| |
Мембранная технология
Под действием высокого давления молекулы воды и некоторые растворенные вещества (размер которых меньше диаметра пор мембраны) проникают через мембрану, тогда как остальные примеси задерживаются. В результате исходная вода разделяется на два потока: фильтрат (очищенная вода) и концентрат (концентрированный раствор солей). Фильтрат подается потребителю, а концентрат сливается в дренаж.
Все примеси, молекулы которых больше размера пор мембраны, механически не могут проникнуть через мембрану и смываются в дренаж. Благодаря применению такой технологии, даже при значительном ухудшении параметров исходной воды, качество очищенной воды остается стабильно высоким.
Мембрана в отличие от "накопительных" систем очистки воды (активированный уголь, ионообменные смолы и др.) не накапливает примеси внутри себя, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду.
Размер задерживаемых частиц определяется структурой мембраны, то есть размером ее пор. Мембранные процессы можно классифицировать по размерам задерживаемых частиц на следующие типы:
микрофильтрационные мембраны,
ультрафильтрационные мембраны,
нанофильтрационные мембраны,
обратноосмотические мембраны.
Из всех перечисленных мембран, обратноосмотические имеют самые узкие поры и потому являются самыми селективными (Осмос и обратный осмос). Они задерживают все бактерии и вирусы, большую часть растворенных солей, органических и патогенные веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность). В среднем обратноосмотические мембраны задерживают 97-99 % всех растворенных веществ и используются во многих отраслях промышленности, где есть необходимость в получении воды высокого качества. Так же, с появлением низконапорных мембран, стало возможным применение этого принципа водоочистки в быту для получения чистейшей воды, удовлетворяющей требованиям СанПиН "Питьевая вода" и европейским стандартам качества.
Использование двухступенчатых обратноосмотических систем, где вода дважды пропускается через мембраны, или комбинированных обратноосмотических систем с последующей глубокой деионизацией на специальных ионообменных смолах позволяет получить дистиллированную и деминерализованную воду высокой степени очистки. Такая технология обессоливания является экономически выгодной альтернативой дистилляторам-испарителям и используются на многих производствах потребляющих сверхчистую воду (энергетика, гальваника, электроника и т. д.)
Мембранная технология получила широкое распространение как в промышленном, так и в бытовом использовании благодаря ряду неоспоримых преимуществ:
Стабильно высокое качество очищенной воды;
Мембрана в отличие от накопительных водоочистных систем (активированный уголь, ионообменные смолы и др.) не накапливает внутри себя примеси, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду;
Низкие эксплуатационные затраты;
Экологическая безопасность - отсутствие химических сбросов и реагентов;
Минимальное внимание со стороны пользователя;
Компактность.
Осмос и обратный осмос
Процесс обратного осмоса, как способ очистки воды, используется с начала 60-х годов. Первоначально он применялся для опреснения морской воды. Сегодня по принципу обратного осмоса в мире производятся сотни тысяч тонн питьевой воды в сутки.
Совершенствование технологии сделало возможным применение обратноосмотических систем в домашних условиях. На настоящий момент в мире уже установлены тысячи таких систем. Получаемая обратным осмосом вода имеет уникальную степень очистки. По своим свойствам она близка к талой воде древних ледников, которая признается наиболее экологически чистой и полезной для человека.
Принцип действия
Осмос
Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки.
Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной.
Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей - нет.
Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением.
Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется "осмотическим давлением".
Обратный осмос
 В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный.
Этот процесс называется "обратным осмосом". По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса.
В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.
В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. В случае, если давление возрастает, поток воды через мембрану также возрастает.
На практике, мембрана не полностью задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.
В процессе очищения воды 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.
Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов. Давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы систем обратного осмоса.
Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической мембраной. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%.
Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества . Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически 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, строго говоря, даже не требует кипячения.
| |
