Сорбцией называется поглощение растворенных в воде веществ поверхностью твердого сорбента, в данном случае — материала, наполняющего фильтр. От механической фильтрации этот процесс отличается тем, что материал механического фильтра инертен, а сорбционного — активен: он захватывает примеси и удерживает их силами молекулярного притяжения. Разумеется, чтобы сорбент работал эффективно, его поверхность при малом объеме должна быть велика. Как этого добиться?
Давайте рассмотрим пример. Пусть у нас имеется стеклянная пластина размером 10x10 см и толщиной 1 см. Ее объем равен 100 см3, а полная площадь поверхности (сверху, снизу и с боков) - 240 см2; таким образом, отношение S/V (поверхности к объему) составляет 2,4. Разрежем пластину на 100 кубиков по 1 см; их суммарный объем не изменился, но суммарная поверхность теперь равна 600 см2, а S/V = 6. Если мы возьмем молоток и раздробим стеклянные кубики на более мелкие частички, то их объем опять-таки не увеличится, а общая поверхность станет гораздо больше. Отсюда вывод: чтобы при заданном объеме поверхность сорбента была велика, он должен состоять из мелких частиц.
Как можно дополнительно увеличить эту поверхность? Мы можем взять рыхлую, пористую субстанцию — скажем, уголь. В каждой частице угля размером 1 мм имеется множество внутренних пор, незаметных глазу, но значительно увеличивающих его поверхность. Прекрасный материал для наших целей! Во-первых, не ядовит и легко дробится в порошок, во-вторых, захватывает и складирует в порах различные примеси, а в-третьих, его можно активировать. Активация — особая процедура, в результате которой различных пор, диаметром от 20—30 до 1000 ангстрем и еще крупнее, становится гораздо больше. Их так много, что полная поверхность 1 г активированного угля равна 800—1500 м2!
Сорбционные фильтры удаляют из воды хлорорганику (хлороформ, четыреххлористый углерод, бромдихлорметан и другие вещества), а также тяжелые металлы, взвесь, бактерии и, в пределах своих возможностей, вирусы. Вполне понятно, что при фильтрации загрязненной воды примеси, осевшие в порах, забивают их, и спустя некоторое время его необходимо заменить. К тому же уловленные фильтром микроорганизмы никуда не исчезают и даже способны размножаться в фильтрующем материале. Чтобы этого не случилось, требуются специальные меры. Еще один важный момент, необходимо, чтобы вода проходила через угольный фильтр с небольшой скоростью (примерно один стакан в минуту на 100 г угля), иначе качественной очистки не получится.
Существует возможность улучшить практически все показатели сорбционного фильтра, если, например, смешать гранулы угля с измельченным полиэтиленом и подвергнуть смесь спеканию либо получить угольное волокно путем карбонизации волокон вискозы с последующей его активацией. Структура такого материала напоминает клубок нитей толщиной 6—10 мкм, с большим количеством пор и огромной активной поверхностью.
В фильтре "Россион-мечта" в качестве сорбента используется активированный кокосовый уголь.