Обратный осмос

0
65

Система осмотического фильтрования или избирательного разделения жидкостей практически стала основным методом удаления солей и твердых фракций, без нагрева, замораживания и кипячения исходной смеси. Как технология, обратный осмос появился довольно давно, почти пятьдесят лет назад, но только недавно стоимость производства и новые материалы сделали уникальную систему фильтрации относительно доступной для получения в первую очередь чистой питьевой воды.

Чаще всего обратный осмос используют для разделения водных растворов веществ с небольшой молекулярной массой. За необычным, на первый взгляд, названием лежит достаточно сложный механизм разделения жидких сред, обладающих разным осмотическим давлением.

В одну из полостей, называемую начальной или проточной камерой, подаётся исходный водный раствор. Процесс фильтрации на основе обратного осмоса внешне ничем не отличается от обычного пропускания жидкости через мембранное полотно. Все примеси и неотфильтрованный остаток отводятся для утилизации. Жидкость, прошедшую сквозь мембранное полотно, собирают во вторичной полости.

Процессы разделения при протекании обратного осмоса изучены лишь в небольшой степени. Можно встретить достаточно большое количество описаний механизма обратного осмоса на уровне молекулярного взаимодействия, но чаще всего это частные случаи для конкретных вариантов мембранного полотна. Поэтому, несмотря на многочисленные заверения производителей фильтров, получить высокое качество воды удаётся только на нескольких видах полимерных осмотических мембран.

При этом более крупные молекулы растворенных веществ и примесей частиц остаются в растворе и не забивают поры, поэтому мембрана сохраняет способность к фильтрации и разделению жидкостей достаточно длительное время. Разделение происходит за счёт перераспределения концентраций ионов и молекул между двумя полостями. При этом производительность мембранного полотна практически не снижается.

Если бы полотно просто отфильтровывало ионы и частички примесей, как обычный матерчатый или бумажный фильтр, то ресурс обратного осмос – фильтра размером со стакан составил бы несколько сот литров воды, как это происходит с угольными и цеолитовыми фильтровальными элементами. Это свойство осмотического фильтра и сбивает с толку многих технологов.

Два слоя из разных материалов разделены прочной армирующей сеткой. Мембрана осмотического фильтра изготавливается по многослойной схеме, в таком полотне есть входная и чистая поверхность. Чистая поверхность тоже наделена порами точно запрограммированного размера, что позволяет удерживать очищенную воду от обратной диффузии во входную камеру осмос фильтра. Входная поверхность подвергается обработке, в результате которой образуется большое количество длинных и очень тонких пор.

Под действием вибрации песок легко проходит сквозь мелкую сетку, тогда как примеси поднимаются на поверхность и остаются внутри сита. Принцип действия обратного осмоса можно сравнить с ситом, заполненным мельчайшим сухим песком с небольшим количеством более крупных зернышек глины и камня.

Качество очистки и производительность снижается, поэтому производители устанавливают на фильтр для воды с обратным осмосом рекомендованный безопасный ресурс по количеству пропущенной воды. Понятно, что часть загрязнений и ионов примесей все же прорывается к капиллярам и забивает их.

Процесс очистки грубыми фильтрами не позволяет задержать растворенные соли, дистилляция воды, особенно солёной морской, с большим количеством жестких карбонатных солей, требует огромного количества тепловой и электрической энергии. Появление технологии на основе полимеров обратного осмоса позволило решить очень непростую задачу разделения водных растворов с получением чистой воды с наименьшими затратами энергии.

В зависимости от используемых материалов и предварительной подготовки, количества растворенных солей, вода обратного осмоса после прохождения фильтра может иметь небольшое количество примесей. Затраты на очистку с помощью фильтра мембранами обратного осмоса почти в 15 раз меньше, чем при использовании традиционных методов.

Чем дороже мембрана, тем выше ее селективность. В технике эту особенность мембран обратного осмоса называют селективностью. Американские «Истмен Кодак» RO97, RO94 позволяют очищать воду на 96-98%. Например, отечественные мембранные полотна обратного осмоса марки МГА80 выдают 80% очистки, МГА90 и МГА100 обеспечивают уровень осмос очистки на 95% и 98% соответственно. Японские мембраны обратного осмоса DRS-97, DRS-96 выдают почти 99% очистки при втрое большей производительности и на 20% меньшем давлении воды.

Для бытовых целей достаточно селективности осмотических мембран на уровне 96%, так как идеально очищенная вода сильно теряет во вкусовых качествах. Как правило, производители бытовых фильтров не ставят задачи добиться исключительно высоких показателей селективности, полная очистка важна для систем обратного осмоса, выдающих очищенную воду для медицины, фармацевтической промышленности, тонкой химии и паровых турбин.

Поэтому системы с обратным осмосом стали самыми востребованными марками очистителей для воды. Эффективность осмос  очистки воды превосходит большинство существующих технологий, что, соответственно, создает мощную рекламу для водяных фильтров.

Производительность одного квадратного метра такого полотна составляет 300 т очищенной воды в сутки. На сегодня известно несколько десятков запатентованных типов мембран обратного осмоса, но почти все они рассчитаны на работу в условиях высокого давления воды, обычно это 40-100 ат. Понятно, что для бытовых моделей подобные условия работы недостижимы. Стоит такой фильтр несколько десятков тысяч долларов.

Их изготавливают из вторичного материала, значительно более тонкого, без армирования и защитных перепускных вставок, выравнивающих давление внутри полотна. В брендовых моделях фильтров, с расходом 3-5 л/мин, используются составные мембраны обратного осмоса.

Они также могут задерживать большую часть загрязнений, но быстро выходят из строя из-за сильного набухания фильтрующего материала. Дешевые модели с обратным осмосом зачастую комплектуются ацетатными мембранами, прошедшими специальную термическую обработку.

В обычных условиях картридж обратного осмоса даже не пропустит через полотно воду, налитую самоналивом. Понятно, что, даже имея на руках фильтровальную мембрану обратного осмоса, очистить в домашних условиях воду из водопровода будет довольно сложно. Для фильтрации потребуется избыточное давление и целый ряд вспомогательных устройств.

Высокоуровневые фильтры промышленного изготовления выпускаются в виде нескольких блоков, сюда входят: В качестве примера обычного бытового фильтра можно использовать схему установки обратный осмос аквафор.

Полимерная мембрана с сепаратором в виде полотна свернута рулоном и установлена в цилиндрическом пластиковом или металлическом корпусе. Система обратного осмоса, обычно в виде нескольких стандартных блоков.

Тонкое полимерное полотно оказывается достаточно чувствительным к перепадам давления воды, сильные гидроудары, как правило, приводят к разрыву полотна и выходу из строя. Аккумулятор позволяет выровнять рабочее давление на системе обратного осмоса. Пока кран на выходе закрыт, бак наполняется водой из водопровода. Работает бак в переменном режиме. Как только кран на мойке открывается, четырехпозиционный клапан отсекает внешнюю магистраль и выдавливает запасенную воду в систему обратного осмоса.

Угольная вставка дает возможность отделить хлор, хлорноватистые и железистые соединения, воздух, органические вещества, словом, все, что представляет угрозу для чувствительной осмотической пленки. Грязефильтрующий блок останавливает 99% песка, ржавчины и мусора, попадающего в фильтрующий контур из водопровода.

Но у качественно отфильтрованной воды есть один существенный недостаток: ее вкус далек от того, что можно назвать ключевой водицей. Фильтр обратного осмоса со «свежим» фильтрующим элементом превосходно очищает воду, по утверждению специалистов, некоторые модели способны удалять из потока даже микроводоросли и бактерии. Из очищенной на 99,9% воды не готовят чай, кофе, горячие блюда, ею нельзя поливать растения, и не желательно пить в сыром виде, так как, по утверждениям медиков, очищенная до предела вода вымывает кальций из организма. На вкус вода, прошедшая такую очистку, напоминает техническую, с металлическим привкусом.

Ресурс минерализатора ограничен, поэтому в конструкции фильтра используют два вывода – прямой, без минеральной добавки, и питьевой, с насыщением воды солями и минералами. Чтобы избавиться от ненужного эффекта, производители комплектуют фильтровальные установки специальным устройством  минерализатором, благодаря которому вода насыщается солями натрия и кальция и приобретает приятный вкус.

Чем совершеннее система, тем дороже обойдется фильтровальная установка. Покупка и установка системы водоочистки на основе обратного осмоса всегда связана с чувствительными финансовыми расходами. Полимерную мембрану невозможно сделать кустарным способом, что называется, «на коленке», но никто и не ставит подобных целей, так как самодельная пленка может быть небезопасной для здоровья, поскольку речь идет об очистке питьевой воды. Кроме того, фильтровальное полотно можно отнести к высокотехнологичным изделиям.

Самая дорогая и ответственная часть фильтра представляет собой пластиковую колбу с небольшим картриджем внутри. Если внимательно приглядеться к устройству типичного фильтра на обратном осмосе, то можно сделать простой вывод, примерно ¾ деталей и узлов – это обычные пластиковые детали, которые используются практически в любых водяных фильтровальных системах. То есть, покупая новый фильтр, будущий владелец на 90% приобретает пластиковую арматуру, и только на 10%  саму фильтровальную мембрану.

Штуцер чистой воды располагается в центре донной части корпуса, стоковый вывод оказывается сдвинутым к стенке. На новом корпусе имеется один штуцер под вход воды, как правило, в верхней части, и два вывода под очищенную воду и сток. Неочищенная вода заполняет полость, прилежащую к стенкам, проходит через трубчатую мембрану и выдавливается через центральную часть, через патрубок с обратным клапаном, по трубе к потребителю.

В его задачу входит предварительная очистка воды из водопровода до того момента, как поток попадет в корпус с картриджем обратного осмоса. В данной схеме нет аккумуляторного бака и допфильтров, их заменяет старый трехблочный фильтр.

Так как в системе нет компенсирующего бака, обращаться с фильтрующим блоком нужно будет аккуратно, регулярно чистить трехкамерный блок от ржавчины и грязи. Самодельный фильтр обратного осмоса работает не хуже промышленного варианта. Существенным преимуществом самодельной системы фильтрования является тот факт, что переоборудование обойдется примерно в половину цены нового полного комплекта, при этом ресурс мембраны уменьшается всего лишь на 5-7%.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here