Кокосові, деревні, бітумінозні, спеціально імпрегновані або поверхнево-модифіковані (каталітичні) активовані вугілля отримали широке застосування в побутових та промислових системах напірної водопідготовки.
Активоване вугілля добре поглинає розчинені у воді органічні сполуки, феноли, вуглеводні, нафтопродукти, хлораміни, іони важких металів, радіоактивні ізотопи, вилучає з води колоїдні сполуки з відносно високою міцелярною масою.
Здатність до сорбції речовини зростає зі збільшенням його молекулярної маси. Розчинені у воді солі активованим вугіллям не поглинаються.
Гранульоване активоване вугілля витягує домішки з води адсорбцією – фізичним осадженням (утримуванням) або хімічним зв’язуванням молекул домішок на розвиненій високопористій поверхні активованого вугілля. Фізичну сорбцію забезпечують сили міжмолекулярної взаємодії (сили Ван-дер-Ваальса), хімічну сорбцію – хімічні реакції, які забезпечують поглинання речовин з відкладенням на поверхні вугілля хімічних сполук. Фізична сорбція, як правило, відновна, хімічна – незворотня.
Гранульовані активовані вугілля структурно є неоднорідною сумішшю кристалічного і аморфного вуглецю, що володіє розвиненою системою пір різного розміру з певним поєднанням адсорбційних і механічних властивостей.
Традиційні продукти для виробництва гранульованого активованого вугілля, що використовується у водопідготовці – деревина берези або осики, шкаралупа кокосових горіхів, кам’яне та бітумне вугілля. Процес виробництва заснований на піролізі основи без доступу повітря із подальшою активацією.
Деревне вугілля характеризується великою питомою поверхнею, широким розподілом розмірів пор з великою структурною часткою макропор і найвищою ємністю серед усіх видів вугілля. Його застосування у водопідготовці обмежує недостатньо висока механічна міцність та легка питома вага.
Навпаки, бітумінозні (кам’яновугільні) вугілля мають поліпшені гідравлічні і механічні характеристики, дуже важливі для застосування в напірній водопідготовці, але їх сорбційна ємність трохи нижче.
Бітумінозне вугілля має велику структурну частку мезопор, виявляє велику вибірковість до видалення з води фенолів, пестицидів, гербіцидів, поверхнево-активних речовин.
Активовані вугілля на основі шкаралупи кокосового горіха мають виражену мікропористу структуру, одночасно поєднують механічну міцність і високу ємність, вважаються кращим вибором для видалення з води залишкового хлору, хлорамінів, похідних хлорорганічних та органічних сполук, важких металів.
Імпрегнування вугілля або особливі способи реактивації енергетичної структури поверхні надають звичайним активованим вугіллям вибірковість щодо окремих домішок або посилюють здібності, необхідні для вилучення домішок, що важко видаляються, таких як, сірководень, сульфіди, меркаптани, розчинене залізо.
Імпрегновані активовані вугілля застосовують там, де звичайне вугілля недостатньо ефективне. Поверхневе імпрегнування модифікує хімічні властивості активованого вугілля, розподіляючи речовини або метали з ненасиченими валентностями на внутрішній поверхні пор. Імпрегнування дозволяє отримати спрямовану абсорбційну здатність за рахунок синергетичного поєднання специфічних властивостей хімічної речовини та вуглецю. Наприклад, активоване вугілля, імпрегноване солями срібла, має покращену мікробіологічну стабільність і не підтримує статичний розвиток бактерій, що робить його ефективним сорбентом для побутових систем водопідготовки.
Поверхнево-модифіковане активоване вугілля одержало назву каталітичного вугілля. Каталітичні вугілля мають сорбційні властивості звичайного вугілля, посилені здатністю проводити різні хімічні реакції. Каталітичні вугілля не містять імпрегнованих хімічних речовин. Їхня каталітична здатність заснована на зміні електронної структури вуглецевої поверхні.
Каталітичні вугілля застосовують у водопідготовці для видалення хлорамінів, розчиненого заліза, сірководню, гідросульфіду, сульфідів, колоїдної сірки, меркаптанів та інших сірковмісних речовин.
