فرآیندهای تصفیه حجم زیاد آب که در مقاله‌ای با همین عنوان توضیح داده شده است، آبی را تولید میکند که برای نوشیدن به اندازه کافی خوب است و بسیار بهتر از نوشیدنی میلیون‌ها نفر در جهان در حال توسعه است. با این وجود، کیفیت این آب ممکن است برای بسیاری از مردم به اندازه کافی خوب نباشد و بر این اساس درجات بیشتری از تصفیه برای برآوردن این نیازها ضروری است. این امر برای آب آشامیدنی که موضوع بحث این مقاله و برای آبی که در فرآوری صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد صادق است. تکنیک‌های مختلفی مانند استفاده از فیلترهای کارتریج چین‌دار، نخ تابیده، ملت بلون، اسپان باند، سرامیکی، کوالسر و غشاهای میکرو/اولترافیلتراسیون و فرایندهای انتشار شامل اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون برای این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرد که در این مقاله به اختصار معرفی شدهاند.
از طرف دیگر، نگرانی عمده مصرف کنندگان رنگ، بو و طعم است که وجود آنها در آب لوله کشی در برخی شهرها، باعث مصرف بسیار زیاد آب‌های معدنی و آشامیدنی بسته‌بندی شده در بطری موجود در بازار شده است. فیلترهای کربن فعال به‌عنوان یک راه حل موثر برای حذف آلایندههای شیمایی و در نتیجه بهبود رنگ، طعم و بو شناخته شدهاند. یک نگرانی مهم‌تر باید وجود میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا باشد، اما آسیب‌های ناشی از این عوامل تنها زمانی به آگاهی عمومی می‌رسد که شیوع بیماری وجود دارد. با تثبیت عناصری بر روی دانه‌های کربن و ایجاد کربن فعال بیولوژیکی می‌توان با این آلاینده‌ها مقابله کرد. در مورد فیلترهایی که برای ار بین بردن باکتریها و میکروارگانیسم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد پس از پایان عملیات برای از بین بردن عوامل حذف شده از محیط فیلتر استفاده از مواد ضد عفونی کننده نامحلول مانند یون نقره ضروری است.
در پایان منابع مختلف آب آشامیدنی و چگونگی بهره بردن از این تکنیک‌ها برای تصفیه آب از تصفیه در نقطه استفاده (point-of-use) شامل تعبیه یک فیلتر در یک نی مخصوص آشامیدن آب، بطری، پارچ و دیسپنسر (dispenser) تا سیستمهای نقطه ورود (point-of-entry) مانند تصفیه مورد نیاز در منابع بزرگ آب ذخیره‌سازی و تصفیه خانه‌های قابل حمل برای کاربردهای تامین آب موقت مورد بحث قرار گرفته است.
در باور عموم مردم شفافیت آب به عنوان معیاری برای تعیین وضعیت سلامتی آن بدون داشتن آگاهی از میکروارگانیسم‌ها یا سایر آلودگی‌های میکروسکوپی در نظر گرفته می‌شود. اما سازمان جهانی بهداشت ۷۵۲ ماده را شناسایی کرده است که می‌تواند در آب لوله کشی وجود داشته باشد. سازمان‌های آب موظف به نظارت بر سطح تنها ۶۶ مورد از آنها و کارخانجات بسته‌بندی آب تنها ۲۸ مورد هستند. تا حدود ۳۰ سال پیش تصور می‌شد که سرب تنها آلاینده خطرناک در آب آشامیدنی است. امروزه علاوه‌بر سرب، آفت‌کش‌ها (pesticides)، باکتریها، ویروس‌ها، کلیفاژها (coliphage)، نیترات‌ها، کلر، کلرو ارگانیک‌ها (chloro-organics) و آلومینیوم باید به فهرست رو به رشدی از آلاینده‌ها که خطرات سلامتی را به همراه دارند اضافه شوند. آلاینده‌هایی که معمولاً در آب یافت می‌شوند در شکل ۱ نشان داده شده است.
کلر به‌طور گسترده توسط سازمان‌های آب به‌عنوان یک عامل ضدعفونی کننده استفاده می‌شود. با این حال، اعتقاد بر این است که دیگر کلرزنی به‌عنوان روشی برای از بین بردن باکتریها کاملاً مؤثر نیست، زیرا نیاز به استفاده از کلر اضافی برای ماندگاری از تصفیه‌خانه تا شیر آب منازل است که که منجر به ایجاد طعم و بوی ناخوشایند در آب آشامیدنی می‌شود. یکی دیگر از عوارض جانبی کلرزنی که در حال حاضر باعث نگرانی شده است این است که کلر با ذرات کوچکی از ترکیبات آلی واکنش می‌دهد و گروهی از ترکیبات به نام تری‌هالومتان‌ها (trihalomethanes) را ایجاد میکند که توسط سم‌شناسان به‌عنوان یک عامل خطرناک تحت بررسی است. از این رو ممکن است کلر در برخی موارد در فهرست آلایندههای آب قرار گیرد.
بیماری‌های باکتریایی که معمولاً از طریق آلودگی آب منتشر می‌شوند، باعث نگرانی عمده در سراسر جهان می‌شوند. بیماری وبا شایع‌ترین نوع این بیماری‌ها است، علی‌رغم این واقعیت که تعداد زیادی (حدود یک میلیارد) از باکتری‌های وبا برای ایجاد عفونت مورد نیاز است.
تک یاخته انگلی کریپتوسپوریدیوم (parasitic protozoan Cryptosporidium) نیز به‌طور گسترده در طبیعت پراکنده است و طیف وسیعی از میزبان‌ها از جمله حیوانات مزرعه و حیوانات خانگی را آلوده میکند. تک یاخته‌ها (protozoa) از فضولات حیوانات وارد منبع آب می‌شوند. مشکل این است که آنها یک مرحله محافظتی به نام اووسیست‌ها (oocysts) را تشکیل می‌دهند که به آنها اجازه می‌دهد برای مدت طولانی در آب زنده بمانند (تا شاید هجده ماه) در حالی‌که منتظر مصرف شدن توسط میزبان مناسب هستند. پس از آلوده شدن، میزبان به یک ناقل مادام العمر تبدیل می‌شود که ممکن است عود کند و فقط یک اووسیست کریپتوسپوریدیوم (Cryptosporidium oocyst) برای ایجاد عفونت لازم است. در بیماران عادی، کریپتوسپوریدیوم باعث ایجاد انتریت معده (gastro-enteritis) خود محدود شونده می‌شود که می‌تواند تا دو هفته ادامه یابد. اگر بیمار سیستم ایمنی ضعیفی داشته باشد، همین عفونت می‌تواند منجر به مرگ او شود.
کریپتوسپوریدیوم در منابع آب آشامیدنی گسترده است. کیست‌ها (cysts) تنها ۴ تا ۷ میکرومتر اندازه دارند و تشخیص و حذف آنها از آب با تصفیه معمولی آب بسیار دشوار است (اما به راحتی با میکرو یا اولترافیلتراسیون قابل جدا شدن هستند). آنها همچنین در برابر کلر مقاومت می‌کنند.
لامبلیا ژیاردیا (Giardia lamblia) عامل دیگری است که باعث بیماری می‌شود، اما برخلاف کریپتوسپوریدیوم با آنتی بیوتیک قابل درمان است. هم ژیاردیا و هم کریپتوسپوریدیوم را می‌توان با بیست دقیقه جوشاندن آب از بین برد، اما متأسفانه جوشاندن فلزاتی مانند سرب و آلومینیوم را در آب ترکیب میکند.
از لحاظ تاریخی و از نقطه نظر تصفیه آب برای نوشیدن، در ابتدا دستگاه‌هایی به منظور تأمین آب آشامیدنی تمیز برای ارتش‌ها و شهرهای کوچک ساخته شدند، اما شاید اولین دستگاه در مقیاس بزرگ که امروزه نیز قابل استفاده است توسط James Peacock توسعه داده شد و در سال ۱۷۹۱ ثبت اختراع شد. قانون آب کلان شهرها در سال ۱۸۵۲ توسط پارلمان بریتانیا تصویب شد که به‌طور خاص در آن توصیه شده است که آب از طریق بسترهای شن و ماسه فیلتر شود و در سال ۱۸۷۰ اولین سیستم تصفیه آب توسط شرکت Vauxhall Water درکنار رودخانه تیمز (Thames) راه‌اندازی شد. در صورتی که به این مباحث علاقه‌مند هستید توصیه می‌شود کتاب The Quest for Pure Water نوشته Moses N. Baker که تاریخچه بسیار کاملی از سیستمهای تصفیه آب ارائه می‌دهد را مطالعه فرمایید.
در مواردی که نیاز به آب با کیفیت بالا احساس می‌شود، علاوه‌بر تصفیه عمومی آب، تکنیک‌های دیگری نیز مطرح می‌شود. سازمان بهداشت جهانی (WHO) دستورالعمل‌هایی را در مورد کیفیت آب آشامیدنی منتشر میکند، که اگرچه بسیار مختصرتر از موارد مربوط به کیفیت هوا است، اما شامل موارد زیر است:
دقیقا مشابه کیفیت هوا، فیلتراسیون می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر هر یک از این جنبه‌های کیفیت آب داشته باشد که در ادامه انواع فیلترهای مورد استفاده برای تصفیه آب با جزئیات بیشتر مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
فیلتر کارتریج یک المنت فیلتر معمولا قابل تعویض به شکل استوانه‌ای با نسبت طول به قطر بالاتر است که با فیلتر کردن یک سیال از بیرون کارتریج به داخل آن یا بالعکس عمل میکند. معمولاً شامل یک هسته با ساختار باز مرکزی است که مدیای فیلتر روی آن نصب می‌شود و این المنت فیلتر در یک محفظه (housing) استوانه‌ای قرار می‌گیرد. شماتیک فرایند فیلتراسیون آب با استفاده از فیلترهای کارتریج در شکل ۲ نشان داده شده است.
مدیا می‌تواند به احتمال زیاد، یک ورقه چین‌دار برای به حداکثر رساندن ناحیه فیلتراسیون یا یک لایه ضخیم‌تر از الیاف بی‌بافت به صورت مسطح یا نوع نخ تابیده برای کاربردهای فیلتراسیون عمقی باشد. کارتریج‌ها به مجموعه‌ای از ابعاد استاندارد پذیرفته شده به‌طور کلی ساخته می‌شوند.
فیلتر کارتریج ظرفیت فیلتراسیون نسبتاً کمی دارد و برای دستیابی به انواع نرخ جریانی، گاهی اوقات لازم است به شکل چند واحدی استفاده شود. با این حال، آنها را می‌توان با طیف گسترده‌ای از مدیاهای فیلتر تولید کرد و بنابراین می‌توان آنها را برای مطابقت با هر کاربرد فیلتراسیون بهینه‌سازی کرد.
اگر یک لایه مدیای چین‌دار بر روی یک هسته استوانه‌ای نصب شود، آنگاه یک کارتریج چین‌دار تشکیل می‌شود که فرمت بسیار مهمی در صنعت فیلتراسیون است، با سطح بسیار بالایی در داخل یک المنت استوانه‌ای (اگرچه قادر به تحمل فشار بسیار بالای گذرنده نیست). تغییراتی در شکل ساده کارتریج چین‌دار برای بهبود ویژگی‌های فیزیکی آن قابل انجام است شامل موج‌دار کردن مدیا قبل از چین خوردگی یا استفاده از چین با هندسه هلالی شکل است که هم باعث افزایش سطح و هم تا حدی سفتی می‌شود، فرورفتن سطح و استفاده از نوارهای جداکننده و اسکریم برای حفظ فاصله ثابت و جلوگیری از فرو ریختن چین‌ها است. فرو ریختن یک المنت چین‌دار سطح موثر را کاهش می‌دهد و در صورت زیاد شدن، ممکن است منجر به پارگی شود. در شکل ۳ یک نوع کارتریج چین‌دار مورد استفاده برای تصفیه آب نشان داده شده است.
یک نوع بسیار مهم از فیلترهای کارتریجی، فیلترهای ملت بلون و اسپان باند هستند. عملکرد بالای این محصولات باعث شده است که بخش قابل توجهی از بازار کارتریج‌های عمقی به این محصولات اختصاص داده شود. مدیای پلی‌پروپیلن به‌طور گسترده در سیستمهای فیلتراسیون آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کارتریج شامل ترکیبات چند لایه از بی‌بافت‌های ملت بلون یا اسپان باند است. در برخی کاربردها این لایه‌ها به شکل کامپوزیتی به صورت ترکیبی از لایه‌های اسپان باند و ملت بلون ساخته می‌شوند. با افزایش تعداد لایه‌ها، وزن پایه نیز افزایش می‌یابد.
این مدیاها قادر به درجات بسیار خوب فیلتراسیون هستند و در حال حاضر مقدار زیادی میکروفیلتراسیون با آنها انجام می‌شود. کارتریج فیلتر پلی‌پروپیلن که با استفاده از تکنیک ملت بلون به دست می‌آید، می‌تواند ناخالصی‌های مکانیکی (ماسه، زنگ و غیره) را تا اندازه ۵ میکرومتر فیلتر کند و حداکثر دمای عملیاتی آن ۴۰ درجه سانتیگراد است. یک نمونه کارتریج فیلتر ملت بلون از جنس الیاف پلی‌پروپیلن مورد استفاده در فرایند تصفیه آب در شکل ۴ نشان داده شده است.
این نوع کارتریج، یک کارتریج کاملاً متفاوت است که با پیچاندن مداوم نخ در یک الگوی کنترل شده با دقت در اطراف هسته مرکزی که معمولاً یک لوله فلزی یا پلاستیکی سوراخ‌دار است ساخته می‌شود و در هر انتها باز است. نمونه‌هایی از این نوع کارتریج در شکل ۵ نشان داده شده است.
ماتریسی که به این ترتیب شکل می‌گیرد معمولاً دارای ساختار درجه‌بندی شده است. هسته مرکزی ممکن است رزوه شود و اولین لایه فیلامنت یا نخ به رزوه‌ها پیچیده شود و درجه لازم از فاصله دورهای متوالی ایجاد شود. از طرف دیگر با تغییر کشش (سفتی) رشته‌ها، اندازه منافذ کاهشی از سطح بیرونی به سمت سطح هسته داخلی وجود دارد. با چنین درجه‌بندی در اندازه منافذ، جهت جریان سیال به سمت داخل است تا بهترین عملکرد کلی فیلتر در مورد بارگذاری ذرات و عمر فیلتر به دست آید.
کارتریج ممکن است فقط یک لایه از فیلامنت یا نخ داشته باشد که ساختار آن شبیه فیلتر لبه (edge filter) می‌شود یا ممکن است چندین لایه از رشته داشته باشد که معمولاً در زوایای مختلف، لایه به لایه پیچیده می‌شوند تا به کارتریج یک جزء فیلتراسیون عمقی بدهند.
کارتریج‌ها بر اساس طیف گسترده‌ای از مواد نخی ساخته می‌شوند که شامل هم الیاف طبیعی و هم الیاف مصنوعی هستند. نخ‌های مورد استفاده عمدتاً از الیاف کوتاه ریسیده می‌شوند و سطح فیبریل (fibril) شده آن برای ایجاد سطح پرزی، که به مکانیسم‌های فیلتراسیون کمک میکند، برس خورده یا ساییده می‌شود. اگر از نخ‌های مونوفیلامنت (monofilament) استفاده شود، معمولاً قبل از اینکه به صورت کارتریج درآیند، به نوعی بافت می‌شوند که به نخ‌های برید (braid yarn) معروف هستند. ویژگی‌های فیلتراسیون کارتریج نخ تابیده به نوع نخ استفاده شده و همچنین نحوه تولید و پیچیدن آن بستگی دارد. در این نوع فیلتر، فیلتراسیون در فواصل بین نخ‌ها به اندازه فیلتراسیون در فضاهای بین پیچ های متوالی مکانیسم مهمی است.
علی‌رغم منشأ اولیه آن، در دهه ۱۹۳۰، کارتریج با طول ۳۲۵۰ میلی متر و قطر ۶۳ میلی متر به‌طور گسترده در بسیاری از بخش‌های صنعت استفاده می‌شود. ساخت ساده، راحتی و تطبیق‌پذیری آن در استفاده منجر به تبدیل شدن آن به یک استاندارد غیر رسمی شده است. زیرا تعداد فزاینده‌ای از تولید کنندگان برای یک بازار بزرگ و رو به رشد رقابت می‌کنند. همچنین به‌طور موثر به‌عنوان نمونه‌ای از کارتریج‌های توسعه یافته در سال‌های اخیر برای کاربردهای متنوع عمل میکند. حداکثر دمای عملیاتی برای این نوع فیلترها ۴۵ درجه سانتیگراد در نظر گرفته می‌شود.
المنت‌های فیلتر سرامیکی برای دمای بالاتر سیال و برای فیلتراسیون سیالات خورنده کاربرد خاصی دارند. المنت‌های ساخته شده از سنگ‌دانه‌های سرامیکی نسوز با چسب شیشه‌ای نیز مقاومت بالایی در برابر شوک فیزیکی و حرارتی دارند. المنت‌های سرامیکی را می‌توان به اشکال مختلف با درجات مختلف تخلخل و یکنواختی ساختار ریخته‌گری یا قالب‌گیری کرد. حجم‌های خالی معمولا تا ۵۰٪ است. انواع میکروتخلخل را می‌توان با اندازه منافذ کمتر از ۱ میکرومتر تولید کرد. از المنت‌های سرامیکی می‌توان برای فیلتراسیون هوا و مایعات استفاده کرد و به‌ویژه برای استفاده با اسیدها و قلیاها مناسب هستند.
فیلترهای سرامیکی متخلخل برای استفاده به عنوان کارتریج عموماً به شکل یک استوانه ساده با دیواره ضخیم هستند که ضخامت آن عمق مدیای فیلتر را برای نگهداری مواد جامد در فرآیند فیلتراسیون فراهم میکند. در فرایند تصفیه آب، کارتریج فیلتر سرامیکی برای فیلتر مکانیکی ذرات مانند زنگ زدگی، ماسه یا سایر ناخالصی‌ها تا ۰/۳ میکرومتر استفاده می‌شود. این نوع فیلتر می‌تواند طعم و بوی آب را بهبود بخشد و دارای یک جزء رزین است.
فیلتر سرامیکی (خاک دیاتومه) برای کاهش آلومینیوم، آرسنیک، کادمیوم، کلرامین، کلر، فلوراید، سرب، جیوه، نیکل، رادیونوکلئیدها، تری‌هالومتان و روی است. یک المنت فیلتر سرامیکی مناسب استفاده در سیستمهای فیلتر تحت فشار هستند و نرخ جریان بالاتر و عمر طولانی‌تری نسبت به سایر فیلترهای کارتریج دارند. نمونه‌ای از این فیلتر در شکل ۶ نشان داده شده است.
جداسازی پراکندگی مایع-مایع بسته به خواص فیزیکی دو فاز مایع می‌تواند دشوار و پرهزینه باشد. معمولا از فیلترهای کوالسر برای این منظور استفاده می‌شود. در یک شکل اولیه، کوالسرها را می‌توان به‌عنوان نوع خاصی از جداکننده توصیف کرد که برای جمع‌آوری قطرات بسیار پراکنده، موجود در یک سیال حامل و ادغام این قطرات به قطرات بزرگی طراحی شده است که به سرعت از سیال حامل جدا می‌شوند. به‌طور خاص، آنها برای جدا کردن روغن از آب استفاده می‌شود. یک مدیای کوالسر خوب لزوماً با مایعات سازگار نیست و یک مدیای سازگار لزوماً یک کوالسر خوب نیست.
اصول کار آن به این صورت است که آب آلوده به روغن را از یک بستر الیاف یا وب فیلتر عبور می‌دهند. قطرات روغن توسط مکانیسم‌های فیلتراسیون مانند اینرسی (inerial impact)، برخورد مستقیم interception))، حرکت براونی (Brownina motion) یا اثر الکترواستاتیک به الیاف برخورد می‌کنند. آب روی الیاف با جابجایی و اثر کشش چسبناک نازک می‌شود، تا زمانی که در نهایت لایه آب پاره شود و به قطرات روغن اجازه دهد تا کاملاً به الیاف بچسبند و لایه آب پراکنده شده و از طریق وب عبور میکند. قطرات دیگر روغن اکنون توسط الیاف توسط مکانیسم‌های ذکر شده جمع آوری می‌شوند، و این قطرات به سایر قطرات می‌پیوندند و قطرات بزرگ‌تری را تشکیل می‌دهند. قطرات به رشد خود ادامه می‌دهند تا زمانی‌که نیروی کشش یا گرانش آنها را از الیاف جدا کرده و در یک مخزن رها می‌شوند. نمایی از فرایند کوالسینگ coalescing)) قطرات مایع روی سطح مدیا در شکل ۷ نشان داده شده است.
فیلتراسیون واقعی در کوچک‌ترین اندازه ذرات با استفاده از غشاها به دست می‌آید که برای جداسازی مولکول‌های آلی و جامدات کلوئیدی استفاده می‌شود. غشاها با ورود غشاهای میکروفیلتراسیون وارد میدان فیلتراسیون شدند که تنها با چند برابر فشار محیط کار می‌کردند. کاربردهای غشایی برای جداسازی مولکولی از طریق میکروفیلتراسیون به محدوده اولترافیلتراسیون گسترش می‌یابد و یک پیشرفت مدرن مهم از نظر مدیای فیلتر است، با ساختاری که امکان عملکرد در فشارهای نسبتا کم را فراهم میکند. این غشاها با منافذ کمتر از ۰/۱ میکرومتر یا کمتر در دسترس هستند، بنابراین امکان استفاده برای حذف گونه‌های بیماری‌زا از آب آشامیدنی را فراهم می‌کنند.
همانند فیلتر کارتریج، ظرفیت فیلتراسیون آنها ممکن است کم باشد و نیاز به استفاده از آنها در مجموعه‌ای از ماژول‌ها باشد (شکل ۸)، اما غشای میکرو/اولترافیلتراسیون در حال تبدیل شدن به یک ابزار بسیار ارزشمند در اکثر انواع فیلتراسیون آب است. افت فشار کمتر غشاها، و به‌خصوص غشاهای میکروفیلتراسیون، جداسازی با نیازهای انرژی بسیار کمتر را امکان‌پذیر میکند.
این فرایندها شامل غشاهایی است که نسبت به ذرات جامد، قطرات مایع، مواد کلوئیدی یا گونه‌های مولکولی یا یونی در محلول نفوذناپذیر هستند در حالی که نسبت به آب نفوذپذیر هستند. با این تعریف این فرایند شامل اسمز معکوس (reverse osmosis) و نانوفیلتراسیون (nanofiltration) است. این فرایندها از نظر اصول عملکرد متفاوت با غشاهای میکروفیلتراسیون و اولترا فیلتراسیون هستند اما کارکرد آنها شبیه فرایندهای فیلتراسیون است و بنابراین می‌توان برای این منظور از آنها استفاده کرد. آنها در معرض جریان آب قرار می‌گیرند و یک غشای نیمه‌تراوا به‌عنوان یک مانع در سراسر این جریان قرار می‌گیرد. در انتها آب تصفیه شده اکنون محلولی است بدون ماده معلق (یا بسیار کم، اگر به درستی از قبل فیلتر شده باشد).
این فناوری یک حوزه به سرعت در حال توسعه است. با پلیمرهای جدید و در نتیجه غشاهای جدید که سالانه عرضه می‌شوند، امکان تطابق خوبی بین نیازهای تصفیه آب و قابلیت‌های غشا را می‌توان فراهم کرد. اسمز معکوس فرآیند انتخابی برای تولید آب آشامیدنی از آب نمک زمانی است که انرژی ارزان و در دسترس باشد.
در سال‌های اخیر، غشاهای اسمز بسیار گسترش یافته است تا محدوده جداسازی انتشار (diffusion) را گسترش دهد تا اجازه عبور برخی از مواد یونی و مولکولی را بدهد، فرآیندی به نام نانوفیلتراسیون، که به‌طور متناظر به فشارهای غشایی کمتری نیاز دارد.
اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون فرآیندهای مبتنی بر انتشار هستند که برای جداسازی حلال‌ها (معمولاً آب) و برخی یون‌ها از محلول استفاده می‌شوند. اندازه مقیاس جداسازی زیر ۵ نانومتر است و گاهی اوقات به عنوان هایپرفیلتراسیون نیز شناخته می‌شود.
شکل ۹ یک سیستم فیلتر آلاینده شیمیایی معمولی را نشان می‌دهد که برای نصب خانگی طراحی شده است. محیط جاذب که بیشتر در چنین فیلترهایی استفاده می‌شود کربن فعال است.
جذب توسط کربن فعال دانه‌ای یک روش پذیرفته شده برای حذف آلایندههای شیمیایی از آب آشامیدنی، به ویژه در محل استفاده است. این نوع فیلتر می‌تواند ناخالصی‌ها و موادآلی تا اندازه ۱ میکرومتر را فیلتر کند و کلر را نیز از آب حذف کند. با این حال، برای موثر بودن، آب باید برای مدت زمان مشخصی با کربن در تماس باشد. برای اطمینان از این امر، تنظیم فشار و کنترل نرخ جریان ضروری است. حداکثر دمای عملیاتی ۴۵ درجه سانتیگراد است. هرچند این نوع فیلترها برای بهبود طعم و بوی آب مورد استفاده قرار می‌گیرند اما قادر به حذف فلزات سنگین نیز هستند.
فیلترهای کربن فعال حاوی مقادیر کمی ریز کربن هستند. تمام فیلترها باید پس از نصب شسته شوند تا آثار این ریزه‌ها قبل از استفاده از سیستم آب پاک شود. فیلترهای ذکر شده در بخش‌های قبل می‌توانند با فیلتر کربن ترکیب شوند تا از حداکثر شفافیت آب و حداکثر خواص جذب اطمینان حاصل شود.
یک بستر کربن فعال که به‌عنوان جاذب عمل میکند، یک وسیله تصفیه بسیار خوب برای سیستمهای تصفیه آب با اندازه کوچک تا متوسط است. با این حال، برای حذف کامل مواد بیولوژیکی معلق می‌توان آن را با عناصری ترکیب کرد که در این صورت عملیات جذب با فعالیت بیولوژیکی ترکیب می‌شود.
یک روش تثبیت باکتری‌های هتروتروف (heterotrophic) روی دانه‌های کربن است. این نوع کربن‌ها که کربن فعال بیولوژیکی نامیده می‌شوند، استفاده از جذب فیزیکی را با تصفیه بیولوژیکی ترکیب می‌کنند. ماده آلی زیست تخریب پذیر یا کربن آلی محلول زیست تخریب‌پذیر که با آب خام وارد می‌شود توسط باکتری‌های هتروتروف به دی اکسید کربن و زیست توده (biomass) تبدیل می‌شود. سپس زیست توده تا حدی توسط تک یاخته‌ها مصرف می‌شود و یک تعادل بین جریان غذا، باکتریها، تک یاخته‌ها و جلبک‌ها به دست می‌آید. این تعادل باید به دقت کنترل شود تا از کیفیت آب فرآوری شده اطمینان حاصل شود. ساپورت دانه‌ای و پارامترهای عملیاتی آن (سرعت فیلتراسیون، زمان تماس و شستشوهای دورهای) تنها متغیرهایی هستند که باید برای تضمین وضعیت بیولوژیکی بهینه سیستم کنترل شوند.
پس از آن، مطلوب است که با باکتری‌های حذف شده و نگهداری شده در محیط فیلتر مقابله شود. یک روش اساسی آن است که از یک ضد عفونی کننده نامحلول که قادر به از بین بردن باکتریها باشد در محیط فیلتر استفاده شود. باکتری کشی که معمولا مورد استفاده قرار می‌گیرد، نقره آغشته به دانه‌های کربن است (شکل ۱۰).
در حالی که هیچ مقررات عمومی برای فیلترهای تصفیه آب خانگی، تصفیه کننده‌ها و سیستمهای اسمز معکوس وجود ندارد، استانداردهای ملی داوطلبانه و پروتکل‌های NSF ایجاد شده است که حداقل الزامات ایمنی و عملکرد این محصولات را برای تصفیه آب آشامیدنی تعیین میکند.
گواهینامه NSF یک گواهی بهداشتی برای تجهیزات تجاری مواد غذایی و بهداشت محیطی است که تضمین میکند طراحی و ساخت تجهیزات مطابق با استانداردهای سخت‌گیرانه ایمنی مواد غذایی و بهداشت محیطی است.
استانداردها و پروتکل‌ها در زیر شرح داده شده است. اعداد موجود در نام‌ها منعکس کننده ترتیبی است که استاندارد یا پروتکل توسعه یافته است و یک سیستم رتبه‌بندی یا درجه‌بندی نیست.
این استاندارد فیلترها را از نظر وجود ناخالصی‌های مربوط به ویژگی‌هایی مانند کلر و طعم و بو تأیید میکند. این‌ها می‌توانند سیستمهای تصفیه در نقطه استفاده (زیر سینک، پارچ آب و غیره) یا نقطه ورود (کل خانه) باشند.
در این استاندارد، فیلترها برای کاهش یک آلاینده با اثر سلامتی تأیید می‌شوند. اثرات بهداشتی که در این استاندارد تنظیم شده است، توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) و بهداشت کانادا مقرر شده است. هر دو استاندارد ۴۲ و ۵۳ جذب/فیلتراسیون را پوشش می‌دهند که فرآیندی است که زمانی اتفاق می‌افتد که مایع، گاز یا مواد محلول/معلق به سطح یا در منافذ یک محیط جاذب بچسبد. فیلترهای کربن نمونه‌ای از این نوع محصولات هستند.
این استاندارد استفاده از نرم کننده‌های آب را پوشش می‌دهد. نرم کننده‌های آب از رزین تبادل کاتیونی استفاده می‌کنند که با کلرید سدیم یا پتاسیم بازسازی می‌شود. نرم کننده، سختی ناشی از یون‌های کلسیم و منیزیم را کاهش می‌دهد و آنها را با یون‌های سدیم یا پتاسیم جایگزین میکند.
سیستمهای تصفیه اشعه ماوراء بنفش از نور ماوراء بنفش برای غیرفعال کردن یا از بین بردن باکتریها، ویروس‌ها و کیست‌های موجود در آب آلوده (سیستمهای کلاس A) یا برای کاهش میزان باکتری‌های عامل غیر بیماری در آب آشامیدنی ضد عفونی شده (کلاس B) استفاده می‌کنند.
سیستمهای اسمز معکوس فرآیندی را شامل می‌شوند که از فشار معکوس برای عبور آب از یک غشای نیمه‌تراوا استفاده میکند. اکثر سیستمهای اسمز معکوس دارای یک یا چند فیلتر اضافی در دو طرف غشا هستند. این سیستم‌ها آلاینده‌هایی را که توسط وزارت بهداشت کانادا (Health Canada) و EPA تنظیم می‌شوند، کاهش می‌دهند.
سیستمهای تقطیر آب را تا نقطه جوش گرم می‌کنند و سپس بخار آب را با متراکم شدن جمع می‌کنند و آلاینده‌هایی مانند فلزات سنگین را از خود به جای می‌گذارند. البته این نکته قابل ذکر است که برخی از آلاینده‌هایی که به‌آسانی به گاز تبدیل می‌شوند، مانند مواد شیمیایی آلی فرار، می‌توانند با بخار آب منتقل شوند.
فیلترهای دوش مستقیماً به لوله درست در جلوی سر دوش متصل می‌شوند و فقط برای کاهش کلر آزاد موجود تأیید شدهاند.
فیلترهای تحت پوشش این استاندارد فقط برای استفاده در منابع آب عمومی که تصفیه شده یا از نظر میکروبی ایمن هستند در نظر گرفته شده است. این فیلترها فقط برای محافظت در برابر آلودگی میکروبیولوژیکی آب آشامیدنی سالم در نظر گرفته شدهاند. با استفاده از فیلتری که این گواهینامه را دارد، می‌توانید مطمئن باشید که سیستم فیلتراسیون شما را در برابر آلودگی‌های میکروبیولوژیکی محافظت میکند. این استاندارد همچنین شامل ایمنی مواد و یکپارچگی ساختاری است. مشابه سایر استانداردهای واحد تصفیه آب آشامیدنی NSF/ANSI، تولید کنندگان می‌توانند ادعا کنند که باکتریها، ویروس‌ها و کیست‌ها را برای سیستم فیلتراسیون خود کاهش می‌دهند.
سیستمهای تصفیه آلایندههای نوظهور شامل سیستمهای نقطه استفاده و نقطه ورود هستند که برای کاهش یک یا چند مورد از ۱۵ آلاینده نوظهور از آب آشامیدنی تایید شدهاند. این آلایندههای نوظهور می‌توانند داروها یا مواد شیمیایی باشند که هنوز توسط سازمان‌های EPA یا وزارت بهداشت کانادا Health Canada)) قانون گذاری نشده‌اند.
تصفیه‌کننده‌های آب میکروبیولوژیکی بر اساس توصیه‌های گزارش کارگروه EPA، استاندارد راهنما و پروتکل آزمایش تصفیه‌کننده‌های آب میکروبیولوژیکی (۱۹۸۷) گواهینامه سلامت و بهداشت را دریافت می‌کنند.
به خاطر داشته باشید که گواهی استاندارد یا پروتکل NSF/ANSI به این معنی نیست که یک فیلتر، تصفیه کننده یا سیستم تصفیه تمام آلایندههای احتمالی را کاهش می‌دهد. این گواهی تضمین میکند که فیلتر، تصفیه کننده یا سیستم تصفیه مطابق با استانداردهای قابل اجرا برای کاهش آلاینده‌هایی که برای سلامتی مضر است مورد تایید است.
مدیاهای فیلتراسیون برای سیستمهای آب آشامیدنی شهری
NSF/ANSI/CAN 61 اثرات سلامتی مدیاهای فیلتراسیون برای آب آشامیدنی شهری، از جمله شن، کربن فعال و مدیاهای گارنت (garnet) مورد استفاده برای کاهش ذرات سیستمهای آب شهری را ارزیابی می کند.
مدیاهای فیلتراسیون برای سیستمهای آب آشامیدنی خانگی
NSF/ANSI 42 ایمنی مواد مدیای فیلتراسیون طراحی شده برای سیستمهای آب آشامیدنی مسکونی، از جمله کربن فعال در فیلترهای آب نقطه استفاده را ارزیابی میکند.
مدیای فیلتر برای کاربردهای آب در مناطق تفریحی
NSF/ANSI/CAN 50 عملکرد و خواص فیزیکی مدیاهای فیلتراسیون مورد استفاده در استخرها، چشمه‌های آب معدنی و جکوزی‌ها، از جمله شن و ماسه برای فیلترهای شنی استخر را ارزیابی میکند.
معمولا تولیدکنندگان توصیه می‌کنند که فیلتر آب در یک دوره زمانی ۶ ماهه حداقل یکبار تعویض شود. همان طور که در شکل ۱۱ نشان داده شده است، فیلتر پس از یک دوره استفاده تغییر رنگ می‌دهد. مطابق این شکل زمانی که رنگ فیلتر به زرد تیره یا قهوه‌ای روشن در می‌آید باید تعویض شود.
در آزمایشگاه، عمر فیلتر ممکن است به روش‌های مختلفی ارزیابی شود، به‌عنوان مثال، نفوذ آلاینده‌ها که پایان عمر یک المنت فیلتر را نشان می‌دهد، تعداد باکتریها در پساب، آزمایش رنگ و اختلاف فشار که نشان دهنده گرفتگی فیلتر است. از میان آنها آزمایش‌های شمارش آلاینده‌ها بدیهی است که از اهمیت عمده‌ای برخوردار است.
در ادامه منابع آب آشامیدنی متداول و تکنیک‌های مورد استفاده در تصفیه آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد.
طبق یک مطالعه توسط کنگره ایالات متحده، آلودگی آب‌های زیرزمینی به یک نگرانی اصلی زیست محیطی برای دهه‌های آینده تبدیل خواهد شد. هنگامی که آب‌های زیر زمینی توسط مواد شیمیایی آلی سمی آلوده می‌شود، این آلودگی می‌تواند صدها یا هزاران سال آلوده باقی بمانند، تا جایی که حتی ممکن است این آلودگی از دوره‌های زمین شناسی باقی مانده باشد، زیرا طبیعت فرآیندهای تصفیه کمی را برای آب‌های زیرزمینی فراهم میکند.
رایج‌ترین منابع این آلودگی هزاران هزار سایت زباله صنعتی، نشت مخازن ذخیره‌سازی زیرزمینی، فاضلاب تصفیه نشده و احتمالاً رایج‌ترین آنها نشت مواد شیمیایی کشاورزی به سفره‌های آب زیرزمینی است. میلیون‌ها چاه آب خصوصی و شهری و دریاچه‌های ذخیره سازی یا در حال حاضر آلوده شدهاند، یا در خطر آلودگی به دلیل نفوذ مواد شیمیایی در این سفره‌‌ها هستند. اخیر در این منابع آب زیرزمینی نشت MTBE (یک بهبود دهنده عملکرد بنزین) مشاهده شد که از مخازن ذخیره پمپ بنزین نشت می‌کرد – که منجر به حذف تدریجی MTBE به‌عنوان یک افزودنی شده است.
آزمایش‌ها وجود مواد سمی را در آب آشامیدنی تأیید می‌کنند، اما تعداد کمی از خطوط اصلی آب آشامیدنی در اماکن مسکونی دارای یک سیستم فیلتراسیون مؤثر هستند. در حالت ایده‌آل، آب آشامیدنی باید از نظر ارگانولپتیکی (organoleptically) خنثی، شفاف و معدنی باشد تا به آن طعم «تازه» بدهد. این آب باید عاری از هرگونه ماده آلی که با کلر واکنش می‌دهد باشد و دارای ترکیبات زیست تخریب‌پذیر بسیار کم باشد تا پایداری بیولوژیکی بیشتری ایجاد کند. همچنین باید عاری از سایر مواد نامطلوب حتی در مقادیر کم باشد.
این الزامات را می‌توان با تعبیه یک سیستم فیلتر آب آشامیدنی در منبع اصلی آب به دست آورد. جدول ۱سطوح کاهش آلاینده‌ها را در چنین سیستمی نشان می‌دهد که برای رسیدن به این سطوح سیستم فیلتراسیون باید ترکیبی از چندین نوع فیلترهای مکانیکی به همراه تجهیزات حذف آلاینده‌ها به صورت جذب فیزیکی باشد.
در مورد اماکن مسکونی، این به عهده صاحب‌خانه (یا مدیریت یک بلوک آپارتمانی، هتل، بیمارستان یا مؤسسه دیگر) است که تصمیم بگیرد چه مقدار تصفیه اضافی برای آب ورودی مورد نیاز است. اگر آب ورودی کدر باشد، آنگاه نوعی فیلتراسیون مکانیکی، شاید یک بستر شنی یا یک میکروفیلتر با المنت قابل تعویض، مفید خواهد بود. اگر آب رنگی است یا دارای طعم و بوی نامطبوع است، استفاده از فیلتر کربن فعال توصیه می‌شود. اگر نگرانی در مورد حذف باکتری وجود داشته باشد، یک سیستم غشایی مورد نیاز است که حداقل قادر به میکروفیلتراسیون و احتمالاً اولترافیلتراسیون باشد – اما اکنون شروع به گران شدن کرده است.
در مقیاس کوچک، تصفیه در نقطه استفاده می‌تواند به‌راحتی تمیزی مورد نیاز را فراهم کند. این ممکن است به شکل یک نی (straw) بطری آب (bottle) (شکل ۱۲) و یک پارچ آب (pitcher) (شکل ۱۳) با ظرفیت چند لیوان که امکان تصفیه آب برای نوشیدن به ویژه در مکان‌هایی که امکان استفاد از آب آشامیدنی بهداشتی میسر نیست فراهم می‌شود.
جهت تصفیه حجم بیشتری آب، مخزن آب قابل استفاده روی میز آشپزخانه (countertop device) یا یک مخزن آب قابل حمل (dispenser) (شکل ۱۴) که شامل یک کارتریج فیلتر برای تصفیه آب هستند توسط تولیدکنندگان ارائه شده است. با استفاده از این وسایل آّب با حجم بیشتر نسبت به دو مورد قبل نه تنها برای نوشیدن بلکه برای پخت غذا و کاربردهای دیگری تصفیه می‌شود.
یک محفظه فیلتر دائمی با استفاده از یک المنت فیلتر کارتریج (کدورت ، طعم، حذف رنگ به علاوه اقدامات از بین بردن باکتری) می‌تواند در بر روی لوله کشی شیر آب نصب کرد تا سطح مشابهی از محافظت را فراهم کند که یک نمونه تجاری در شکل ۱۵ نشان داده شده است.
برای کاربردهای بزرگتر، یک سیستم تصفیه (شکل ۱۶) را می‌توان با کارتریج‌های فیلتر و کربن فعال، احتمالاً در قالب دوبلکس تهیه کرد که قالب دوبلکس باعث حذف آسان برای تمیز کردن یا جایگزینی می‌شود.
از ویژگی‌های مهم سیستمهای فیلتر قابل نصب زیر سینک این است که هر واحد فیلتر باید به راحتی آب‌بندی شود، اجزای مدیا قابلیت جدا شدن و ورود به جریان آب را نداشته باشد و در صورت استفاده از آب گرم، باید در برابر حرارت مقاوم باشد. همچنین این فیلترها باید به گونه‌ای طراحی شوند که فرایند فیلتراسیون را به صورت بر خط با نصب در مسیر لوله کشی انجام دهند و همچنین دسترسی به آنها برای تعویض کارتریج فیلتر آسان باشد. فیلترهای کارتریج یکبار مصرف نسبت به کارتریج‌های تمیز شونده ترجیح داده می‌شوند، زیرا به‌طور کلی امکان حذف همه باکتریها با شستشو و تمیز کردن وجود ندارد. همچنین ممکن است با تمیز کزدن سنگین مدیاهای فیلتر آسیب ببینند و کارآیی خود را از دست بدهند. استفاده از مدیاهای کربن فعال به ویژه همراه با یک عامل ضد عفونی کننده مانند نقره، علاوه بر المنت اصلی، منجر به فیلتراسیون مکانیکی فوق‌العاده ریز خواهد شد و کارایی کلی سیستم را افزایش خواهد داد.
همچنین مطلوب است که یک تعادل بهینه بین آنچه باید حذف شود و آنچه از فیلتر عبور میکند به دست آید: برخی از محتوای نمک محلول در محصول نهایی ممکن است مطلوب باشد و هم چنین برخی مواد معدنی که ممکن است طعم خاصی به آب بدهند.
محفظه‌های فیلتر ساخته شده از پلاستیک باید در برابر سرد و گرم شدن مداوم و انجماد مقاوم باشد. عدم این مقاومت ممکن است منجر به ترک خوردگی محفظه و از بین رفتن آب شود. ظرفیت فیلتر باید متناسب با نیاز باشد، که به‌طور کلی از نظر مقدار آبی که فیلتر می‌تواند قبل از اینکه نیاز به تعویض کارتریج باشد تصفیه کند، درجه‌بندی می‌شود. این فقط می‌تواند یک درجه بندی تقریبی باشد و به وضعیت آب در حال تصفیه، فشار آب (در یک سیستم تحت فشار) و تعداد چرخه‌های تصفیه بسیار وابسته است. اگر آب ورودی که به فیلتر وارد می‌شود حاوی مقادیر نسبتاً بالایی از ماده معلق باشد، می‌توان با افزودن یک پیش فیلتر نسبتاً درشت در سیستم، در موقعیتی که به راحتی برای تمیز کردن در دسترس است، عمر کارتریج فیلتر نهایی به‌طور قابل توجهی افزایش یابد.
صدها هزار وسیله نقلیه تفریحی گردشگری به همراه امکانت تفریحی مفرح و لذت بخش، از مخزن‌های داخلی برای تامین آب مصرفی استفاده می‌کنند. به همین ترتیب تعداد زیادی از مصرف کنندگانی که از آب ذخیره شده استفاده می‌کنند، مانند ساختمان‌های مسکونی، خانه‌های سیار، اردوگاه‌های مناطق دور افتاده، قایق‌های ماهیگیری و غیره وجود دارد که همه آنها نیاز به منبع آب بهداشتی دارند و تا زمانی که لازم باشد، این منبع باقی می‌ماند.
کشتی‌های تفریحی به‌عنوان مثال، یک مخزن را از آب تصفیه شده شهری پر می‌کنند که برای مصارف مختلف مانند آشامیدن و شستشو مورد استفاده قرار می‌گیرد. حتی در صورت استفاده از لوله و اتصالات بهداشتی امکان آلوده شدن آب اولیه که برای پر کردن مخزن استفاده می‌شود، بسیار زیاد است. بنابراین توصیه می‌شود هنگام پر کردن مخزن از یک فیلتر در خط تغذیه استفاده شود.
آلودگی آب در مورد آب ذخیره شده در منابع آب اجتناب ناپذیر است. آزمایشات انجام شده بر روی یک مخزن پلاستیکی بزرگ که با آب شهری پر شده بود، تعداد باکتری‌های اولیه را ml/18 نشان داد که تنها پس از یک هفته به ۴۵۰۰۰/ml افزایش یافت. بنابراین، تجهیزاتی که برای ذخیره و توزیع آب شیرین مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید با دقت انتخاب شوند و حتما به عملیات تصفیه اضافی نیاز دارند. این عملیات ممکن است اضافه کرن مواد شیمیایی تصفیه کننده به آب یا تعبیه یک سیستم کامل فیلتراسیون باشد. از میان این روش‌ها، فیلتراسیون جذاب‌ترین و کم هزینه‌ترین روش است.
در کاربردهای بزرگ، فیلترهای گرانشی خودکار اغلب برای تصفیه شبکه آب یا آب زیرزمینی از جمله هوادهی، حذف آهن و منگنز و اسید زدایی استفاده می‌شوند.
واحد نشان داده شده در شکل ۱۷ برای تامین مقادیر کافی آب آشامیدنی مطابق با استانداردهای سازمان بهداشت جهانی (WHO) برای کمپ‌ها در مناطق دورافتاده، سایت‌های ساخت و ساز موقت یا مناطق پرخطر طراحی شده است. این سیستم لخته‌سازی، تغذیه شیمیایی و فیلتراسیون را در یک واحد ترکیب میکند. تا ۳۵ متر بر ساعت آب خام را می‌توان بدون نیاز به استفاده از پمپ، همزن یا میکسر تصفیه کرد، زیرا به سادگی از ارتفاع آب برای تامین نیروی محرکه استفاده می‌شود. برای به دست آوردن این فشار هیدرواستاتیک، آب خام باید از طریق یک سیستم اختلاط شیمیایی در ارتفاع ۵/۶ متری به مخزن واکنش جریان یابد. مخازن تغذیه در ارتفاع ۶/۶ متری از سطح زمین قرار دارند.
آب خام، غنی شده با مواد شیمیایی لخته‌ساز، به قسمت پایین مخزن واکنش جریان می‌یابد و باعث ایجاد جریان مارپیچی رو به بالا می‌شود. ماده ته‌نشین شده به شکل لجن به صورت دورهای با استفاده از یک مجرای حلقه‌ای که در نزدیکی کف مخزن ته‌نشینی قرار می‌گیرد از مخزن واکنش خارج می‌شود. سپس آب شفاف شده از بالای سطح آب مخزن واکنش به سمت فیلتر گرانشی خودکار جریان می‌یابد. آب توسط فشار هیدرواستاتیکی خود از طریق المنت فیلتر به پایین حرکت میکند و به سمت محل استفاده می‌رود.
در مواقع اضطراری، تهیه آب تمیز قابل حمل از منبع طبیعی آب بسیار مهم است. این نوع سیستم را می‌توان، شاید در یک مجموعه بسته‌بندی کرد (شکل ۱۸)، و به هر نقطه از جهان از طریق هوا، جاده یا دریا حمل کرد که برای حذف آلاینده‌ها از منبع طبیعی آب استفاده می‌شود. چنین سیستم قابل حملی را می‌توان در کاربردهایی از موارد اضطراری کوتاه مدت در محل استفاده تا استفاده آماده به کار در زمانی که یک تصفیه‌خانه دائمی به طور موقت از کار می‌افتد استفاده کرد.
تامین آب آشامیدنی سالم و بهداشتی برای هر فرد روی کره زمین یکی از چالش‌های پیش روی بشریت است و اگرچه پیشرفت‌هایی حاصل شده است اما میلیون‌ها نفر هنوز در مناطقی زندگی می‌کنند که آب در دسترس به هیچ شکلی تصفیه نمی‌شود. یکی از کاربردهای مهم فیلترها و سیستمهای فیلتراسیون استفاده از آنها در تصفیه آب آشامیدنی است. آب آشامیدنی برای حذف هر نوع آلایندههای آلی و معدنی فیلتر می‌شود.
انواع مختلفی از فیلترهای کارتریجی مانند چین‌دار، نخ تابیده، ملت بلون و اسپان باند و نیز سرامیکی با ساختار و کارکردهای متفاوت متداول‌ترین نوع فیلترهایی هستند که تاکنون مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
فرایندهای غشایی نقش عمده‌ای در تهیه آب آشامیدنی خالص دارد. حذف باکتریها و ویروس‌ها با غشای اولترافیلتراسیون) یا فقط باکتریها (با استفاده از میکروفیلتراسیون)، حذف نمک‌‌‌های محلول (RO و اخیراً نانوفیلتراسیون)، فیلتراسیون با کیفیت بالا، کاهش ترکیب تری‌هالومتان و حذف سیلیس با فرآیند غشایی مناسب امکان‌پذیر است. نانوفیلتراسیون برای حذف انتخابی برخی از گونه‌های یونی از آب آشامیدنی کاربرد دارد. واحدهای فیلتر غشایی در مقیاس محلی کوچک برای تصفیه آب آشامیدنی ایده‌آل هستند، به خصوص اگر با المنت کربن فعال برای حذف رنگ و طعم نامطبوع همراه شوند.
کربن فعال نیز فیلتری است که معمولاً برای تصفیه یا شفاف‌سازی آب آشامیدنی در کاربردهای کوچک مانند تصفیه آب خانگی استفاده می‌شود.
در سال‌های اخیر ابتکاراتی برای ارائه سیستمهای فیلتراسیون در مقیاس کوچک مانند تعبیه یک فیلتر در یک بطری، پارچ، dispenser، روی لوله‌کشی شیر آب و سیستم تصفیه جهت تصفیه آب در نقطه استفاده ارائه شده است. هر یک از این ابداعات به سهم خود می‌تواند تعداد افرادی را که هر ساله به دلیل نوشیدن آب غیر بهداشتی جان خود را از دست می‌دهند، کاهش دهد.
از طرف دیگر، در برخی موارد مانند کشتی‌های تفریحی، اردوگاه‌های مناطق دور افتاده، خانه‌های سیار و حتی خانه‌های مسکونی نیاز به منبع ذخیره‌سازی آب جهت تامین موقت آب است. برای هریک از این موارد نیز تصفیه آب در حین ذخیره‌سازی و نیز پس از آن ضروری است. در کاربردهای بزرگ واحدهای تصفیه آب محلی مانند فیلتر گرانشی خودکار و نیز سیستم تصفیه آب قابل حمل عرضه شدهاند.
منابع
[۱] Sutherland, Kenneth S., and George Chase. Filters and filtration handbook. Elsevier, 2011.
[۲] Crișan, Horea-George, Florina Șerdean, Corina Bîrleanu, Marius Pustan, and Oana-Adriana Crișan. “An efficient method for testing the quality of drinking-water filters used for home Necessities.” International Journal of Environmental Research and Public Health ۱۹, no. 7 (2022): 4085.
[۳] https://www.nsf.org/consumer-resources/articles/standards-water-treatment-systems
نویسنده: امین فروزان
ذخیره پست 
