisten Salzen hingegen ist Aktivkohle keine effektive Maßnahme zur Entfernung. Auch Metallionen oder Schwermetalle lassen sich mit Aktivkohle adsorbieren. Hierfür empfiehlt sich der Einsatz von Flockungsmitteln, die die Partikelgröße erhöhen und dann einen volumetrischen Rückhalt im Filter erlauben.

Wirksamkeit und Sauberkeit des Filtermaterials erhalten

Als Filtermaterial lässt sich Aktivkohle nicht unbegrenzt lange verwenden. Irgendwann sind die möglichen Bindungsstellen für Schadstoffe besetzt. Auch ein Rückspülen kann diese Substanzen nicht mehr von der Aktivkohle entfernen. Dennoch sorgt regelmäßige Rückspülung der Filter für eine längere Lebensdauer und erhöhte Filtrationsleistung ähnlich wie bei Sandfiltern. Dem Anwender bleibt dann nichts anderes übrig, als die Aktivkohlefüllung zu erneuern.

Zusätzlich erfolgt eine Alterung des Filtermaterials durch Bildung von Biofilmen. Die in der Aktivkohle zurückgehaltenen Partikel bilden eine Nährstoffgrundlage für Bakterien, die Klüfte und Krypten der Kohle sorgen für einen idealen Lebenraum. Somit wird ein zu lange nicht gewechselter Filter selbst zum Problem, wenn sich aus dem Biofilm Mikroorganismen lösen und zurück ins Beckenwasser gelangen.

Aktivkohlekartuschen oder Aktivkohlegranulat/ -pulver sollte etwa einmal pro Woche gewechselt werden, um diesen Problemen zuvorzukommen. Wenn spürbare Kontaminationen des Wassers mit Bakterien oder Abbauprodukten auftreten, ist es schon deutlich zu spät. Durch die Biofilmbildung kann auch die Wasserdesinfektion z. B. mit Chlor nicht mehr alle Mikroorganismen im Filter abtöteten – diese verstecken sich in Bakterienmatten, Schleim oder den Aktivkohleporen selbst, wo das Desinfektionsmittel sie nicht in ausreichend hoher Konzentration erreicht.

Der Wechsel erfolgt je nach Filtermodell: Kartuschenfilter werden im Ganzen ersetzt, Filtertöpfe werden neu befüllt. Dabei ist wichtig, die alte Aktivkohle vollständig zu entfernen und entweder zu regenerieren oder zu entsorgen. Filtersand muss dagegen deutlich seltener erneuert werden. Wenn Schichtungen aus Sand und Kohle kombiniert werden, genügt es, die Aktivkohleschicht abzutragen.

Chemische und physikalische Eigenschaften der Aktivkohle

Bei Aktivkohle handelt es sich zum größten Teil (über 90%) um Kohlenstoff. In dem Stoffgemisch sind auch andere komplexe Kohlenstoffverbindungen enthalten. Sie wird durch Dehydratisierung (Behandlung zum Beispiel mit konzentrierter Phosphorsäure) oder Destillation/ Verkohlung gewonnen und kann aus einer Vielzahl von Ausgangsstoffen hergestellt werden.

Dazu eignen sich zum Beispiel pflanzliche („Pflanzenkohle“) und tierische Materialien („Tierkohle“) sowie fossile Rohstoffe wie z. B. Stein- oder Braunkohle.
Aktivkohle ist ein Feststoff, der in der Regel als Granulat, Pulver oder Staub vorliegt, allerdings lassen sich durch Pressung auch größere Formen erzielen. Die Substanz ist schwarz und geruchlos. Aktivkohle ist brennbar und sollte mit entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen gehandhabt werden.

Wichtigste Eigenschaft ist jedoch die enorme physikalische Oberfläche der Aktivkohlepartikel im Vergleich zu ihrem Volumen. Dies ist die Grundlage für ihre Nutzung als Adsorbens und und Filtermaterial. Die hochporöse Struktur des Stoffs sorgt für eine riesige „innere Oberfläche“, die man sich strukturell wie bei einem Schwamm vorstellen kann.

Das müssen Sie beachten

Aktivkohle kann für die meisten Anwendungen als reaktionsträge bis inert gelten. Allerdings kann sie durch starke Oxidationsmittel oxidiert werden. Das führt zu einer Reduktion der Masse an wirksamem Filtermaterial, da Kohlenstoff bis zum gasförmigen Kohlendioxid „durchoxidiert“ wird und sich dann verflüchtigt. Die so entstehenden Verluste müssen in einigen Anwendungen (z. B. Restozonvernichtung) mitbedacht und kompensiert werden.

Große Mengen von Aktivkohle können zur Selbsterhitzung und sogar Entzündung des Materials führen. Deswegen sollte die Substanz vor Sonne geschützt gelagert werden. Kontakt mit oxidierenden Chemikalien (zum Beispiel auch chlorhaltige Desinfektionsmittel, Salpetersäure, SchwefelsäureWasserstoffperoxid) ist zu vermeiden, da dies ebenfalls zu oxidativer Erhitzung und Entzündung führen kann.

Auch das Erhitzen der Aktivkohle zur Regeneration der Adsorptionsfähigkeit muss unter kontrollierten Bedingungen bei maximal 150 °C erfolgen. Ständige Beobachtung ist notwendig, um im Falle spontaner Entzündung sofort eingreifen zu können. Dies ist eine technische Anwendung, die Laien nicht selbstständig durchführen sollen!

Wenn Aktivkohle zur Behandlung von gasförmigen Medien eingesetzt wird, sollte sie weder nass noch zu kalt sein. Das bedeutet für die Restozonvernichtung, dass der Zustand des Filters regelmäßig überprüft werden sollte, um z. B. Absetzen von Luftfeuchte zu verhindern. Im Außenbereich ist eine solche Behandlung nur sinnvoll, wenn die Witterung die Reinigung zulässt (Außentemperatur über 0 °C, kein Regen).

Mögliche Gefahrenquellen und Risiken beim Einsatz von Aktivkohle

Die größte Gefahr geht von der Brennbarkeit von Aktivkohle aus. In Verbindung mit oben genannten Oxidationsmitteln kann so viel Reaktionswärme entstehen, dass sich das Material entzündet. Bei der Handhabung von Aktivkohle sollten weiterhin Funken- und Zündquellen eliminiert werden, da der entstehende Staub in der Luft explosionsfähige Gemische bilden kann. Kohlestaubexplosionen gerade in geschlossenen Räumen können enorme Zerstörung auslösen!

Es gibt keine Hinweise auf eine toxische oder sensibilisierende Wirkung der Aktivkohle. Kontaminierte Kleidung soll ausgezogen, exponierte Körperstellen abgewaschen werden. Auch das Verschlucken der Kohle ist weitgehend unbedenklich – es existieren sogar medizinische Anwendungen für Aktivkohle, um Giftstoffe im Körper zu binden. Wenn Stäube in die Augen geraten, sollte man diese mehrere Minuten lang gründlich ausspülen. Wenn nachher Beschwerden oder Reizungen auftreten (Fremdkörpergefühl, Beschädigungen der Hornhaut) oder sich sichtbare Reste nicht entfernen lassen, empfiehlt es sich für betroffene Personen, ärztlichen Rat einzuholen.

Schutzbrille und Staubmaske sind immer dann erforderlich, wenn Aktivkohle so gehandhabt wird, dass aufsteigende Stäube entstehen können. Diese Stäube sollten nicht eingeatmet werden.

Verbindungen und ähnliche Stoffe

Aktivkohle ist idealerweise im Pool nicht das einzige Filtermaterial. Sie dient einem bestimmten Zweck: Der Eliminierung von organischen Inhaltsstoffen und giftigen Abbau- und Nebenprodukten der Pooldesinfektion. Diesen Effekt kann man nicht mit jedem beliebigen Filtermaterial, z. B. Sand, erzielen, da es nicht auf die mechanische Zurückhaltung von Partikeln ankommt, sondern auf die Adsorption von Chemikalien an die Oberfläche der Kohle. Aus diesem Grund sind z. B. Wechselkartuschen für Poolfilter aus mehreren Schichten aufgebaut.

Es existieren andere Produkte, die ähnliche Prinzipien verfolgen, zum Beispiel bioresistentes aktiviertes Filterglas (Dryden „AFM“). AFM ist selbststerilisierend und sorgt damit für eine deutliche Reduktion der Biofilmbildung. Diese Mittel sind im Vergleich zur herkömmlichen Aktivkohle jedoch teurer und empfehlen sich nur, wenn ständiger Bakterienbewuchs der Filter für Probleme sorgt oder die gewünschte Filterleistung anders nicht erreichbar ist.

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