(8112) 79-36-99
График: ПН-ПТ с 9:00 до 18:00
Не зарегистрирован
Регистрация / Вход
Войти через:
Товаров: 0
Сумма: 0 р.
Каталог

Сравнение товаров
Нет товаров к сравнению

 

Обратный осмос - обзор мембранных фильтров

31.07.13 Источник: Журнал "Идеи вашего дома" 

Осмос и обратный осмос

Основным фильтрующим элементом рассматриваемых установок является мембрана, которая пропускает молекулы и ионы только определенного размера, что лимитируется диаметром отверстий-пор мембраны, но при этом служит барьером для веществ с большим размером молекулы. По сути работы это молекулярное сито. Такие мембраны называют полупроницаемыми.
 
В бытовых водоочистных системах используются в основном полимерные мембраны с размерами пор, соответствующими молекулам воды (до 1 нм). Через такие отверстия большинство примесей проникнуть попросту не способно.
 
Теперь о сути процессов осмоса и обратного осмоса. Попробуем объяснить, что такое осмос, на конкретном примере. Представьте себе сосуд, который разгородили с помощью вышеупомянутой полупроницаемой мембраны на две части и в каждую из получившихся емкостей залили солевые растворы разной концентрации. Если обе части сосуда находятся под одинаковым внешним давлением, то жидкости, находящиеся в них, будут стремиться уравнять концентрацию в обеих емкостях. При этом молекулы воды начнут перемещаться через мембрану - оттуда, где раствор менее концентрирован, туда, где он более плотный, вызывая в этой части сосуда повышение уровня жидкости. Это явление и называется осмосом, а сила, заставляющая молекулы воды перемещаться, - осмотическим давлением; его величина тем выше, чем больше разница концентраций растворов.
 
Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов - стенки их клеток представляют собой частично проницаемую мембрану, которая свободно пропускает молекулы воды, но не молекулы других веществ.
 
Теперь представьте процесс, который будет происходить в том же разделенном с помощью полупроницаемой мембраны сосуде, если в той его половине, где находился более концентрированный раствор, с помощью насоса создать давление, превышающее осмотическое. Молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, а именно из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Этот процесс и есть обратный осмос. Именно на таком принципе и работают рассматриваемые нами водоочистные установки: с одной стороны мембраны подается под давлением исходная вода, с другой - отводится очищенная.
 
При этом все загрязнения остаются с той стороны мембраны, с которой подается исходная вода. Понятно, что концентрация минеральных и других загрязняющих соединений возрастать беспредельно не может. Во-первых, мембрана может просто засориться (забиться), во-вторых, при повышении концентрации примесей будет возрастать величина осмотического давления, которое противодействует приложенному внешнему давлению. И когда их величины уравняются, процесс фильтрации просто прекратится. Чтобы этого не произошло, вдоль мембраны организуется принудительный поток воды, постоянно смывающий "рассол" в дренаж.
 
Для того чтобы вся вода не уходила в дренаж мимо мембраны (не шла по пути наименьшего гидравлического сопротивления), на ее выходе из установки ставят так называемый ограничитель потока. Его задача - поддерживать поток сбрасываемой воды на уровне, соответствующем максимальной производительности фильтрующей мембраны.
 
Схемы процессов:
 
осмоса
 
обратного осмоса
 
1 - раствор с высокой концентрацией солей;
2 - полупроницаемая мембрана;
3 - раствор с низкой концентрацией солей;
4 - направление движения молекул воды;
РО - осмотическое давление;
Р - внешнее давление, превышающее РО
 
Потоки воды, просачивающиеся сквозь мембрану, и те, что проходят над ней (смыв в дренаж), соотносятся в пропорции 1:3-1:4 (параметр задан конструкцией установки раз и навсегда). То есть при получении 10 л очищенной воды в дренаж будет слито 30-40 л "рассола". И этот объем сливаемой в канализацию воды надо обязательно учитывать. Для городских жителей вопрос, быть может, и не столь актуальный, а вот владельцы загородных домов, собственная канализационная система которых рассчитана на ограниченный объем сбросов, могут столкнуться с определенной проблемой. Впрочем, содержание примесей в "рассоле" лишь чуть выше, чем в исходной воде.
 
Что влияет на процесс
 
Основным фактором, оказывающим влияние на процесс обратного осмоса, является давление. Именно поэтому в паспорте всех обратноосмотических установок указывается величина давления, при котором процессу фильтрации обеспечены нормальные условия. Обычно этот показатель колеблется от 2,8 до 8,4 атм, но чаще пределы уже - 3,5-6 атм. Именно такую величину давления должна обеспечивать водопроводная система, к которой вы подключите приобретенную установку. Если данный параметр значительно ниже рекомендуемого, тогда вместе с установкой вам придется приобрести насос повышения давления или лучше комплект, в который, кроме насоса, входят датчики, автоматика и соединители (все вместе - от $ 45-180), а еще лучше - обратноосмотический фильтр с уже встроенным насосом (он обойдется примерно на $ 40-95 дороже). В противном случае установка вообще не будет работать или ждать, пока отфильтруется необходимое вам количество воды (пусть даже всего на одну кастрюлю), придется ох как долго!
 
Поднимать давление выше указанного в паспорте предела тоже нельзя - полимерная мембрана может просто разрушиться.
 
Вторым по важности фактором, влияющим на процесс, является температура. С ее увеличением снижается вязкость и плотность раствора и, следовательно, улучшается проницаемость мембраны. Но и тут все неоднозначно - с повышением температуры растет осмотическое давление, препятствующее протеканию процесса обратного осмоса. Именно поэтому рабочие температурные параметры также обязательно оговариваются в паспорте установки (как правило, это диапазон от 10 до 40°С) и их тоже необходимо соблюдать.
 
Кроме температуры и давления, на эффективность обратноосмотического процесса в отношении растворенных в очищаемой воде веществ оказывают влияние такие факторы, как рН, состав и уровень загрязненности исходной воды, а также материала, из которого изготовлена мембрана.
 
Что задерживает мембрана
 
К примеру, неорганические вещества мембраны задерживают очень хорошо. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки по большинству неорганических элементов составляет 85-98%. Органические вещества с молекулярным весом более 100 удаляются полностью, а вот с меньшим весом вполне могут проникать через мембрану, правда в незначительном количестве. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения в очищенную воду.
 
Мембранные фильтры выгодно отличаются от моделей сорбционного типа, поскольку действуют по другому принципу - выступают в роли барьера, ничего не накапливая. Встав на пути нежелательных примесей и вирусов, такая преграда, как говорится, будет стоять до последнего. Даже если мембрана забьется - враг не пройдет. Вот за это их качество мы и назвали мембранные установки в заголовке нашей статьи фильтрами на все случаи жизни.
 
И еще. Производительность даже самых современных мембран довольно небольшая - 0,2-1,4 л в минуту. Чтобы пользователь не ждал длительное время, пока наполнится, например, чайник, современные осмотические устройства снабжаются накопительным мембранным баком. Его объем может колебаться в самых широких пределах - от 5 до 25 л, но, как правило, это 10-12 л. Накопленная в емкости очищенная вода поступает в отдельный кран, устанавливаемый на мойку.
 
Это были плюсы обратноосмотических устройств. Но есть и минусы. Первый и самый существенный: фильтры задерживают абсолютно все вещества, как вредные для организма, так и полезные. Из-за этого вода получается обессоленной (о том, как получить воду, все-таки насыщенную полезными организму минеральными солями, мы расскажем чуть позже). Второй минус в том, что мембрана пропускает растворенные в воде газы. Если речь идет о содержащемся в ней кислороде, это даже хорошо, но когда подразумевается сероводород - согласитесь, приятного мало.
 
Реализация идеи в конструкции
 
Начнем с конструкции, ставшей своего рода классической. Ее некоторая техническая сложность обусловлена, прежде всего, тем, что первые, широко используемые в конструкциях фильтров полимерные мембраны были очень нежными. Они боялись буквально всего - грязи, примесей, но особенно хлора. Чтобы эта самая дорогостоящая деталь водоочистного устройства работала как можно дольше, перед ней необходимо было устанавливать мощную систему предварительной очистки. Например, трехступенчатую картриджную систему, где:
 
• 1-я ступень - механическая очистка от взвесей, песка и т. п. (материал - полипропилен высокой плотности, намоточные картриджи и т. п.);
• 2-я ступень - сорбция, то есть очистка от хлора и хлорсодержащих соединений (материал - прессованный активированный древесный уголь);
• 3-я ступень - очистка от общих органических загрязнений (материал - кокосовый активированный гранулированный уголь).
Лишь после этих трех этапов вода подавалась на мембрану (4-я ступень), а из нее в накопительный бак. Впрочем, на пути к крану ей предстояли еще два цикла очистки:
• 5-я ступень - обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением (УФ-лампа). Убивает неболезнетворных бактерий, которые могут расплодиться в мембранном баке, попав туда, например из воздуха или с носика грязного крана;
• 6-я ступень - так называемый постфильтр (прессованный активированный уголь). Задерживает проскользнувшие через угольные картриджи предфильтра запахи и газы.
 
Все ступени очистки соединяются между собой тонкими пластиковыми трубками с помощью коннекторов быстрой сборки John Guest.
 
Описанная классическая схема впервые была предложена примерно десять лет назад и до сих пор применяется в большинстве выпускаемых мембранных систем. Но не подумайте, что технический прогресс не коснулся этой техники - прежней осталась только принципиальная схема. Все остальное изменилось, и довольно круто.
 
Во-первых, мембранные устройства сейчас серийно выпускает такое множество производителей, что всех даже не перечислить. В результате подешевели как комплектующие, так и фильтры, причем в 3-4 раза. В настоящее время цена на них составляет $ 150-300 в зависимости от производительности и, конечно, от производителя - надбавку за бренд никто не отменял.
 
Во-вторых, систему ультрафиолетового обеззараживания перестали покупателю навязывать. Есть желание - установят дополнительно ($ 50-145).
 
В-третьих, систему предочистки перед обратным осмосом стало возможно собирать в любой желаемой комплектации. Для этого необходимо провести анализ исходной воды и уже исходя из него определить, сколько и каких именно ступеней должно быть в конструкции. Возможно, хватит и одной, механической, а может, потребуется достаточно сложная многоступенчатая система водоподготовки - с механической очисткой, сорбцией на угле, обезжелезивателем, умягчителем и т. д.
 
Но это, так сказать, в идеале. На практике потребителю, подбирают готовую установку из выпускаемого фирмой модельного ряда. А выбрать есть из чего! Каждая выпускающая обратноосмотические фильтры фирма производит сразу несколько вариантов систем, постоянно совершенствуя их в соответствии с накапливаемым опытом. Например, ATOLL (Россия) в последнее время широко предлагает две модели (хотя общее их количество значительно больше - девять). Так, Atoll A-560E имеет пять ступеней, а его система предочистки получила следующую конфигурацию: механическая очистка (25 мкм, вспененный полипропилен) - сорбция (гранулированный активированный уголь) - механическая очистка (5 мкм, вспененный полипропилен). У модели Atoll A-460E на одну ступень механической очистки меньше - она рассчитана на монтаж в домах и квартирах, водопроводные магистрали которых оборудованы собственной системой предварительной очистки (сетчатые, намоточные фильтры).

Принципиальная схема обратноосмотического фильтра модели А-560Е от ATOLL:
1-узел подсоединения к водопроводу;
2-шаровой кран;
3-механический предфильтр (25 мкм);
4-сорбция на гранулированном активированном угле;
5-механический предфильтр (1 мкм);
6-ключ для разборки корпусов системы предочистки;
7-клапан отсечки подачи воды при отсутствии ее разбора;
8-мембранный блок;
9-постфильтр;
10-накопительный бак;
11-кран для чистой воды;
12-ограничитель потока;
13-дренажный хомут

 
Не отстают по количеству моделей и другие российские производители. Например, "МЕДИАНА ФИЛЬТР" предлагает 16 моделей (серия "Исток"), "КОНТУР-АКВА" - четыре (серия RS), "ВОДОЛЕЙ" - четыре (серии RO и SF), "МЕМБРАННАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ" - две (серия "Ключ"), "БАРОМЕМБРАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ" - восемь (серия "Ручеек").
 
Растущая популярность обратноосмотических фильтров заставила заниматься их выпуском даже те фирмы, которые ранее специализировались исключительно на картриджных системах, устанавливаемых на кран, на столешницу и под мойку. Так "АКВАФОР" (Санкт-Петербург) предлагает "Установку глубокого обессоливания воды Аквафор-RO", "МЕТТЕМ-ТЕХНОЛОГИИ" - "Барьер in-line RO4" и т. д. А Санкт-Петербургский "ГЕЙЗЕР" выпустил не только целую линейку мембранных фильтров "Гейзер-6", но и комплект "Гейзер-Мастер", предназначенный для преобразования выпускаемых фирмой трехступенчатых картриджных моделей "Гейзер-3" в систему обратного осмоса. Модернизация заключается в добавлении к уже имеющимся ступеням еще двух - мембраны и постугольного фильтра, а также накопительного бака емкостью 12 л. Старый трехступенчатый фильтр в этом случае превращается в систему предварительной очистки для всей системы. Обновленная, она позволяет получать до 200 л воды в сутки. Новинку с успехом можно использовать и с фильтрами других производителей, оборудованными системой быстрой сборки John Guest. Модернизация существующего фильтра по сравнению с приобретением новой установки аналогичной конфигурации позволяет экономить около € 68.
 
В-четвертых, производители усовершенствовали и удешевили предлагаемые мембраны - их прочность, химическая стойкость и, естественно, надежность значительно повысились. Цена же сильно упала.
 
От классики к модерну, минимализму и передвижничеству
 
Идея придать мембранному фильтру с его выпирающими в разные стороны бочонками-ступенями и подводящими пластиковыми трубочками более эргономичный вид наконец-то стала воплощаться в реальность. Например, эргономичностью и современным дизайном отличается оборудование американской фирмы RAIN SOFT - ни одной "выпирающей" детали, все строго и выразительно. К этому стоит добавить высокое качество и надежность: на оборудование торговой марки Rain Soft действует гарантия производителя на весь срок службы у первого розничного покупателя.
 
Следующим шагом в области дизайна можно считать попытку спрятать все части фильтра в пластиковый корпус. В качестве примера можно привести недавно выпущенную фирмой ATOLL систему A-575E CMB-R3. В ее корпусе размером 420 × 230 × 360 мм спрятаны пять ступеней очистки и накопительный бак объемом 6 л. Чтобы последний наполнялся как можно быстрее, в системе установлена более мощная мембрана - производительностью 280 л/сут. Обслуживание устройства также не представляет особых сложностей. Все сменные элементы (так называемые линейные картриджи) установлены на быстроразъемных соединениях, так что для замены выработавшего свой ресурс фильтропатрона не требуется раскручивать корпус и вынимать "грязный" картридж. Достаточно просто отсоединить две трубки (система John Guest), отщелкнуть старый элемент от держателя и, выполняя операции в обратном порядке, установить новый. Для определения необходимости замены выработавшей свой ресурс мембраны используется специальное устройство - встроенный TDS-метр (total dissolved solids - прибор для измерения общего количества, в ррm, заряженных частиц, растворенных в воде соединений). Цена системы - $ 500.
 
Общий недостаток компактных систем - пониженный ресурс линейных картриджей по сравнению с обычными, менять их придется примерно в два раза чаще.




Разделы / Водоснабжение
Все права защищены.
© 2010 - 2018 pskovclimate.ru

Яндекс.Метрика   Главная  |  Каталог  |  О компании  |  Оплата  |  Доставка  |  Новости  |  Обратная связь  |  Карта сайта
Создание сайта — "Агентство "МИР СПб"
Работает на: Amiro CMS