Принцип работы обратного осмоса: схема мембраны, метод очистки воды

Комплектация устройства

Самым ценным узлом системы обратного осмоса является мембрана. Этот элемент изготовляется из микропористого материала высокого качества. Его укладывают одним или несколькими слоями вокруг перфорированного стержня из пластмассы. На верхней части мембраны имеется пластиковый защитный кожух, для фиксации которого используются надежные уплотнители.

Работает мембранный модуль таким образом:

1. После подачи воды внутрь корпуса она пропускается сквозь пористый материал. Иногда для усиления напора используют электрический насос.
2. Прошедшие мембрану молекулы чистой воды следуют внутрь накопительной емкости, а утяжеленный загрязнениями концентрат задерживается мембранным барьером.
3. Далее этот раствор выводят за пределы мембранного устройства в канализационную трубу.

Как уже было сказано, непосредственное соприкосновение мембранного фильтра с простой водой с городской трубы чревато самыми печальными последствиями. Все дело в микроскопических размерах ее пор (0,0001 микрон). Мембрана нельзя почистить или помыть, подобно механическим фильтрам: ее можно только заменить. Рекомендуемая частота замены этого недешевого элемента – раз в два-три года.

На точное время замены влияют условия эксплуатации изделия – уровень напора в водопроводе, концентрация и химический состав примесей, температура воды и т.п. Бывает так, что мембрана исправно служит 5 и более лет. Иногда замену приходится производить уже после первого года использования. Для того, чтобы защитить поры мембраны от преждевременного засора, в систему вводят предварительные фильтры для воды с обратным осмосом.

Стандартно речь идет о двух механических и одном угольном устройстве:

• Роль первого механического фильтра сводится к задержанию примесей, неспособных растворятся в воде. Как правило, размер этих частиц – больше 0,5 микрон. К таковым обычно относится песок, кусочки коррозии, накипь и т.п.
• После этого вода протекает сквозь угольный модуль, отбирающий химические загрязнения – молекулы хлора, тяжелые металлы, поступившие из грунта удобрения, растворенное железо и различную органику.
• Далее располагается один механический фильтр, способный улавливать более мелкие частицы. Он является конечным звеном в модуле предварительной очистки.

Емкость для концентрации воды

Собирается прошедшая фильтрацию вода внутри специальной емкости объемом 4-12 л: на точный показатель влияет уровень производительности системы. В качестве материала изготовления емкости чаще всего применяют высококачественную сталь. С внешней стороны сосуд отделывается прочной эмалью. Внутри бака имеется два отделения – для воды и воздуха. Посредине камеры разделены друг с другом силиконовой прокладкой. Для регулировки объема воздуха емкость оснащена ниппелем, обратный конец которого выходит наружу бака. Для накачивания обычно используют автомобильный насос.

Благодаря воздушной камере внутри емкость создается определенное давление, позволяющее транспортировать воду на кран с некоторым напором. Для подачи воды к потребителю емкость оснащена надежным шлангом с насадкой. Как правило, для установки обратного осмоса используется отдельный краник, размещаемый на мойке рядом с основным смесителем. Это дает возможность в случае прекращения подачи воды через водопровод использовать тот запас, который имеется внутри накопительной емкости. Чтобы подавать жидкость под стабильным напором, иногда приходится нагнетать воздух через ниппельный вывод.

Техника безопасности

Карбид для сварки относится к классу взрывоопасных веществ. Безопасное применение карбида обеспечивается учетом ряда условий:

• Ацетилен является легковоспламеняющимся газом, а сам сухой карбид также взрывоопасен, поэтому возле места проведения работ не должно быть источников открытого огня, даже таких незначительных, как зажигалки и зажженные сигареты.
• Запрещено использование карбида в гранулах до 2 мм или карбидной пыли, так как она растворяется очень быстро, что приводит к выделению большого количества газа. Из-за этого в генераторе образуется сверхвысокое давление и может произойти взрыв.
• Запрещена работа болгаркой или электросварочным аппаратом вблизи газосварочных работ и мест установки карбидных барабанов.
• Вещество должно храниться в сухом и герметичном месте, в котором нет водопроводов, канализационных труб и, тем более, газового оборудования.
• Карбидная пыль при попадании вызывает раздражение кожи, глаз, слизистых оболочек. Работа с этим веществом должна проходить с применением средств индивидуальной защиты – очков, перчаток и респиратора.
• При попадании карбида на кожу или в глаза его необходимо промыть большим количеством теплой воды, а затем аккуратно удалить остатки карбида пинцетом или влажным тампоном.
• При работе с карбидом в мастерской все сварочное оборудование должно быть размещено в отдельных частях помещения, система вентиляции помещения должна обеспечивать отвод горючих газов, а помещение должно быть освобождено от горючих материалов.

• Ацетиленовые генераторы запрещено устанавливать в подвальных помещениях и жилых зданиях.
• Перед запуском генератор следует осмотреть на предмет отсутствия видимых трещин и вмятин корпуса.
• Во время проведения работ генератор должен оставаться в вертикальном положении, манометр должен быть исправен и хорошо виден сварщику или его помощнику.
• По окончании работы оставшийся в генераторе раствор карбида должен быть выработан целиком, а образовавшаяся известь утилизирована.
• Повторное использование мокрых кусков карбида не допускается;
• Запрещено вскрывать генератор под давлением (во время продолжающейся реакции).
• Баллоны для ацетилена хранятся и перевозятся со специальными предохранительными колпаками на клапанах.

Если имеется необходимость в регулярном использовании оборудования для газовой сварки и резки, лучше купить профессиональное оборудование, изготовленное на промышленном предприятии. Применение самодельных генераторов чревато получением тяжелых травм и угрозой для жизни.

Что это такое?

Процедура фильтрации жидкости, когда влага проходит через особую диафрагму, задерживающую почти 90% всех ненужных и вредных примесей, называется обратным осмосом. Через мембрану проходит исключительно вода, все остальные примеси задерживаются на ней. Это обязательно нужно учесть и все полезные вещества и минералы добавлять самостоятельно. В продаже имеются различные виды систем фильтрации воды методом обратного осмоса. Их можно разделить на несколько видов, которые различаются по таким пунктам:

• уровню фильтрации;
• коэффициентом полезного действия;
• вариантом диафрагмы.

Использование обратного осмоса

Уход за аквариумом, кроме эстетического удовольствия, создает и некоторые проблемы. Владельцы аквариумов не понаслышке знают, что каждому типу рыб нужно создать идеальные условия для жизни. В том числе и жидкость в водоеме нужно привести к приемлемому состоянию для комфортного пребывания в ней жителей. В этом поможет осмос, использование которого приведет водный раствор в состояние, близкое к оптимальному.

Осмосная вода проходит фильтрацию как в аквариумах с пресной водой, так и с морской. В пресноводных аквариумах использование системы фильтрации жидкости методом обратного осмоса не является обязательным, есть и другие более дешевые варианты. Но если вы разводите рыб и других существ, особо требовательных к жесткости воды, то как минимум один фильтр вам все же понадобится.

Для водоемов с морской водой, в которых содержатся особо капризные виды рыб или кораллы, приобретение обратного осмоса будет выгодным вложением. Так как система имеет довольно высокую цену, стоит задуматься, действительно ли она необходима. До покупки следует провести исследование воды, которой вы пользуетесь для наполнения аквариумов, и по результатам тестов принять решение. Перед применением системы фильтрации нужно запомнить несколько простых правил.

• Резкая смена качества воды в лучшую сторону может ввести обитателей аквариума в стрессовое состояние. Нужно учесть количество подменяемой жидкости.
• Полностью заполнять резервуар очищенной водой запрещено. В этой жидкости отсутствуют полезные вещества, которые требуются для комфортного пребывания питомцев в аквариуме.

Миф № 4

Такая вода абсолютно безвкусная, неживая.

Что касается вкуса, то тут вопрос весьма спорный. Если ее сравнивать с водопроводной, имеющей яркий привкус хлорки, то вкуса у нее действительно нет. Если подразумевается колодезная, то она, как правило, обогащается пролегающими под поверхностью минералами и имеет тонкий металлический привкус. Специалисты же говорят, что фильтр, работающий по принципу обратного осмоса, придает жидкости вкус, схожий со вкусом талой ледниковой воды. Это происходит благодаря использованию на одной из стадий очистки угольного фильтра.

Приобретать или нет описываемую систему фильтрации для своей квартиры – исключительно ваше решение. Однако помните о том, что она существует уже более 60 лет, оставаясь все эти годы эффективным способом очистки, уменьшить популярность которого не в состоянии никакие мифы.

Миф № 4. Доочищенная вода становится безвкусной

Этот миф активно распространяется и сбивает с толку многих потребителей. С одной стороны, это действительно так, ведь мы привыкли пить хлорированную воду с высоким содержанием тяжелых металлов. Металлический привкус на языке нам привычен и даже приятен. Но кристально чистая вода не должна его иметь.

При ежедневном использовании воды, очищенной системой обратного осмоса, по-новому раскроется вкус кулинарных шедевров, вы узнаете, какими на самом деле являются любимый кофе или чай, если не ощущать при их питье привкус хлора и железа. Оздоровится организм, начнут вымываться камни и песок из почек.

Вред или польза

Этот метод обладает своими плюсами и минусами, которые обязательно нужно принять во внимание. Один из существенных недостатков заключается в том, что установка удаляет из воды те полезные включения, в которых наш организм испытывает необходимость, к примеру, кальций, магний и т.д

С другой стороны — высокая степень очистки от примесей является не менее полезной для организма, тем более этот показатель у бытовых агрегатов доходит до 98%. Правда, минеральных солей у такой жидкости крайне мало, поэтому о вреде или ее пользе для здоровья нет конкретного мнения.

Некоторые врачи уверены, что употребление такой очищенной жидкости может оказывать вредное воздействие на сердечно-сосудистую систему. Решить проблему поможет минерализация с помощью установки специального картриджа. Невзирая на то, что фильтр с описанной технологией стоит дороже по сравнению с проточным аналогом, разница в расходах со временем окажется несущественной.

Как работает промышленный обратный осмос

Системы промышленного обратного осмоса получают воду для очистки из водопровода, выделенные примеси отправляются в канализацию. Технологический процесс очистки воды включает в себя несколько этапов:

• Предварительная подготовка воды.

• Фильтрация жидкости через мембрану обратного осмоса.

• Сбор очищенной воды в накопителе.

• Итоговая очистка.

• Раздача очищенной воды через специальный кран.

Начинается процесс промышленного обратного осмоса с предварительной подготовки воды. Мы уже говорили, для чего это делается. Различные взвеси и крупные частицы быстро засорят обратноосмотическую мембрану и выведут ее из строя, а это самая дорогая деталь системы. Чтобы этого не допустить, на этапе предочистки вода проходит три фильтра, прежде чем дойти до мембраны. Каждый следующий фильтр улавливает все более мелкие загрязнители.

Первый механический полипропиленовый фильтр улавливает песок, мельчайшие фрагменты ржавчины и другие подобные примеси размером 0,5 микрон и более. Далее вода проходит через угольный фильтр, который очищает ее от химических и органических примесей: хлора, нефтепродуктов, пестицидов, соединений железа, тяжелых металлов и т. д. Последним в этом цикле стоит механический фильтр, удаляющий примеси размером один микрон и меньше. Подготовленная таким образом вода теперь содержит частицы, доступные только мембране.

Промышленный обратный осмос воды на молекулярном уровне не может проходить быстро, поэтому производительность установок обратного осмоса сравнительно невелика. Например, бытовые установки такого типа могут в сутки очистить от 150 до 300 литров воды. Скорость работы мембраны может несколько изменяться, в зависимости от температуры и степени загрязнения воды. Однако главным фактором будет давление жидкости. Чем оно сильнее, тем быстрее идет процесс.

Очищенная вода собирается в накопительном баке, объем которого у бытовых фильтров составляет от 4 до 12 литров, в зависимости от производительности и модели. Накопительные баки изготавливают из высококачественной стали и сверху покрывают эмалью. Бак внутри имеет две камеры, разделенные силиконовой мембраной. Верхняя постепенно наполняется очищенной водой, а в нижней находится воздух под давлением.

При сливе воды из верхней камеры мембрана поднимается, поддерживая сверху давление, необходимое для слива воды из бака. Бак имеет ниппель со стороны нижней камеры, чтобы в случае необходимости можно было отрегулировать давление воздуха в накопительном баке. Сверху на накопительном баке имеется резьба для накручивания крана для забора воды.

Итоговая очистка воды из бака происходит через последний фильтр, который позволяет получать из крана гарантированно безопасную питьевую воду.

Отдельный кран для подачи очищенной способом обратного осмоса питьевой воды выводится возле кухонной мойки или на столешницу. Водопроводная вода для хозяйственных нужд идет через обычный кран.

Если потребитель заботится о своем здоровье и хочет использовать в пищевых целях воду высшего качества, к системе очистки воды способом обратного осмоса можно добавить картриджи с минералами для восстановления природной структуры воды.

Минерализатор насытит воду правильным количеством натрия, магния, кальция. Натрий важен для поддержания нужной кислотности в организме. Магний способствует поддержанию здоровья, участвуя в огромном количестве обменных процессов организма, препятствует образованию онкологических заболеваний, склероза, камней в почках

Кальций является важной составляющей костей, зубов. Он необходим для нормальной работы сердца, мышц, нервной системы.

Значительно улучшит качество воды и приблизит к ее идеальной природной структуре установка биокерамического картриджа. Картридж наполнен запеченными глиняными шариками, внутри которых находится турмалин – минерал, излучающий волны из длинноволнового инфракрасного диапазона.

Инфракрасное излучение непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра солнечного излучения и обладает способностью передавать энергию окружающей среде. Молекулы воды под воздействием энергии длинноволнового инфракрасного излучения приобретают правильную природную структуру.

Глубокое излучение инфракрасного цвета (Far Infrared Radiation) специалисты называют «лучом жизни». Вода, прошедшая через биокерамический картридж, оказывает благоприятное воздействие на людей, растения и животных, активизируя обмен веществ, улучшая состояние клеток и работу сердечно-сосудистой системы.

Читайте материал по теме: Вредные примеси в воде: виды и способы очистки

Очистка сточных вод

Технология очистки сточных вод с применением обратного осмоса принципиально изменилась — на последней стадии просто «отжимают» чистую воду от солей. Лидером технологий на 2012 год является Сингапур, там запущена система NEWater (англ.)русск.. Сточные воды города после очистки возвращаются в оборот как питьевая вода, которая получила более высокую оценку от ВОЗ и USEPA, чем другие источники воды в Сингапуре.

Практически все современные морские суда, нуждающиеся в больших объёмах пресной воды, которые нерационально и просто невозможно брать на борт, имеют опреснительные установки. Например, круизные лайнеры имеют на борту тысячи пассажиров, несколько бассейнов и производят огромное количество сточных вод. Установки на основе обратного осмоса на борту и опресняют воду, и очищают стоки. Например, на Allure of the Seas и Oasis of the Seas сточные воды и вовсе направляются на вторичное использование.

Лучшие системы обратного осмоса с функцией минерализации

Такие модели оснащают специальными постфильтрами. Они обогащают очищенную от механических примесей и ионов металлов воду жизненно важными микроэлементами, повышая уровень ее кислотности и улучшая вкус.

Atoll A-575Ep SailBoat

5

★★★★★
оценка редакции

100%
покупателей рекомендуют этот товар

Модель предлагает пять ступеней очистки. Префильтр задерживает нерастворимые и твердые частицы, мембрана — мелкие элементы загрязнителей. Жидкость поступает в угольный модуль, после чего становится пригодной для питья, приготовления пищи и иных целей.

Производительность системы составляет 0,26 л/мин, давление на входе — до 2,8 атм. Прочный корпус устойчив к механическим повреждениям. При этом он достаточно компактен и не занимает много места под мойкой.

Достоинства:

• долговечность;
• компактные размеры;
• отдельный кран;
• легкость обслуживания.

Недостатки:

высокая цена.

Система Atoll SailBoat предназначена для семейного использования. Стильное решение для постоянной эксплуатации.

Гейзер Аллегро М 

4.9

★★★★★
оценка редакции

95%
покупателей рекомендуют этот товар

Модель укомплектована краном с двумя вентилями. Он обеспечивает подачу обогащенной воды для прямого употребления и деминерализованной — для приготовления пищи и напитков. Габариты самого очищающего блока составляют 42x47x38 см.

При превышении давления 4 атм в магистрали специальный клапан сбрасывает излишки в дренаж. Двойное уплотнение колб гарантирует герметичность соединений и стабильную работу под большой нагрузкой — Гейзер Аллегро способен выдержать до 100000 циклов гидроудара. Ресурс эксплуатации модулей — от 1 до 3 лет. Максимальная производительность системы 0,14 л/мин.

Достоинства:

• долгий срок службы;
• двухвентильный кран с отдельной подачей минерализованной воды;
• максимальная герметичность всех соединений;
• малые габариты.

Недостатки:

длительная установка.

Гейзер Аллегро М стоит приобрести для постоянной эксплуатации в большой семье.

Барьер Профи Осмо 100 Boost М

4.9

★★★★★
оценка редакции

90%
покупателей рекомендуют этот товар

В комплект вместе с моделью входят все необходимые картриджи для быстрого начала эксплуатации. Система имеет ресурс около 5000 литров, поставляется с ключами для замены модулей, вентилем для подключения, прокладками, хомутами и фитингами.

Скорость фильтрации составляет 0,2 л/мин, максимальная температура воды для работы — 35 °C. Монтаж устройства под мойкой занимает около 30 минут и не требует наличия дополнительных инструментов.

Достоинства:

• богатая комплектация;
• быстрый монтаж и простая установка картриджей;
• малые габариты;
• отдельный кран.

Недостатки:

сложность обслуживания.

Барьер Профи Осмо 100 Boost М подключается к бытовому водопроводу и подходит для регулярной домашней эксплуатации.

Аквафор DWM-101S Морион

4.7

★★★★★
оценка редакции

86%
покупателей рекомендуют этот товар

Компактная и устойчивая конструкция может быть легко размещена под мойкой. В комплект входят соединительные трубки, узел подключения к водопроводу, дренажный хомут и заглушки для быстрого самостоятельного монтажа. Защита корпуса от гидроударов продлевает срок службы системы.

Производительность осмотической мембраны составляет 7,8 л/ч, давление магистрали должно быть не более 6,5 атм. Стабильное функционирование при низком давлении и наличие резервуара емкостью 5 литров гарантируют постоянный доступ к очищенной воде. Замена картриджей осуществляется без применения инструментов в течение 1 минуты.

Достоинства:

• малые габариты;
• удобство установки;
• богатая комплектация;
• простое и быстрое обслуживание;
• стабильная работа.

Недостатки:

не очень прочные модули.

Аквафор Морион подойдет для установки в квартире — компактное решение для периодического использования.

Особенности применения в зависимости от формы поставки

Как же работает обратный осмос

Разделение происходит за счёт перераспределения концентраций ионов и молекул между двумя полостями. 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. При этом производительность мембранного полотна практически не снижается.

Это свойство осмотического фильтра и сбивает с толку многих технологов. 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.

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

Самое простое объяснение работы обратного осмоса выглядит так:

• Входная поверхность изготовлена из материала, способного притягивать из раствора и удерживать на поверхности молекулы воды. Ионы соли или любого другого растворенного вещества практически не могут подойти и просочиться через микрокапилляры;
• Избыточное давление в камере постоянно выдавливает молекулы воды в чистую полость осмос – фильтра, а загрязнения и ионы соли выдавливаются в обратном направлении, в начальную полость.

Таким образом, все примеси выдавливаются ионами воды на определенное удаление от мембраны, благодаря чему осмотические фильтры способны работать и не загрязняться намного дольше, и с более высоким качеством фильтрации.

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

К сведению! Мембраны обратного осмоса после заполнения водным раствором нельзя нагревать или высушивать, это неминуемо приводит к выходу из строя фильтровального элемента.

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

Химические свойства[править | править код]

Пока известны только 2 химических соединения аргона — гидрофторид аргона и CU(Ar)O, которые существуют при очень низких температурах. Кроме того, аргон образует эксимерные молекулы, то есть молекулы, у которых устойчивы возбуждённые электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Есть основания считать, что исключительно нестойкое соединение Hg—Ar, образующееся в электрическом разряде, — это подлинно химическое (валентное) соединение. Не исключено, что будут получены другие валентные соединения аргона с фтором и кислородом, которые тоже должны быть крайне неустойчивыми. Например, при электрическом возбуждении смеси аргона и хлора возможна газофазная реакция с образованием ArCl. Также со многими веществами, между молекулами которых действуют водородные связи (водой, фенолом, гидрохиноном и другими), образует соединения включения (клатраты), где атом аргона, как своего рода «гость», находится в полости, образованной в кристаллической решётке молекулами вещества-хозяина, например, Ar·6H₂O.

Соединение CU(Ar)O получено из соединения урана с углеродом и кислородом CUO. Вероятно существование соединений со связями Ar—Si и Ar—C: FArSiF₃ и FArCCH.

Застой воды

Некоторые люди говорили о плохом вкусе воды, который появлялся после того, как были заменены дополнительные верхние картриджи биокерамического основного или минерализатора. Но это связано не с самими фильтрами и их возможностью портить воду, а с тем, что человек неправильно использовал фильтр. Картриджы водоподготовки содержат до 3 стаканов жидкости. Эта вода, как и та, которая находится в баке, не может застаиваться. Чтобы избавиться от постороннего запаха и вкуса нужно или использовать минерализатор (биокерамический картридж) ежедневно, или сливать несколько стаканов жидкости.

Если у всей воды после фильтрации имеется странный запах или привкус, жидкость застаивается не в картриджах, а в баке для хранения воды. Здесь, как правило, причиной неполадки является то, что вовремя не был заменен постугольный картридж (а делать это нужно 1 раз в год), или это происходит из-за неполного использования ресурса бака (гидроакумулятора). Если вам не удается использовать объем фильтра целиком (баки имеют емкость 15-12л., 11-8л., 8-6л.) нужно проводить искусственное обновление воды в баке один раз в месяц.

Вы можете перекрыть кран перед фильтром и постепенно тратить лишнюю очищенную воду, а можете набрать ее в большую емкость или слить из бака в канализацию. Если фильтр используют 3-4 чел., то лучше выбирать бак наименьшего размера (8 л.).

Очищенной воде свойственно застаиваться, так как при использовании системы осмос очистка воды производится до качества дестиллированной. В ней способны размножаться бактерии, и при отсутствии протока может появиться привкус или посторонний запах. Долго хранить жидкость можно, только если в нее будут добавлены антибиотики, такие как добавляются в бассейны. Они являются вредными, и это является главным недостатком бутилированной воды, которую также очищают способом обратного осмоса, но она может храниться дольше.