Обратноосмотическая мембрана

Сегодня обратноосмотическая мембрана по достоинству признана наиболее совершенной технологией очистки воды. Дело в том, что методика основана на использовании мембраны обратного осмоса, а этот элемент удаляет почти все известные в природе примеси.

Что такое обратноосмотическая мембрана

Как мы уже сказали, обратный осмос считается передовым вариантом освобождения воды от примесей. Принцип его действия: вода проходит сквозь обратноосмотическую мембрану, причем поры мембраны может преодолеть только вода, но не растворенные в ней примеси.

При помощи данной системы вода становится приближенной к дистиллированной. Посмотрим, что входит в качественную (полноценную) очистку воды фильтрами обратного осмоса. Жидкость очищается от магния, ртути, нитратов, нитритов, стронция, мышьяка, свинца, сульфатов, железа, хлора, большого количества бактерий и вирусов. Правда, отметим, что полностью удалить последние невозможно.

Как работает фильтр с обратноосмотической мембраной

Фильтры подсоединяются к системе водопровода. Из нее поступает исходная вода, которая должна подвергаться очистке, а удаленные примеси уходить в канализацию. Действие фильтра с установкой по принципу обратноосмотической мембраны состоит из таких шагов:

• предочистка воды;

• жидкость пропускается сквозь мембрану обратного осмоса;

• вода попадает в накопитель;

• финишная обработка воды;

• очищенная вода разливается через отдельный кран.

Предочистка воды. Эта ступень обработки воды невероятно важна. Дело в том, что обратноосмотическая мембрана по цене значительно превышает остальные сменные составляющие фильтра. Длительность ее эксплуатации непосредственно связана с состоянием воды, используемой для очистки. Во время предочистки три фильтра должны пропустить воду, чтобы допустить ее к очистке обратноосмотической мембраной.

В первую очередь, жидкость попадает в механический пятимикронный полипропиленовый фильтр. Он освобождает ее от нерастворенных элементов размером от 0,5 микрон, устраняет ржавчину, песок, а также прочие виды механических примесей. Потом угольный фильтр удаляет химические и органические вещества. Основная цель этого этапа очистки – фильтрация хлора и его соединений, нефтепродуктов, пестицидов, растворенного железа, тяжелых металлов и иных веществ органического и неорганического происхождения. Последним, одномикронным механическим фильтром удаляются механические примеси до 1 микрона, что следует из названия.

Основная очистка воды. Это непосредственная очистка обратноосмотической мембраной. Подчеркнем, что технология обработки воды мембранами обратного осмоса с использованием разницы давлений активно используется по всему миру. Вода очищается, проходя сквозь одну/несколько пористых мембран. Данные элементы производят из синтетических материалов, поры в которых по размеру не превышают 0,0001 микрон, через мембрану могут пройти исключительно молекулы воды.

Далее весь поток водопроводной воды делится на два: чистая вода, идущая в накопительный резервуар, и раствор повышенной плотности – его система сливает в канализацию. Через обратноосмотическую мембрану свободно проходят влияющие на вкус растворенные в жидкости газы, в том числе и кислород. После системы обратного осмоса вода становится свежей, вкусной и настолько чистой, что даже не надо ее кипятить.

На высококачественную очистку необходимо некоторое время, из-за чего производительность обратноосмотических систем не так высока. Скорость, с которой молекулы проходят сквозь мембрану, зависит от нескольких факторов. К наиболее существенным можно причислить давление жидкости, содержание примесей, степень нагрева воды, уровень проницаемости обратноосмотической мембраны. Применяемые в быту варианты оснащаются мембранами производительностью от 150 до 300 л в сутки.

Обработанная вода попадает в накопительный бак объемом 4–12 л (вместительность зависит от модели и производительности фильтра), где и накапливается. В то время как эта вода используется, фильтр самостоятельно доливает новую очищенную порцию. Накопительные баки состоят из высококачественной листовой стали, покрыты с внешней стороны эмалью. Внутреннее пространство резервуара силиконовая мембрана разделяет на две камеры. В нижней под давлением находится воздух. Это позволяет поддерживать в баке давление для полного слива воды: по мере падения объема воды в баке, силиконовая мембрана деформируется и выталкивает оставшуюся жидкость. Со стороны нижней камеры ставят ниппель, который при необходимости повышает и снижает уровень давления воздуха в баке. Сверху на баке резьба – для присоединения крана для подачи/забора жидкости.

Постфильтр – это еще один уровень очистки, гарантирующий чистоту полученной питьевой воды, попадающей к потребителю из бака через отдельный кран.

Кран очищенной питьевой воды устанавливается в кухонной мойке, в столешнице и подает чистую питьевую воду вне зависимости от основного потока жидкости, расходуемой в быту.

Также для системы с обратноосмотической мембраной клиент может купить дополнительные картриджи, обогащающие уже обработанную воду минералами и восстанавливающие ее природную структуру.

Минерализатор добавляет в воду магний, натрий, а также кальций, который является основной составляющей зубов, костей, важен для бесперебойной работы сердечной, нервно-мышечной систем. Магний в нашем организме участвует более чем в 300 биохимических реакциях и минимизирует риск развития склероза, рака, образования камней в почках. Натрий нормализует кислотность и уровень pH крови.

Биокерамический картридж возвращает воде ее природную структуру. Наполнителем в корпусе этого элемента системы с обратноосмотической мембраной являются запеченные глиняные шарики с турмалином. Данный минерал излучает волны длинноволнового инфракрасного диапазона. Это излучение входит в спектры излучения Солнца, непосредственно соседствует с красной частью видимой области спектра, передает в окружающую среду энергию. Под воздействием последней молекулы воды выстраиваются в правильную природную структуру. Специалисты называют испускаемое турмалином излучение (Far Infrared Radiation) «лучом жизни». Вода, которая прошла через картридж с такими гранулами, положительно воздействует на людей, растения, животных, запускает соматические клетки, стимулирует обмен веществ, кровообращение. На что еще влияют лучи FIR? Они активируют частицы воды, находящиеся в человеческом организме, борются с жирами, химическими веществами, токсинами в системе кровообращения, помогают работе нервной системы, снижают уровень кислотности, повышают количество кислорода.

Виды обратноосмотической мембраны

Общепринятой классификации обратноосмотических мембран нет. Из-за этого создатели и фирмы-производители представляют свои системы обозначений. В целом обратноосмотические мембраны делят на группы:

• по назначению – для обессоливания (задержки растворенных в воде электролитов, ПАВ), для опреснения морской воды, для разделения органических жидкостей и пр.;

• по своей геометрической форме – пленки (листы) и полые волокна;

• по способу получения обратноосмотические мембраны делятся на полученные посредством:

• формования из растворов, расплавов полимеров;

• создания полиэлектролитных комплексов в растворе/на подложке;

• нанесения, напыления активной матрицы на подложку;

• химической прививки активных групп к инертной матрице;

• вымывания, травления растворенных компонентов;

• осаждения на подложке продуктов гидролиза солей многовалентных металлов, суспензий алюмосиликатов, растворов полиэлектролитов и пр.;

• по морфологии – пористые и непористые, симметричные и ассиметричные, с жестким каркасом и без, изотропные, анизотропные, композитные (композиционные), импрегнированные и пр.;

• по величине, знаку заряда – сильно- и слабозаряженные, катионитовые (отрицательный заряд), анионитовые (положительный заряд).

На какие характеристики обратноосмотической мембраны следует обращать внимание

К ключевым характеристикам обратноосмотических мембран относятся:

• Удельная производительность, то есть объем обработанной жидкости, проходящей за единицу времени через единицу площади мембраны. То есть это количество пермеата (жидкости), которое может произвести 1 м² мембраны за сутки или за час. Обозначение: G, J. Единицы измерения: м³/м²×день, м³/м²×час (метрическая система); галлон/кв. фут×день (GFD), галлон/кв. фут×час (GFH) (англо-американская система).

• Селективность обратноосмотических мембран, иначе говоря, доля растворенного вещества, которую задерживает мембрана. При очистке обратноосмотической системой это описывается в терминах отражения NaCl в определенных рабочих условиях (давление, температура, pH, степень отбора концентрата, солесодержание).

• Солепроницаемость – это процентное отношение доли солей, не задержанных мембраной и попавших при обработке в готовую жидкость, к доле солей в воде, пришедшей из водопровода.

• Солезадержание, то есть процентное отношение объема растворенных солей, которые мембрана удержала, к объему солей в жидкости до обработки. Иными словами, это солепроницаемость (%), вычтенная из 100 %. Если мы говорим об однокомпонентном растворе, солезадержание соответствует селективности.

• Степень отбора пермеата (выход пермеата) выражается в процентах, это отношение объемов прошедшей обработку и исходной воды. В некоторых ситуациях применяется величина степени отбора концентрата – отношение количества концентрата к объему попадающий в фильтр жидкости.

Как производится промывка обратноосмотической мембраны

Есть три базовых критерия, которые говорят о необходимости промывки и/или дезинфекции обратноосмотического модуля (установки):

1. снижение нормализованной селективности на 10 %;

2. снижение нормализованной производительности на 10 %;

3. повышение нормализованного гидравлического сопротивления на 10–15 %.

Под понятием «нормализованный» понимают приведение определенного показателя к стандартным условиям по рабочей температуре, давлению, расходным характеристикам потока исходной воды.

Для промывки фильтров с обратноосмотической мембраной используют обычную воду, а также раствор трилона Б (хелатообразующий реагент), гипохлорит натрия, лимонная кислота. При простой промывке такой тип фильтра полощут в нефильтрованной воде либо под струей воды (требуется достать картридж из пенала).

Если налицо сильное загрязнение фильтра, например, образование осадка сульфата кальция на обратноосмотических мембранах, его опускают, не вынимая из защитного корпуса, в 5%-ный раствор лимонной кислоты. Раствор делается таким образом: на стакан теплой (+40…+50 °С) воды кладут чайную ложку сухой лимонной кислоты. После чего фильтр оставляют в такой жидкости на 5–6 часов, далее промывают под струей воды и просушивают. Первые 0,5 литра воды, обработанной фильтром после промывки, не используют. Подобный уход за мембранным фильтром необходимо осуществлять раз в 3–4 месяца в зависимости от нагрузки.

Помимо этого, частота регенерации (промывки) фильтра с обратноосмотической мембраной зависит от загрязнения входящей в него воды. Если промывку приходится производить каждые 10–14 дней, требуется дополнительная предфильтрация.

Если вы собираетесь хранить фильтр, не используя в течение долгого времени, его требуется промыть с лимонной кислотой и дать высохнуть.

Чтобы качественнее удалить загрязнения с поверхности из пор мембраны, применяется технология обратных промывок. То есть чистая вода (фильтрат) подается сквозь мембрану в направлении обратном рабочему. Такого рода обработки осуществляются значительно чаще, чем регенерация обычных фильтров с зернистым наполнением – от 1 до 5 раз в час. Правда, они длятся всего 10–30 секунд, благодаря чему объем затрачиваемой жидкости равен 2–5 % от объема фильтрата.

Срок службы обратноосмотической мембраны

В первую очередь поговорим о картриджах предварительной очистки. Они устанавливаются перед обратноосмотической мембраной и необходимы для ее защиты и повышения продолжительности ее работы. Они удаляют из жидкости механические частицы, способные засорить полимерный материал, и хлор, также опасный для мембраны.

Очевидно, чем больше в водопроводной воде примесей, тем сильнее сокращается срок работы полимерного материала. Если картриджи для фильтров воды не отличаются высоким качеством и продуктивностью, мембрана быстро выйдет из строя.

По этой причине важно правильно выбрать фильтрующие элементы и в срок заменять их. Отметим, что если в кран поступает вода низкого качества с большим содержанием хлора или других примесей, требуется установить магистральный фильтр с подходящим именно для вашего типа воды картриджем. Он удержит большую часть примесей, упростив работу картриджей в обратном осмосе, защитит обратноосмотическую мембрану и увеличит срок службы этого дорогостоящего элемента. Это отличный выход для рачительных хозяев, поскольку магистральный фильтр увеличивает срок службы всех составляющих данной системы.

Итак, на срок работы мембраны влияют:

• качество водопроводной воды;

• качество картриджей, установленных перед мембраной;

• соответствие картриджей, находящихся перед мембраной, качеству воды;

• наличие магистрального фильтра;

• своевременность установки свежих картриджей перед мембраной.

Данные условия способны повлиять на срок службы обратноосмотической мембраны. В среднем, элемент требуется менять каждые три года. Подчеркнем, что прочие картриджи в системе необходимо обновлять раз в полгода. Только при таких условиях система будет давать воду хорошего качества.