Поступающая в дома и квартиры питьевая вода содержит множество примесей, растворенных химических веществ и бактерий. Большинство элементов оказывает негативное воздействие на здоровье человека, особенно маленьких детей. Постоянное употребление воды ненадлежащего качества приводит к развитию опасных хронических заболеваний. Оптимальное решение проблемы – установить мембранный фильтр, способный максимально очистить воду, повысить ее питьевые качества.
Что такое мембрана и как это работает
Основным элементом мембранных фильтров для квартиры, загородного дома либо промышленного предприятия является мембрана – ультрапористая тончайшая пленка, пропускающая кислород и воду. Все органические и неорганические вещества, размер частиц которых больше диметра пор, остаются на поверхности этого элемента. Движение жидкости реализовано по тангенциальной схеме – вода собирается с обеих сторон мембраны. Больший объем подается на очистку через фильтр и попадает в накопительный бачок, а оставшаяся часть жидкости используется для очищения пленки от скопившейся грязи направленным потоком и отведения ее в канализационную систему.
Фильтрационные системы мембранной очистки предназначены не только для бытовых нужд, но и для получения сверхчистой воды технического и медицинского назначения, опреснения морской воды, нейтрализации стоков. Трековая мембрана в особой комплектации также применяется для очистки воды в чрезвычайных ситуациях, ресурс работы допускает ее многоразовое использование.
Мембрана для очистки воды изготавливается преимущественно из лавсана, полисульфона, полипропилена, ацетата, керамики, но также используются и другие материалы, обладающие схожими свойствами.
Фильтрационная система, установленная под мойкой
Прибор с мембраной для очистки воды бытового назначения монтируется под мойкой и подключается к трубе, подающей холодную воду в квартиру или дом. Процесс очистки включает в себя несколько этапов:
- Грубая очистка – задержание твердых веществ, частичное удаление хлора, применяющегося для дезинфекции водопроводной воды;
- Фильтрация сквозь мембрану – очистка от большинства микробиологических и химических загрязнителей;
- Накопление очищенной воды в баке;
- Дополнительная минерализация жидкости (при установке специального картриджа);
- Улучшение органолептических качеств воды – фильтрование через так называемый постфильтр из прессованного активированного угля;
- Подача очищенной воды через отдельный кран, дополнительно устанавливающийся рядом с мойкой.
Производятся также мембранные фильтрационные приборы, действие которых основано на совершенно другом принципе. В емкость с водой помещается рабочий элемент, в который поступает подлежащая очистке вода, загрязнители при этом остаются в корпусе устройства. Отфильтрованная жидкость через специальный шланг выводится в другую емкость. Такие мембранные фильтры незаменимы на даче или в походе, когда нет возможности подключиться к централизованному водоснабжению.
Фильтр Nerox для применения в походных условиях
Недостатками водоочистных приборов такого типа являются потребность в регулярной очистке мембран с помощью специальных средств, а также малый ресурс работы.
Производительность фильтров с мембраной зависит от нескольких факторов:
- качества исходной воды;
- типа очищающей мембранной пленки;
- уровня давления, под которым поступает вода;
- толщины и площади мембраны;
- температуры воды.
Большая часть установок для водоочистки, например, марки «Гейзер », поставляются со всеми необходимыми для подключения деталями – шлангами, фитингами, краном. В Тюмени приобрести любые фильтры , в которых реализована мембранная технология очистки воды, можно в компании «КВАНТА+» по лучшим в городе ценам.
Фильтр Гейзер Нанотек с накопительным баком и краном для очищенной воды
Виды мембранных фильтров
По типу мембран
- «микро»
Размеры пор в мембранах такого типа варьируются в пределах от 0,1 до 1,0 мкм . Пленка способна задерживать тонкодисперсные примеси и коллоидные частицы, ухудшающие прозрачность воды.
Микрофильтрационные мембраны используются для грубой очистки: подготовки к следующему этапу фильтрации либо для обработки сточных вод.
- «ультра»
Ультрафильтрационные мембраны с порами диаметром 0,02-0,1 мкм задерживают высокомолекулярные соединения и коллоидные примеси, водоросли, бактерии, макромолекулы, но бессильны против растворенных солей.
Устанавливаются такие мембраны в бытовых и промышленных фильтрах, предназначенных для очистки воды от механических примесей с сохранением солевого состава.
- «нано»
В нанофильтрационных мембранах размер пор составляет 0,001-0,02 мкм. Они применяются для очистки жесткой воды и ее умягчения, удаления порядка 90% хлорорганических веществ и ионов тяжелых металлов.
При использовании проточных фильтров с наномембраной солевой состав воды изменяется чуть меньше, чем при использовании обратнооосмотических мембран.
Очистка воды с применением мембранной технологии
- обратноосмотические мембранные фильтры
Обратноосмотические мембраны, отличающиеся самыми мелкими порами (0,0001-0,001 мкм), способны фильтровать:
- все вирусы и бактерии;
- органические примеси, влияющие на цветность воды;
- значительную часть растворенных солей;
- тяжелые металлы и железо ;
- пестициды, гербициды, инсектициды.
Мембранные элементы такого типа задерживают практически все имеющиеся в жидкости примеси, пропуская только молекулы чистой воды, растворенные в ней газы и небольшой процент минеральных солей.
Фильтры с мембраной обратного осмоса предназначены для получения высококачественной воды не только для бытовых целей, но и для производства напитков, в фармацевтической отрасли, в пищевой, медицинской и электронной промышленности .
Поры обратноосмотической мембраны по причине крайне малых размеров подвержены периодическому засорению крупными частицами. Для эффективной и продолжительной эксплуатации фильтра требуется предварительная подготовка очищаемой водопроводной воды, а именно:
- грубая фильтрация;
- тонкая очистка;
- умягчение жесткой воды.
При этом подача предварительно подготовленный жидкости на мембрану должна производиться под давлением не ниже 3 бар, в противном случае фильтрация будет осуществляться слишком медленно. Если давление в системе слишком низкое, для его повышения до требуемого уровня применяются специальные насосы.
По конструктивному типу
Фильтры оснащаются мембранными элементами, имеющими различную форму:
- плоскими (дисковыми);
- трубчатыми;
- рулонными;
- половолоконными.
Мембранные фильтры различных типов имеют разную площадь рабочей поверхности.
Плоские
Плоские мембранные элементы изготавливаются в виде пленок следующих видов:
- мембраны с подложкой, состоящие из рабочего слоя и подложки из крупнопористого материала;
- мембраны без подложки, выполненные из однородного вещества;
- армированные, в которых пористый материал нанесен на тканевую основу.
Плоские обратноосмотические мембраны чаще всего бывают тонкопленочными композитными и состоят из трех слоев
Плоская мембрана в разрезе
В качестве основы (1-й слой) используется полимерный материал (полистирол), на который наносится полисульфон с микропорами (2). Второй слой хорошо пропускает воду, но под давлением не сжимается и не деформируется. Третий слой, выполняющий функцию барьера, изготавливается из ароматического полиамида.
Дисковые мембраны используются для производства аппаратов типа «фильтр-пресс».
Фильтр-пресс
Фильтр состоит из мембранных элементов (1), пористых пластинок (2), двух крышек (4, 5), шпилек (6), коллектора (7).
Трубчатые
Мембрана такого типа представляет собой трубку, изготовленную из пористого материала (металлоткани, металлокерамики, керамики, пластика).
Мембранные трубчатые фильтры могут быть симметричными, у которых пористость одинакова по всему объему, и асимметричными – одну из поверхностей покрывает слой более плотного материала. Именно плотный слой является рабочим и задерживает загрязнители, материал с более крупными порами является подложкой и выполняет функции дренажа.
Мембранный трубчатый фильтр
Очистка жидкости выполняется следующим образом. Вода, проходя через трубку (1) с полупроницаемым мембранным элементом, фильтруется и собирается в емкость (2), концентрированный загрязнитель при этом выходит из отдельной трубки. Насос (3) повышает давление на поступающий раствор, после чего дроссель (4) сбрасывает загрязнитель на выходе.
Рулонные
Мембранный фильтрующий прибор состоит из дренажной трубки с накрученными вокруг нее тремя слоями материала: основного мембранного, и дренажных прокладок, в которые завернут с обеих сторон мембранный материал.
Вода подается с торца фильтра, проходит по спирали через мембрану и прокладки, а затем попадает в дренажную трубу. Растворенные в воде загрязнители отводятся из рулонного фильтра с другого торца.
Мембранные рулонные фильтры отличаются удобной конструкцией. Тонкий рабочий слой позволяет отнести данный тип фильтров к одним из наиболее производительных, к тому же поры его засоряются редко.
Мембранный рулонный фильтр
Половолоконные
Половолоконные мембраны представляют собой трубки диаметром порядка 1 мм с пористыми стенками. Размер микроотверстий, через которые выполняется фильтрация воды, не позволяет проникнуть сквозь них даже мельчайшим загрязнителям.
Фильтры с половолоконной мембраной способны:
Единственной маркой фильтров для воды в России, использующей мембраны данного типа, является «Аквафор». Технология применяется для финишной водоочистки в фильтрах серии «Кристалл», в которых половолоконный мембранный элемент совмещается с карбонблоком в одном модуле. Приобрести мембранные фильтры «Аквафор» и системы других популярных марок по лучшим в Тюмени ценам можно в компании «Кванта+».
Бытовые или керамические
Керамические фильтры предназначены для доочистки воды, подающейся из централизованной системы водоснабжения.
Популярность мембранный водоочистных устройств такого типа обусловлена несколькими причинами:
- выполнение очистки воды с помощью керамических мембранных элементов без использования реагентов;
- качественной нейтрализацией посторонних привкусов и запахов, примесей, бактериальной микрофлоры;
- наличием защиты от пересыхания;
- устойчивостью наружной поверхности к воздействию абразивных чистящих средств;
- отсутствием необходимости в замене мембранных элементов.
Мембранный керамический фильтр
Мембранный блок помещен в корпус диаметром до 10 см и длиной до 35 см, изготовленный из нержавеющей пищевой стали. Мембрана представляет собой пучок мелкопористых керамических трубок, через которые под давлением подается жидкость.
Преимуществами очистки в мембранных керамических фильтрах считается получение качественной питьевой воды без примесей железа и солей жесткости. Системы не требовательны к качеству поступающей из скважины или магистрального водопровода воды, отличаются продолжительным сроком службы.
Керамические мембраны изготовлены из прочного, но хрупкого материала, потому основными условиями долговечности и надежности очистки являются правильная транспортировка фильтров и установка и очистка. Для очистки прибор следует промыть чистой проточной водой, используя мягкую губку или щетку. Чистящие средства не следует применять во избежание попадания их в питьевую воду. Водоочистные мембранные установки повышенной производительности очищаются обратной промывкой обессоленной водой.
Плюсы и минусы
Мембранные фильтры отличаются от водоочистных систем других типов высокой эффективностью – благодаря малым размерам пор прошедшая через установку вода становится абсолютно чистой и пригодной для любых нужд.
Существенным минусом мембранных приборов можно назвать относительно высокую стоимость, которая компенсируется массой плюсов:
- высокое качество воды, очищенной с помощью мембранной технологии;
- удобство эксплуатации и обслуживания;
- частичное сохранение после очистки солевого состава жидкости;
- удаление самых мелких взвешенных в воде частиц;
- компактность размеров;
К недостаткам относятся:
- относительно низкая скорость фильтрации воды, для ее корректировки требуется установка накопительных емкостей;
- необходимость в регулярной замене или чистке мембранных блоков.
Условия эксплуатации мембранного фильтра
Срок службы любого мембранного фильтра, периодичность чистки и замены рабочих элементов обуславливаются условиями его эксплуатации:
- качеством подлежащей очистке воды;
- объемом пропускаемой жидкости;
- давлением в водопроводной системе.
Точный срок очистки либо замены мембранного элемента заранее определить невозможно.
Если у владельца есть финансовая возможность, то менять мембранный блок в фильтрационных приборах рекомендуется каждый год либо при ухудшении вкусовых качеств воды, снижении ее напора. Если ежегодная замена обременительна, то мембрану следует хотя бы промывать. Конструкцией некоторых моделей предусмотрена возможность обратной промывки (включением обратного режима подачи воды) либо очистка путем изменения давления подающегося потока.
Мембранные элементы в домашних условиях промыть практически невозможно, но в случае временного отсутствия средств можно попытаться хотя бы немного улучшить качество фильтрованной воды.
Фильтрующая пленка тщательно прополаскивается под напором теплой проточной воды либо в мыльном растворе и ставится обратно. При сильном загрязнении мембранный блок погружается в теплую воду с добавлением лимонной кислоты, а после обратной установки в фильтр на протяжении получаса промывается для полного удаления «лимонки».
Промышленные мембраны, устанавливающиеся на производственных линиях, промываются специальным раствором кислоты и щелочи.
Промывка мембранного фильтра
Как выбрать мембранный фильтр
Кроме мембранных существует множество других фильтров, работающих по иному принципу. Основным фактором для подбора мембранного фильтра является то, от каких именно примесей необходимо избавить воду, а также требуемая производительность фильтров. Перед выбором очистной системы необходимо определить, какие именно вещества представлены в воде в наибольшем количестве и сравнить показатель с максимально допустимым значением по СанПин 2.1.4.1074-01. Желательно так же выполнить и бактериологический анализ воды.
Например, если содержание солей тяжелых металлов в воде находится в пределах норм, установленных СанПин, в установке фильтрующего мембранного прибора нет необходимости. В таком случае можно обойтись обычным угольным сорбционным фильтром.
При покупке мембранного фильтра обратного осмоса следует учесть, что для его работы требуется выполнение предварительной очистки поступающей воды, что приводит к затратам на приобретение и установку дополнительных фильтров. Функционирование технологии обратного осмоса невозможно при давлении в системе ниже 3 бар, так как вода не сможет с требуемой скоростью проходить сквозь поры мембранного материала. Низкое давление приведет либо к полной остановке подачи воды, либо к замедлению процесса очистки.
Фильтры с обратноосмотической мембраной продаются единой системой, состоящей из нескольких очистных узлов. Каждый узел располагается в отдельном корпусе, имеющем свою маркировку. Чем более комплексная или технологичная подразумевается очистка воды, тем выше стоимость прибора, сложнее монтаж.
При подборе фильтрационного устройства с мембраной необходимо:
- определиться с его назначением – для очистки стоков, получения воды для хозяйственных нужд, питья и приготовления пищи, использования в лаборатории и т.д.;
- учесть, что цена фильтра прямо пропорциональна его возможностям;
- для снижения жесткости воды в фильтре достаточно нано- мембраны;
- для фильтрующего прибора, работающего по принципу обратного осмоса, желательно дооснащение минерализатором;
- при очистке сильно загрязненной воды требуется дополнительный ее пропуск через микрофильтрационные мембраны.
Мифы про мембранный фильтр
Мембранные фильтры делают воду «мёртвой»
Хорошо справляющаяся со своими функциями система фильтрации позволяет получить воду, которую можно использовать и в питьевых, и в технических целях. Для повышения качества уже очищенной воды применяются системы, работающие по принципу обратного осмоса. Вместе с очисткой от всех вредных примесей происходит полное или частичное обессоливание воды, удаление полезных веществ. Такая вода считается «мертвой», но не опасной.
На самом деле, вода после очистки вовсе не «мертвая», а обессоленная и все же содержит некоторое количество растворенных веществ. Такая вода сохраняет все вкусовые качества продуктов и отлично подойдет гурманам – для приготовления лучших сортов чая или кофе, других напитков, приготовления пищи. Так как человек получает основное количество микроэлементов и минералов из продуктов питания, на «мертвой» воде можно готовить пищу и напитки, а для питья ее желательно пропустить через минерализатор, добавляющий полезные вещества.
Очищенная фильтром вода как-то влияет на пищу
В процессе фильтрации из воды удаляются вещества, не лучшим образом влияющие на вкус приготовленных блюд. В полной мере изменение вкуса ощущается в приготовленном напитке, например, кофе. Пропущенная через мембранный фильтр вода считается оптимальной основой для приготовления соков и коктейлей.
Вода, очищенная по технологии обратного осмоса, не оставляет известковых отложений внутри чайников и другой посуды, в отличие от обыкновенной водопроводной.
Современные системы водоснабжения серьезно продвинулись в своем развитии. Теперь человек может создать полностью автономный комплекс водоснабжения без особых затрат. Качество воды же, наоборот, со временем не улучшается. Что приводит к необходимости использования специальных фильтров для очистки жидкости.
Одними из самых популярных и эффективных фильтров такого типа считаются мембранные, которые способны очищать воду на молекулярном уровне. О них сейчас и пойдет речь.
1 Особенности и Принцип работы
Мембранные фильтры для очистки воды относятся к так называемым «системам глубокой очистки» и применяются для избавления воды от вредных составляющих, часто — в составе систем водоподготовки (нескольких последовательных очистных устройств для воды различного назначения).
Основным элементом такого фильтра, а также фильтра, работающего по технологии , является мембрана, которая изготовлена из синтетических материалов. В мембране есть отверстия (поры) и когда через мембрану проходит поток воды – она задерживает частицы, которые больше диаметра пор. Таким образом, на выход поступает вода, избавленная от примесей.
Очистительные системы на основе фильтрационных мембран с различным диаметром пор применяются для бытовых нужд, а также – для получения сверхчистой воды медицинского и технического назначения, опреснения морской воды,
Также, трековая мембрана в специальной комплектации может применяться и для очистки воды в чрезвычайных ситуациях, при этом её ресурс работы позволяет многоразовое использование.
1.1 Виды мембранных фильтров для воды
Мембраны, которыми оснащается фильтр, могут отличаться по строению и диаметру пор. Мембрана может быть:
- Микрофильтрационной (поры — до 4 мкм);
- Ультрафильтрационной (от 0.2 до 0.02 мкм);
- Нанофильтрационной (или трековая) (0.01 – 0.001 мкм);
- Обратноосмотической (0.001 – 0.0001 мкм).
В зависимости от размера пор изменяется и назначение фильтра: он может обеспечивать очистку воды от коллоидных загрязнений (самые большие по размерам частицы), может останавливать ионы тяжёлых металлов, или же – производить практически полную деминерализацию воды (обратный осмос).
Обычно, мембранный фильтр, работающий по технологии обратного осмоса, выделяют в отдельную разновидность, но указанные узлы могут входить в состав одной системы очистки. Также, стоит учитывать, что мембрана з меньшим размером пор требует, чтобы предварительная была проведена до прохождения через него – так что нужна будет система пред-фильтрации.
Мембраны также отличаются по форме и структуре волокна, которое используется для их создания. В результате тот или иной тип мембраны имеет различную рабочую площадь, что напрямую влияет на производительность фильтра (как он работает и с какой скоростью).
Выделяют следующие виды мембран для фильтров:
- Половолоконные мембраны;
- Трубчатые мембраны;
- Мембраны рулонного типа;
- Плоские дискообразные мембраны.
Соответственно, фильтр мембранного типа может быть установлен в сменный корпус картриджа, совместимого с последовательной системой фильтрации.
1.2 Плюсы и минусы
Фильтры, в которых используется ультрафильтрационная мембрана или фильтры, работающие по технологии обратного осмоса, подходят для фильтрации воды для питья. При этом, вторая разновидность также полностью удаляет накипь. Следует отметить, что водопроводная вода, которая была пропущена через обе разновидности – пригодна для питься без кипячения.
Из минусов использования мембранных фильтров для воды обычно указывают то, что степень деминерализации воды может быть излишней, поскольку мембрана не пропускает также и полезные для организма человека вещества.
Существует зависимость от размера пор мембраны, рабочей площадью и давлением в системе подачи воды – эти свойства следует учитывать при установке мембранного фильтра, как составляющей комплексной очистки воды. Фильтры этого типа требуют доступа к дренажу сточных вод, а это включает дополнительные работы при установке.
Мембраны с крупными порами не требуют дополнительного давления для работы . Обычно, чем тоньше мембрана, тем выше её производительность, но чем меньше её поры – тем большее дополнительное давление следует прилагать, когда фильтр работает, чтобы поддерживать напор воды.
1.3 Как выбрать и что лучше купить?
Кроме мембранных фильтров существуют и другие, функционирующие по иному принципу. Поэтому, первым определяющим фактором будет то, от каких примесей или вредных составляющих нужно избавить воду. В зависимости от того, в чём именно вода отличается от санитарных норм следует и подбирать очистную систему.
В фильтрах картриджного типа предусмотрена возможность установки нескольких различных блоков (т.е. – это не один корпус). Вполне возможно, что в конкретном случае, к примеру, будет достаточно , а фильтр на основе ультрафильтрационной мембраны или фильтр, работающий по технологии обратного осмоса, не является необходимым.
К примеру, такая ситуация может возникать, когда содержание солей тяжёлых металлов в воде в пределах санитарной нормы.
Установка фильтра, работающего по технологии обратного осмоса, обязательно потребует производить предварительную фильтрацию подаваемой воды (то есть – установку дополнительных фильтров) и создавать давление не ниже определённого (как правило — не менее 3 бар).
Без такого давления в системе функционирование технологии обратного осмоса просто невозможно, так как вода не сможет с должной скоростью проходить через мелкие мембраны. А это приведет либо к замедлению процессов очистки, либо к их полной остановке.
2 Как очистить фильтрационную мембрану?
Необходимость чистки или замены фильтрующей мембраны и срок её службы, во многом зависят от качества воды, которая подаётся на фильтр, а также от её количества. Поэтому определить универсальное время, когда мембрану нужно заменить или очистить – достаточно сложно (в среднем от полугода до четырёх лет).
В случае, когда пользователь не стеснён в средствах – мембрана в фильтре может быть просто заменена (в фильтре картриджного типа достаточно просто заменить один блок на другой). Одним из вариантов решения данной проблемы может быть не замена, а промывка фильтрующей мембраны.
В фильтрах некоторых производителей также может быть предусмотрена промывка мембраны, режим которой предполагает подачу воды на мембрану со стороны, противоположной обычному потоку или резкий сброс давления.
Промывка мембраны таким способом может организована и непосредственно пользователем (если корпус и конструкция фильтра это позволяют). Мембрана извлекается и полощется просто в воде, воде с мылом или в воде с лимонной кислотой. Кроме того, мембрану можно промыть, направив на неё струю воды того же состава.
Также возможен вариант, когда в пятипроцентный раствор лимонной кислоты и тёплой воды погружается корпус фильтра полностью на время около пяти часов, после чего промывается чистой водой. Поле этого, первые полчаса воду, которая будет поступать из фильтра использовать нельзя.
Периодическое проведение таких процедур существенно увеличит срок службы мембраны. Не в быту промывка (регенерация) мембраны производится с помощью более сложных щелочных или кислотных реагентов, очистить мембрану таким способом на дому не представляется возможным.
Процедура очистки промышленных мембран, которые применяются для опреснения воды или для фильтрации сточных вод достаточно комплексная и производится с помощью предусмотренных самими механизмами режимов работы.
2.1 Установка мембранного фильтра – этапы и особенности процесса
В случае бытовой и самостоятельной установки мембранного фильтра или фильтра, работающего по технологии обратного осмоса (обычно ставятся «под мойку», непосредственно к крану, который планируется использовать как питьевой, и подключаются к колену для слива сточных вод) – нужно выполнить определённую последовательность действий.
Нужно очистить пространство, где будет размещён фильтр и перекрыть воду. Далее следует раскрутить соединение, которое идёт от магистрали на смеситель.
В линию устанавливается тройник на резьбу и шаровой кран на него, что позволит подать на фильтр воду. Также, производится установка крана для питьевой воды в мойку и просверливание отверстия в колене для сточных вод. Если давление в основной системе подачи воды больше 6 бар – может понадобиться установить редуктор давления (проверять манометром).
Далее происходит сборка фильтра, работающего по технологии обратного осмоса, согласно инструкции и соединение фильтра с системой подачи воды и слива сточных вод. При этом нужно следить, чтобы согласно схеме были правильно соединены также выводы для сточных вод и шланг подачи на кран питьевой воды.
Один из самых популярных современных методов фильтрации. Окружающая природная среда в настоящие время находится в таком состоянии, что никто не уверен, что на самом деле он пьет или использует в пищу.
Водопользование во всем мире достигло такого уровня, при котором восстанавливаться самостоятельно водные источники попросту не успевают. Уровень загрязненности природных и сточных вод постоянно растет.
Традиционные технологии не могут обеспечить необходимую эффективную очистку воды. Освобождение от всех существующих видов загрязнения требует применения фильтрующих технологий, которые сами были бы экологически чистыми. Это заставляет постоянно усовершенствовать новые технологии, которые позволят быстро, эффективно и экономически выгодно очистить природные и сточные воды.
Мембранная система очистки воды является на сегодняшний день самой передовой технологией. В основе таких систем лежат полупроницаемые пористые мембраны, через которые проходит водный поток и очищает его от примесей. Мембранные системы задерживают загрязнения и действуют как тончайшие сита. Ненужные удержанные вещества концентрируются в потоке (концентрат), который не накапливается, а выводится из системы. Очищенная вода проходит через мембрану в виде фильтрата (пермеата). Чем меньше поры мембран, тем выше степень очистки, но и тем большее давление необходимо применить для фильтрации. Мембранные системы очистки воды в зависимости от создаваемого внутри них давления делятся на системы низкого, среднего и высокого давления. Фильтры, работающие с давлением до 6 атмосфер чаще всего применяют для очистки пресной воды от всякого рода примесей. Системы среднего давления до 40 атмосфер служат для деминерализации воды. С высоким — более 40 атмосфер - для деминерализации солевых растворов или очистки сточных вод.
Принцип работы традиционных основан на прохождении воды через фильтрующую среду, в которой, в конечном итоге, накапливаются загрязнения. Это приводит к необходимости регенерации и дезинфекции среды особыми растворами или вообще к ее замене. Еще в 18 веке было открыто явление самопроизвольного прохождения растворителя через пленку. Если взять два раствора — менее концентрированный и более концентрированный, и разделить их пленкой, то растворитель из менее концентрированного раствора будет переходить в более концентрированный.
Явление назвали осмосом, а пленку мембраной. В шестидесятые годы открыли, что при увеличении давления в концентрированном растворе (выше осмотического), будет протекать обратный процесс - молекулы растворителя начинают переходить из концентрированного раствора в разбавленный. Таким образом, явление обратного осмоса стали применять для очистки и опреснения воды в подводных лодках. Степень очистки можно регулировать, применяя мембранные фильтры с порами разного диаметра. Ультрафильтрационные мембраны убирают микроорганизмы, органические соединения и коллоидные частицы, обратноосмотические - до 97-99% всех примесей, пропуская, теоретически, только молекулы воды.
Мембранные системы очистки активно применяются в производстве продуктов питания, лекарственных средств, электронике и т. д. Современные разработки позволяют значительно уменьшать их стоимость, благодаря этому появилась возможность употреблять их в быту для фильтрации питьевой воды. Построил особняк с баней и бассейном - не жалей денег на очистку воды для них. Голубая вода для собственной бани не окажет вредного влияния на кожу, а огромный бассейн будет выглядеть притягательно.
Мембранная система очистки воды имеет ряд преимуществ: загрязнения не скапливаются, экологическая чистота, простота эксплуатации и малогабаритность и высокая степень автоматизации. Такая система позволяет получать особо чистую воду без примесей. А срок службы зависит от состава исходной воды. Пагубное воздействие на них оказывают соли жесткости, растворенное железо, органические соединения. Фильтр будет служить дольше, если будет произведена , в итоге это обойдется дешевле, чем частая замена картриджей.
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.
Из этой статьи вы узнаете:
Что собой представляет обратноосмотическая мембрана
На какие характеристики обратноосмотической мембраны следует обращать внимание перед покупкой
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 м 2 мембраны за сутки или за час. Обозначение: G, J. Единицы измерения: м 3 /м 2 ×день, м 3 /м 2 ×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):
снижение нормализованной селективности на 10 %;
снижение нормализованной производительности на 10 %;
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.
Наша компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.
Специалисты нашей компании готовы помочь вам:
подключить систему фильтрации самостоятельно;
разобраться с процессом выбора фильтров для воды;
подобрать сменные материалы;
устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;
найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.
Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!
Продолжаем подраздел " " статьёй . Которая вообще-то должна была бы появиться раньше, чем статья "Ультрафильтрация для обеззараживания воды ", потому что ультрафильтрация — это подраздел большой группы мембранных систем очистки воды. И, если вы заметили, мы в разделе "Вода " стараемся двигаться от общего к частям. Однако, ультрафильтрация — это частный случай . И поэтому, чтобы не нарушать последовательность, мы забежали несколько вперёд. Но мы вернулись.
Мембранные системы очистки воды — это практически самые современные технологии очистки воды (и не только воды), которые широко используются в промышленности. Конечно, существуют и более современные технологии, не связанные с водой — но до их серийного производства пройдёт ещё очень много времени.
Почему мембранные системы очистки воды называются мембранными? Потому что в качестве рабочего элемента используется мембрана. Что такое мембрана? Мембрана — это полупроницаемый барьер из самых разнообразных материалов (металл, пластик, керамика), который что-то пропускает, а что-то нет. Иными словами, этот барьер позволяет разделять смеси на составляющие их компоненты.
Простой пример: мы имеем обычную воду. Это не что иное, как раствор (или смесь) воды и разнообразных вредных и ненужных примесей. И при применении мембранных систем очистки воды примеси отсеиваются, а вода остаётся. Чистая 🙂
Обратите внимание, мы не зря использовали слово "отсеиваются", потому что ближайший работающий по похожей технологии бытовой прибор — это сито для муки . Так, когда мы пользуемся ситом, то просеиваем муку (которая проходит через полупроницаемый барьер, сито), и выкидываем
- грязь,
- комки,
- тараканов и т.д.
— которые из-за своих размеров не проходят через полупроницаемый барьер.
Именно потому, что мембранные системы очистки воды используют принцип сита, отсеивая молекулы, их иногда называют "молекулярным ситом ". Конечно, строго говоря, самые маленькие молекулы отсеивают не все мембранные системы, а только система обратного осмоса, но это ведь уже нюансы. Тем более что молекулярное сито — это звучит гордо 🙂
Вы можете сказать: "Но, позвольте, ведь воды — это тоже, получается, мембранный процесс? Ведь там есть
- с одной стороны грязная вода — та самая смесь,
- есть полупроницаемый барьер — картридж (на котором задержаны примеси),
- и есть очищенная вода…"
На самом деле, в обще-теоретическом смысле, это именно так и есть. Но мембрана и картридж отличаются как день и ночь. В частности, по своему строению, благодаря чему картриджи механической фильтрации могут удалять лишь крупные примеси (типа песка или ржавчины), а мембраны — все намного более мелкие вещества.
Так, картридж — это просто куча чего-то, что мешает проходить грязи, грязь забивает картридж. По своей сути, первые мембраны выглядели и работали так же, как и картриджи для механической очистки — и забивались, как и обычные картриджи. Но постепенно технология создания мембран совершенствовалась, и современные мембраны вообще не похожи на картриджи. Как минимум, они очень тонкие (примерно как лист бумаги или чуть толще, если учитывать подложку). Ну и как максимум — они намного лучшеразделяют смеси.
Вернёмся к нашим ситам. Точно так же, как сито бывает
- крупным,
- мелким и
- сверхмелким,
мембраны в свою очередь делятся на различные категории по тому, что именно они пропускают, а что нет. Способность мембраны разделять зависит от двух важных вещей — от строения самой мембраны, и от того, за счёт чего происходит разделение.
Сначала разберёмся, за счёт чего происходит разделение на мембранах.
Разделение на мембранах происходит за счёт того, что с одной стороны у мембраны чего-то больше, а чего-то — нет. И с той стороны, где избыток, прилагается усилие в сторону недостатка. Например, с одной стороны больше содержания спирта, а с другой спирта нет. Мембрана пропускает спирт, и не пропускает всё остальное. Что происходит? Спирт постепенно просачивается на другую сторону в совершенно очищенном виде.
С помощью чего делается так, что с одной стороны у мембраны чего-то больше, а с другой — меньше? Разберём это на примере сита. Так, почему человек может просеять муку?
- Ну, для начала он положил сверху на сито муку (то есть, с одной стороны избыток муки).
- Во-вторых, он снизу оставил пустое пространство, чтобы муке было куда сыпаться (то есть, где муки нет).
- Ну и, наконец, самое главное. Человек использует потряхивание (+ силу тяжести), прикладывает силу для того, чтобы мука начала просеиваться.
Таким образом, выполняется главная задача сита — отделить муку от тараканов, мух и камешков. Которые больше, чем ячейки в сите и поэтому не могут пройти на ту сторону.
Точно так же и в мембранных технологиях. С одной стороны смесь веществ, среди которых есть нужные и ненужные. С другой стороны ничего подобного нет. В лучшем случае, там только нужные (или только ненужные — смотря что пропускает барьер) вещества. И, наконец, на смесь веществ действует та или иная сила. Это может быть
- давление,
- температура,
- концентрация,
- какие-нибудь ещё процессы.
Результат такой же, как и у сита — мухи отдельно, котлеты отдельно. То есть, ненужные вещества в одну сторону, нужные — в другую.
Наиболее распространены мембраны, действующая сила которых — давление. Попросту с одной стороны на смесь веществ действует давление. Эти процессы имеют своё научное название (кому интересно — баромембранные процессы). В их состав входит и уже упоминавшаяся ультрафильтрация. Кроме неё к подобным мембранным системам очистки воды относят:
- микрофильтрацию
- нанофильтрацию
- гиперфильтрацию (обратный осмос).
В целом мембранные системы очистки воды в зависимости от диаметра ячеек и размеров удаляемых веществ выглядят так:
Ну а подробнее про разновидности мембранных систем очистки воды мы поговорим в следующих статьях.
Но вы можете быть уверены — если вам предлагают фильтр на основе мембранных систем — это более глубокая очистка, чем если бы это был фильтр механической очистки воды.
По материалам http://voda.blox.ua/2008/06/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-21.html
