Природа осмоса – в природе!
По принципу работы мембранные системы являются обратноосмотическими. Явление осмоса (выравнивание концентраций растворов, разделенных полупроницаемой мембраной) лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Например, подкладка скорлупы куриного яйца является естественной мембраной, через нее проходят молекулы кислорода, но задерживаются загрязнители. Стенки клеток растений, животных и человека представляют собой естественную мембрану, которая является частично проницаемой, поскольку она свободно пропускает молекулы воды, но не молекулы других веществ. Когда корни растений впитывают воду, стены их клеток формируют натуральную осмотическую мембрану, которая пропускает молекулы воды и отторгает большинство примесей. Травы и цветы стоят вертикально только за счет так называемого осмотического давления. Поэтому при недостатке воды они выглядят пожухлыми и вялыми. Фильтрующая способность природной мембраны уникальна, она отделяет вещества от воды на молекулярном уровне и именно это позволяет любому живому организму существовать.
Применение мембран для отделения одних компонентов раствора от других имеет очень давнюю историю, восходящую еще к Аристотелю, впервые обнаружившему, что морская вода опресняется, если ее пропустить через стенки воскового сосуда. Изучение этого явления и других мембранных процессов началось гораздо позже, в начале XVIII века, когда Реомюр использовал для научных целей полупроницаемые мембраны природного происхождения. Но до середины 20-х годов уходящего века все эти процессы имели сугубо теоретический интерес, не выходя за пределы лабораторий. В 1927 году немецкая фирма “Сарториус” получила первые образцы искусственных мембран. После Второй мировой войны американцы, используя немецкие наработки, наладили производство ацетат целлюлозных и нитроцеллюлозных мембран. Лишь в конце 50-х – начале 60-х годов с началом широкого производства синтетических полимерных материалов появились первые научные работы, которые легли с основу промышленного применения обратного осмоса. Первые промышленные обратно осмотические системы появились только в начале 70-х годов, поэтому это сравнительно молодая технология по сравнению с тем же ионным обменом или адсорбцией на активированных углях. Тем не менее, в Западных странах обратный осмос стал одним из самых экономичных, универсальных и надежных методов очистки воды, который позволяет снизить концентрацию находящихся в воде компонентов на 96-99% и практически на 100% избавиться от микроорганизмов и вирусов.
Принцип работы мембраны обратного осмоса
1. В зависимости от способа изготовления различают следующие мембраны для фильтров обратного осмоса:
Полимерные сплавы сухой, мокрой и сухо-мокрой формовки.
Полиэлектролитные комплексы.
Изготовленные по принципу выщелачивания полимеров.
Мембраны, поры которых образованы с использованием ядерных частиц.
2. В зависимости от принципа действия и особенностей материала мембраны бывают:
монолитными;
пористыми.
В отдельную группу выделяют мембраны, изготовленные по принципу асимметрии. У таких изделий поверхностные слои имеют более высокую плотность по сравнению с общей массой. Качественные параметры мембран обратного осмоса классифицируются по следующим критериям:
показатель проницаемости – объем водного раствора, который пропускает мембрана в определенный промежуток времени;
разделяющие характеристики;
удельный показатель производительности;
устойчивость к воздействию кислот и щелочей (определяет срок службы при опреснении воды по принципу обратного осмоса).
В разрезе устойчивости мембраны к кислой и щелочной средам следует отметить, что к работе в таких условиях совершенно не пригодны образцы из ацетатной целлюлозы. Наиболее надежными являются изделия, выполненные на основе полисульфата и полиамида.
При выборе мембран для фильтров, работающих по принципу обратного осмоса, особое внимание уделяется стабильности их характеристик, которая и определяет надежность работы фильтрационного оборудования. Изменение характеристик мембран может происходить в результате скачков давления, температурных перепадов либо при критичной закупорке пор компонентами очищаемой воды
Засорение мембраны сопровождается образованием солевого слоя, замедляющего прохождение водного раствора. Кроме того, закупорка мембран может быть вызвана коррозионными процессами. Снижение качественных характеристик мембраны в конечном итоге приводит к выходу из строя фильтра обратного осмоса
Изменение характеристик мембран может происходить в результате скачков давления, температурных перепадов либо при критичной закупорке пор компонентами очищаемой воды. Засорение мембраны сопровождается образованием солевого слоя, замедляющего прохождение водного раствора. Кроме того, закупорка мембран может быть вызвана коррозионными процессами. Снижение качественных характеристик мембраны в конечном итоге приводит к выходу из строя фильтра обратного осмоса.
На ионообменные характеристики мембран полупроницаемого вида влияет показатель pH. Он меняет размерные параметры коллоидных частиц, из которых состоит мембрана, путем их растворения или коагуляции. В конечном итоге это замедляет прохождение воды через фильтр, так как высокий уровень pH провоцирует формирование отложений (сульфатно-карбонатных) на поверхности мембраны. По этой причине оборудование, работающее на основе принципа обратного осмоса, редко используется для опреснения морской воды. Оно эффективно для растворов с меньшим содержанием солей. Оборудование обратного осмоса используется только для начальной обработки морской воды, а ее окончательная очистка выполняется фильтрами другого типа.
Читайте материал по теме: Мембранный фильтр – область применения и советы по выбору
Общая характеристика
Мембранный способ очистки является основным принципом работы обратного осмоса. Пользу или вред несет такое устройство, помогут разобраться отзывы специалистов. Осмосом называется мембранный способ очистки воды, в процессе которого раствор разделяется на определенные компоненты.
Осмос позволяет пропустить через полупроницаемую мембрану молекулы суспензии в сторону объема с большей концентрацией растворенных веществ. Этот способ широко применяется при очистке воды. Суть обратного осмоса заключается в обратном действии. В этом случае жидкость проходит под давлением из раствора с большей концентрацией в менее концентрированную среду.
Обратный осмос позволяет очистить воду от веществ, которые в ней растворены. Сквозь мембрану этого фильтра способны пройти вещества, диаметр которых равен или меньше, чем размер молекул воды (например, кислород, хлор). Человечество стало активно применять этот принцип очистки в 70-х годах прошлого столетия. Впоследствии технология производства позволила производить фильтры этого типа для бытового применения.
Как выбрать фильтр с обратным осмосом для квартиры
Основная характеристика изделия – производительность. Многое зависит от потребностей членов семьи. Для полноценной семьи из трех – четырех человек подойдет модели, которая в состоянии переработать 5 литров жидкости в час
Немаловажное значение имеет и надежность конструкции. Эксплуатация сопряжена с различными нагрузками. Устройство должно устойчиво стоять на поверхности или быть качественно закреплено
Желательно, чтобы при изготовлении использовались ударопрочные материалы. В противном случае повреждение стыков, протечек и других неприятностей не избежать
Устройство должно устойчиво стоять на поверхности или быть качественно закреплено. Желательно, чтобы при изготовлении использовались ударопрочные материалы. В противном случае повреждение стыков, протечек и других неприятностей не избежать.
Скорость набора жидкости зависит от таких факторов: особенности устройства и давление воды в системе. При высоком давлении очистка происходит быстрее. Рекомендуемый показатель поддерживаемого давления – 3,5 атм. Большую роль играет удобство в использовании и простота в установке. Комплект должен состоять из крепежных элементов, фиксирующих клипс, уплотнителей. Это позволит смонтировать устройство собственноручно. Если клапаны, мембраны и модули оснащены быстросъемными соединениями, то это улучшает процесс их дальнейшей эксплуатации, делает ремонт простым и быстрым.
Изделия с обратным осмосом относятся к категории самых распространенных и эффективных. Они нашли широкое применение при опреснении соленой (морской) воды, фильтрации сточных вод. Незаменимые помощники в медицине, пищевой промышленности и других отраслях.
Как правильно выбрать приспособление? Стоит обратить внимание на следующие характеристики:
Пористость мембраны. Показатель влияет на пропускную способность и качество очистки. Оптимальный вариант – 1 мкм. Средним показателем принято считать 3 мкм, удовлетворительным – 5 мкм.
Показатель производительности. Точка отсчета — минута. Усредненное значение – от 80 до 250 мл. Производители выпускают устройства, способные пропустить через себя поток до 1 л. При использовании изделия в быту показатель большой роли играть не будет. При приобретении для кафе или ресторанов значение должно приближаться к 1 литру в минуту.
Объем накопительного бака. Его присутствие позволяет улучшить низкую производительность. Вместительность – от 4 до 12 литров. Внутри присутствует резиновая груша с воздухом. Способствует повышению давления жидкости при выходе из крана. Как только нажим ослабевает, в тару поступает дополнительная отфильтрованная водичка. Такая емкость дает возможность одновременно пользоваться чистой жидкости всеми членами семьи и в случае отключения подачи по водопроводной системе.
Нижний предел давления. Обратноосмотическая мембрана требует прохождения жидкости под определенным давлением. Если показатель ниже, качество очистки понижается. Показатель у разных моделей отличается. Выпускаются устройства с минимальным значением в 2,8 атм. Другие требуют 3,5 атм. Если ваша система такого показателя выдать не сможет, стоит задуматься о приобретении устройств с помпами.
Внешний вид крана. Изливы могут быть оснащены одним или двумя вентилями. Последние выпускаются однорычажными или с поворотом в разные стороны. При этом можно выбрать одну из видов водички: минерализованную или фильтрованную. Если не собираетесь употреблять минерализованную жидкость, остановите свой выбор на кране с одним вентилем.
Параметры
На этот нюанс стоит обратить особое внимание. Если промахнуться с габаритами, появятся проблемы с установкой, так как под мойку изделие может не поместиться. Прежде, чем идти в магазин за покупкой, стоит померить свободное пространство, используя рулетку
Стоит выбирать модель с подходящими параметрами.
Прежде, чем идти в магазин за покупкой, стоит померить свободное пространство, используя рулетку. Стоит выбирать модель с подходящими параметрами.
Из чего состоит обратноосмотический фильтр для воды
Бытовые фильтры, функционально обеспечивающие обратный осмос водопроводной воды, заметно отличаются от иных устройств фильтрации. Многоступенчатая фильтрация достигается, как правило, с помощью трех последовательно соединенных цилиндрических емкостей, внутри которых размещены полупроницаемые мембраны из различных полимерных материалов.
Основной элемент обратноосмотической фильтрации – полупроницаемая мембрана. Она изготавливается из мелкопористого полимера. Мембрана, свернутая в рулон, размещается в колбе фильтра. Для первоначальной очистки воды от взвесей и иных частиц перед колбой устанавливается модуль ультрафильтрации мембранного типа. Иногда для этих целей применяется сорбционный или механический фильтр.
Корпуса системы обратноосмотической очистки воды пластиковые, реже – стальные.
Важно отметить, что для правильного функционирования фильтрационной установки необходимо давление в системе водоснабжения не менее 3,5 атмосфер. Дополнительный нагнетатель устанавливается при отсутствии возможности обеспечить рекомендуемый напор воды
Наличие в системе гидроаккумулятора увеличивает ее производительность, а дополнительное оснащение устройством автоматической промывки мембраны обеспечивает ее ресурсоемкость.
На чем основано действие полупроницаемой мембраны? Обратноосмотические мембраны способны пропускать молекулы воды и кислорода, удерживая более крупные молекулы загрязнителей. Но они неспособны очистить воду от гербицидов и соединений хлора, поскольку их молекулы меньше ячеек мембраны. Для этих целей применяется активированный уголь.
Целесообразно разобрать процесс обратноосмотической очистки воды поэтапно.
Первый этап – первоначальная очистка
Крайне важный этап, поскольку основу высокой цены системы составляет сменная мембрана обратного осмоса. От степени загрязненности поступающей воды зависит ее ресурсоемкость. Для первоначальной очистки воды до ее подачи на мембрану используются три элемента, состоящие из сменных картриджей.
Полипропиленовый 5-микронный картридж механической очистки первого элемента обеспечивает очистку от взвесей песка, ржавчины и иных загрязнителей, размером более пяти микрон.
Картридж, содержащий гранулы активированного угля, является вторым фильтрующим элементом, способным удержать гербициды и соединения хлора, исключить неприятный запах и привкус воды.
Третий элемент предварительной очистки оснащен картриджем, в составе которого уголь, прессованный в виде брикетов. Он призван извлекать из воды органические примеси и летучие соединения – бензол, сероводород, углерод.
Читайте материал по теме: Обратноосмотическая мембрана
Фосфор
Фосфор — один из самых распространённых элементов земной коры, его содержание составляет 0,08—0,09% её массы. Фосфор относится к жизненно необходимым веществам. Суточная потребность этого элемента составляет 1000 мг. ПДК фосфора в воде в пересчете на РO4(3-) 3,5 мг/л
Он входит в состав многих тканей организма, особенно мышц и мозга, участвует во всех видах обмена веществ, необходим для нормального функционирования нервной системы, сердечной мышцы и т. д. В организме (а также пищевых продуктах) фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и органических соединений фосфорной кислоты (фосфатов). Основная его масса находится в костной ткани в виде фосфата кальция, остальной фосфор входит в состав мягких тканей и жидкостей. В мышцах происходит наиболее интенсивный обмен соединений фосфора. Фосфорная кислота участвует в построении молекул многих ферментов, нуклеиновых кислот и т. д.
Фосфор в продуктах:
- молоко, молочные продукты до 200;
- мясо, субпродукты (говяжья печень), птица, яйца;
- рыба, икра осетровых;
- хлеб, овсяная и гречневая крупы до 300;
- орехи грецкие, семечки до 550;
- овощи, зелень (тыква, петрушка, капуста, шпинат, чеснок, морковь) 30-50.
Из приведенных данных также следует, что основной источник поступления фосфора в организм человека – продукты питания.
Рейтинг и какая из моделей лучше
Хорошо зарекомендовали себя торговые марки «Барьер», «Аквафор», «Новая вода», Atoll, Aqualine. Они изготавливают комплектующие самостоятельно или используют мембраны Filmtec, Pentair и Osmonics из США, TFC из Южной Кореи. Эти полупроницаемые среды служат 2,5-5 лет.
Системы работоспособны 5-7 лет, если они периодически обслуживаются. Ниже в виде своеобразного рейтинга, описаны модели, которые стали лидерами продаж.
Atoll
Российский производитель в своих системах использует картриджи и колбы торговой марки PENTEK (продукты корпорации Pentair). Все элементы крепятся по стандарту John Guest – они быстро разбираются без использования специальных инструментов.
В модулях установлены картриджи стандартов Big Blue, Slim Line и Inline, которые продаются во всем мире. Производитель заявляет, что каждая деталь проходит проверку на герметичность.
Среди покупателей популярна модель Atoll A-575m STD.
Техническое описание:
| Цена | 14300 р. |
| Количество ступеней очистки | 5 |
| Производительность | 11,4 л/час |
| Объем бака | 18 л (12 л – полезный объем) |
| Дополнительные функции | Минерализация |
Плюсы:
- Компактные размеры, небольшой вес (5 кг);
- Долгий срок эксплуатации;
- Легкость обслуживания;
- Объемный бак;
- Удаляет 99,9% загрязнений и патогенов, а затем насыщает жидкость полезными минеральными соединениями.
Минусы:
Стоимость системы и сменных элементов выше, чем у конкурентов.
Аквафор
Компания работает с 1992 года. В фильтрах используется сорбирующее волокно Аквален, гранулированные и волокнистые сорбенты. В дорогих моделях мембраны половолоконные. Компания самостоятельно производит все комплектующие. Специализируется на бытовых фильтрах.
Лидер продаж – модель Аквафор ОСМО 50 исп. 5.
Техническое описание:
| Цена | 7300 р. |
| Количество ступеней очистки | 5 |
| Производительность | 7,8 л/час |
| Объем бака | 10 л |
| Дополнительные функции | нет |
Плюсы:
- Доступная цена;
- Удаление частиц, размером больше 0,0005 микрон;
- Легкая замена картриджей.
Минусы:
- Большой вес – 10 кг;
- Работает при давлении не меньше 3,5 бар, насоса в комплекте нет.
Новая вода
Компания существует больше 12 лет. Производитель «Новая вода» вступил в Международную ассоциацию качества воды (Water Quality Association). В России всего две компании получили такое приглашение. Продукция «Новой воды» соответствует сертификату качества ISO 9001:2008 и сертификату системы экологического менеджмента ISO14001:2004.
Доверие покупателей завоевала модель Econic Osmos Stream OD310. Эта система создана по новейшим технологиям.
Справка. С предочисткой справляется один мощный фильтр, а не три, как в стандартных системах.
Econic Osmos Stream OD310
Техническое описание:
| Цена | 12780 р. |
| Количество ступеней очистки | 3 |
| Производительность | 90 л/час |
| Бак | отсутствует |
| Дополнительные функции | возможна установка пост-минерализатора |
Плюсы:
- Высокопроизводительная мембрана Toray (Япония);
- Компактность – системе не нужен бак, она быстро очищает воду в реальном времени;
- Малый слив жидкости в канализацию;
- Мембрана служит минимум 3 года, пред- и постфильтр нужно менять 1 раз в 6-12 месяцев;
- Система легкая – весит 2,1 кг;
- Фильтр работоспособный при давлении от 2 атмосфер, выдерживает нагрузку до 52 атм.;
- Сменные элементы легко отсоединяются;
- Гарантия 3 года.
Минусы:
Высокая цена.
TO300 с возможностью установки минерализатора
Еще одна популярная модель от компании «Новая вода» – ТО300. Это бюджетный вариант от производителя. Прямоточная система с обратным осмосом удовлетворяет нужды в питьевой воде 2-3 человек.
Техническое описание:
| Цена | 4940 р. |
| Количество ступеней очистки | 3 |
| Производительность | 11,4 л/час |
| Бак | отсутствует |
| Дополнительные функции | возможна установка пост-минерализатора |
Плюсы:
- Картриджи и мембрана Toray задерживают 99,9% загрязнений;
- Фильтр хорошо смягчает воду;
- Систему можно расширить, установив бак для воды, дополнительный фильтр или минерализатор;
- Очень легкая и компактная конструкция – 1,2 кг;
- Простая установка;
- Элементы быстросъемные.
Минусы:
Дивертор, через который фильтр подключается к водопроводу, не выдерживает гарантийный срок.
Барьер
Российская компания делает фильтры больше 15 лет. Системы водоочистки производят из прочного пластика BASF, сорбентом служит кокосовый уголь Norit.
Интересно. Для каждого региона России специалисты рекомендуют конкретный фильтр.
Покупатели оценили модель Барьер ПРОФИ Осмо 100.
Техническое описание:
| Цена | 7500 р. |
| Количество ступеней очистки | 5 |
| Производительность | 12 л/час |
| Объем бака | 12 л |
| Дополнительные функции | нет |
Плюсы:
- Надежная система за среднюю цену;
- Быстрая очистка воды;
- Высокое качество сборки.
Минусы:
- Частая замена фильтров;
- Занимает много места под мойкой.
Конструкция системы
Основным элементом любой обратноосмотической установки является мембрана, через микроскопические отверстия которой могут пройти практически одни только молекулы Н2О. В конструкцию бытовых систем этого типа входят также:
- 1-2 фильтра первичной очистки;
- накопительный бачок;
- несколько фильтров финишной очистки.
Все элементы конструкции установок обратного осмоса собраны в картриджи. Фильтры первичной очистки необходимы для того, чтобы не пропускать к мембране разного рода крупные механические частицы. Это могут быть, к примеру, кусочки ржавчины, песок, земля и пр. Если такого фильтра в системе предусмотрено не будет, мембрана очень быстро засорится и прекратит выполнять свои функции.
Накопительный бак, как уже можно судить по его названию, служит для сбора очищенной воды, прошедшей через мембрану. Процесс фильтрации через этот основной элемент установки происходит обычно очень медленно. Поэтому наполняться накопительный бак может в течение нескольких часов.
Фильтры финишной очистки предназначены для удаления из воды тех примесей, молекулы которых имеют меньшие размеры, чем молекулы Н2О. Также эти элементы очищают воду и от разного рода микроорганизмов – бактерий и вирусов.
Аргументы заядлых критиков
Остановить свое внимание на этом фильтре в настоящее время оптимальный вариант. Это самые эффективные устройства, они традиционны и отличаются от магистральных фильтров
В устройстве огромную роль играет содержание солей в растворе
Прогонять через фильтр можно не только воду из водопровода, но и из водозаборных источников. Главной особенностью оборудования стало отсутствие использования реагентов, это экологически чистое оборудование. Под воздействием некоторых примесей мембрана разрушается, тем самым требует замены и доочистки H2O. Исходный материал для питья ориентирован на индивидуальные потребности организма. В обратноосмотической системе заложен природный процесс. Экономичное и эффективное использование позволяет очищать жидкость от примесей на 99.9%, лучший вариант для подержания здорового образа жизни
В устройстве огромную роль играет содержание солей в растворе. Прогонять через фильтр можно не только воду из водопровода, но и из водозаборных источников. Главной особенностью оборудования стало отсутствие использования реагентов, это экологически чистое оборудование. Под воздействием некоторых примесей мембрана разрушается, тем самым требует замены и доочистки H2O. Исходный материал для питья ориентирован на индивидуальные потребности организма. В обратноосмотической системе заложен природный процесс. Экономичное и эффективное использование позволяет очищать жидкость от примесей на 99.9%, лучший вариант для подержания здорового образа жизни.
Промышленные системы очистки
Это установки высокой производительности с автоматическим или полуавтоматическим управлением. Их конструкция подразумевает наличие нескольких блоков-модулей, благодаря которым производится предварительная и финальная водообработка.
Каждый такой агрегат состоит из:
- сетчатого фильтра с достаточно крупными ячейками, способными удерживать посторонние примеси размером более 0,5 мм;
- обезжелезивающей колонны, в которой происходит превращение двухвалентного железа в трехвалентное и последующее его выведение в качестве нерастворимого осадка;
- блока-сорбента, поглощающего хлор;
- мембранной сетки, устраняющей из водного раствора все остальные нежелательные компоненты.
Природный и обратный осмос
Для понимания целей и процессов обратного осмоса рассмотрим явление прямого осмоса.
Осмосом называют одно из важнейших природных явлений. Его примером служит поглощение воды корнями растений из почвы. Суспензия с меньшей концентрацией имеет природную тенденцию мигрировать в раствор с большей концентрацией, проходя через полупронецаемую мембрану под давлением.
При обратном осмосе мы наблюдаем противоположный описанному выше явлению процесс, когда жидкость освобождается от растворенных в ней частиц. Осмос происходит естественным путем без применения энергии. Для осуществления обратного процесса к более сложному физиологическому раствору необходимо приложить давление. При этом мембрана играет роль своеобразной двери, пропускающей только вещества, габариты которых меньше либо равны диаметру молекул воды (кислород, хлор и некоторые другие примеси свободно проникают через нее).
Этот эффект был обнаружен еще Древней Греции, где на примитивном уровне его использовали для опреснения жидкости. Однако в широком применении обратный осмос появился только после появления синтетических мембран (ячеистых ацетатов) в 1970-х. А с усовершенствованием технологий начал широко использоваться для домашней очистки.
ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Как правильно установить сифон под раковиной своими руками (видео)
