Фильтры обратноосмотической фильтрации

Этой статьей мы заканчиваем серию статей, на протяжении которой были рассмотрены источники водоснабжения, обусловленные ими типы примесей и их воздействие на человека, а также методы очистки воды от различных типов загрязнений.

Фильтры обратноосмотической фильтрации

Это самые качественные фильтрующие мембраны, способны освободить воду от 99% примесей. Диаметр пор составляет около 0,0001 микрона. Такие размеры сложно даже представить. Такими мембранами фильтруются даже ионы металлов, не говоря уже об остальных возможных примесях.

Обратноосмотическая фильтрация — это метод фильтрации, основанный на явлении так называемого обратного осмоса. Прежде чем объяснять, что это такое, стоит определиться, что же такое обычный осмос. Иллюстрацией осмоса может служить простой пример с полупроницаемой мембраной, т.е. такой мембраной, через которую проходят молекулы воды и практически не проникают остальные вещества. Если поместить такую мембрану в качестве разделителя двух частей сосуда, с одной стороны которого налит раствор поваренной соли, а с другой дистиллированная вода, то скоро будет наблюдаться перенос воды в ту часть, где находится рассол и его концентрация станет снижаться. Уровень жидкости в этой части сосуда начнет подниматься, а во второй – опускаться. Если вода и рассол изначально находятся под одинаковым давлением, перенос, снижая различие в концентрациях, всегда происходит из растворителя (более разбавленного раствора) в более концентрированный раствор (рассол). Это природное явление переноса растворителя в рассол получило название осмос, а процесс называется осмотическим.

При этом увеличение давления со стороны рассола приводит к уменьшению осмоса, и в определенной точке процесс полностью прекращается. Давление, при котором происходит эта остановка называется осмотическим давлением.

Пожалуй, стоит сказать, что явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся продукты жизнедеятельности. Этот природный процесс играет значительную роль в растительных и животных организмах.

Итак, вернемся к нашему эксперименту. При дальнейшем увеличении давления на рассол можно поменять направление процесса. В этом случае через мембрану преимущественно будет транспортироваться растворитель, т.е. вода. И именно это явление послужило основой обратноосмотического метода опреснения воды.

Механизм работы полупроницаемых мембран

Для объяснения механизма работы обратноосмотических мембран было выдвинуто несколько гипотез. Согласно так называемой гипотезе гиперфильтрации в мембране существуют поры, пропускающие молекулы воды, и при этом ничтожно малые, чтобы пропускать через себя ионы растворенных в воде солей. Предложенная модель позволила объяснить многие закономерности в работе обратноосмотических систем.

Позже была предложена модель сорбционного механизма избирательной проницаемости, согласно которой на поверхности мембраны, т.е. на поверхности раздела сред, образуется слой связанной воды, обладающей пониженной растворяющей способностью. Такой же слой образуется и внутри поры. При фильтрации происходит вытеснение этой воды, при котором вытесненные молекулы заменяются только молекулами воды. И так слой за слоем.

Согласно другой теории, в структуре мембраны вода может находиться в связанном и капиллярном состояниях. Под действием давления через такую мембрану переносится преимущественно пресная вода, непрерывно образуя и разрывая водородные связи.

Особенности метода обратноосмотической очистки воды

В системах обратного осмоса давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. Важно, что чем выше давление на входе, тем лучше происходит процесс очистки. Это не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. И наоборот, если давление в водопроводной системе низкое, мембрана работать не будет. Поэтому некоторые модели обратноосмотических систем комплектуются специальным насосом для повышения входного давления. Такие системы стоят несколько дороже, но только они способны работать при давлениях ниже 4,2 атмосферы (именно такое давление считается пороговым для обратноосмотических мембран).

В процессе очистки концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий «рассол» в дренаж.

Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической мембраной. Степень очистки по большинству неорганических элементов составляет от 85 до 98 % в зависимости от типа применяемой мембраны.

Обратноосмотическая мембрана также удаляет из воды и органические вещества. Органика с молекулярной массой более 300 удаляется полностью, а с меньшей – может проникать через мембрану в незначительных количествах.

Большой размер вирусов и бактерий практически полностью исключает вероятность их проникновения через мембрану. В то же время мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус.

В результате на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она не требует дополнительного кипячения.

Вода, прошедшая обработку на обратноосмотической установке, может успешно применяться для решения следующих задач: питьевых нужд, приготовления пищи и напитков, полива растений, аквариумов, систем центрального отопления и даже приготовления электролита аккумуляторных батарей.

Хочется также сказать что мы часто пьем воду, очищенную обратноосмотическим методом, даже и не подозревая об этом. Это происходит потому, что данный метод часто используется в промышленных системах. Так производится качественная вода для ликеро-водочной, молочной промышленности, производства безалкогольных напитков и продуктов питания. В общем – везде, где требуется вода высокого качества. Многие компании даже наладили продажу этой чистой воды в бутылированном виде.

И в этой ситуации именно бытовые обратноосмотические системы позволяют не покупать бутыли, а делать такую же воду самостоятельно.

Существует и очень важный экономический аспект, который тоже стоит принимать во внимание:
В среднем человек потребляет в пищу за сутки около 3 литров воды. Если вода также используется для приготовления пищи, то нужно исходить из потребностей в 5 литров на каждого члена семьи. Если покупать питьевую воду в бутылированном виде, то одна бутыль (5 литров) стоит примерно 1 доллар США. То есть 365 долларов на члена семьи в год. В то же время обратноосмотическая система стоит от 350 долларов США. Таким образом, ее использование окупается уже за первый год эксплуатации. Если семья состоит из трех человек, то окупаемость составит всего 4 месяца. Задумайтесь над этим прежде, чем идти в магазин за очередным бутылем воды.

Недавние выпуски