Обратный осмос

Обратный осмос

На сегодняшний день обратный осмос является самой совершенной технологией очистки воды. В его основе лежит применение мембраны обратного осмоса, которая способна очистить воду практически от любых существующих в природе примесей.

Применение мембран для отделения одних компонентов раствора от других имеет очень давнюю историю. Еще древние греки впервые обнаружили, что морская вода опресняется, если ее пропустить через стенки воскового сосуда.

В начале 60-х годов прошлого столетия уже существовали промышленные установки, опресняющие морскую воду используя мембранные технологии обратного осмоса.

Усовершенствование технологии обратного осмоса дало возможность применения фильтров для воды на её основе не только в промышленных, но и в домашних условиях. Благодаря этому по всему миру уже установлены тысячи подобных систем, позволяющих получить питьевую воду с высочайшей степенью очистки. Вода, получаемая на выходе систем обратного осмоса, признана экологически чистой. По своим свойствам она близка к талой воде древних ледников.

Представьте, как устроено обычное сито для просеивания например муки. Мембрана обратного осмоса — это то же «сито», но для воды, только ячейка очень мала — чуть больше молекулы воды H2O.
Теперь внимание — основное отличие системы с обратным осмосом от фильтра для воды в том, что молекулы воды свободно проходят сквозь ячейки «сита», а оставшийся «мусор» сливается в канализацию. Гениально и просто как все в природе!

Именно по такому принципу работают клетки всех живых организмов на нашей планете. В результате вы получаете чистейшую питьевую воду, а «сетка» не забивается «мусором».
Роль «сита» в системе обратного осмоса выполняет высокотехнологичная полупроницаемая тонкопленочная мембрана — она «сердце» и основной элемент системы. Мембрана изготовлена из специальной полимерной плёнки, свёрнутой в рулон.

Обратный осмос является натуральным процессом, суть которого заключается в отделении мембраной молекул воды от растворённых в ней субстанций. Благодаря этому процессу из воды полностью (до 99%) удаляются любые органические и неорганические соединения, бактерии, вирусы, соли металлов, нитраты, пестициды, аллергены, и т.д. Таким образом чистая питьевая вода проходит сквозь кластеры мембраны, а вода загрязненная примесями сливается в дренаж, промывая поверхность мембраны.

На сегодняшний день процесс обратного осмоса является единственным эффективным и недорогим способом получения чистой и полезной для здоровья питьевой воды. Перед мембраной стоит ряд предфильтров (2 или 3 шт) — они служат для защиты мембраны от агрессивных примесей в воде.

Reverse osmosis

Что такое мембрана обратного осмоса

Для фильтров обратного осмоса используют полупроницаемые мембраны. Мембрана обратного осмоса состоит из:

  • селективного слоя, который является барьером для примесей;
  • армирующего слоя, задающего прочностные показатели мембраны.

В картридже фильтра обратного осмоса мембрана свернута в рулон. Такая конструкция позволяет получить большую площадь активной поверхности и поместить ее в компактный корпус стандартного типоразмера.

Мембрана для обратного осмоса — это главный элемент в системе очистки. Для изготовления мембран подходят следующие материалы:

  1. Ацетат целлюлозы. Недорогие и простые в изготовлении мембраны из этого материала появились в 1950-х годах. Они отлично справляются с очисткой воды от солей с большой молекулярной массой, но «пропускают» ряд низкомолекулярных соединений. Кроме того, они работают в ограниченном диапазоне pH и подвержены биоразложению. В настоящее время ацетат целлюлозы вытеснен более совершенными материалами.
  2. Армированный полиамид. Материал работает в широком диапазоне pH и не является питательной средой для микроорганизмов. Прочные полиамидные мембраны выдерживают высокие рабочие давления, имеют хорошую селективность к NaCl и органике. Главный недостаток — низкая устойчивость к окислителям. Вода с повышенным содержанием хлора быстро выводит из строя полиамидные мембраны.
  3. Тонкопленочные композиты. Мембраны из этого материала — самые совершенные на сегодняшний день. Пленки из композита имеют высокую селективность ко всем известным примесям.

Стадии очистки

Принцип действия метода обратного осмоса воплощается в трех этапах:

  1. Предварительная очистка воды. Происходит в больших вертикальных колбах. На рисунке ниже они обозначены номерами 3, 4, 5.
  2. Прохождение через мембрану. Корпус мембраны обратного осмоса (горизонтальная колба) обозначен номером 7.
  3. Стадия посточистки. Колба обозначенная номером 12.

Схема подключения обратного осмоса – на рисунке ниже.

Вода, прошедшая стадию предварительной очистки, поступает на полупроницаемую мембрану, где разбивается на два потока: один проходит через мембрану и очищается, второй омывает её снаружи и со всеми загрязнениями, отторгнутыми мембраной, сливается в дренаж. Система очистки воды обратного осмоса работает не быстро, поэтому жидкость, прошедшая через мембрану, накапливается в специальном резервуаре (№ 11 на рисунке), откуда и поступает на посточистку. На этой стадии фильтрации воды происходит дополнительная очистка от запахов и/или минерализация.

Прекрасным представителем является фильтр Atoll A-575 box STD, он удаляет до 99,9% всех примесей содержащихся в воде и предотвращает образование накипи в нагревательных приборах.

Преимущества:

  • Существенно экономится место: питьевой бак также установлен внутри корпуса.
  • Фильтр легко содержать в чистоте при его установке под кухонной мойкой: на конструктивные элементы системы не попадает грязь, нет выступающих элементов и торчащих соединительных трубок.
  • Разборный корпус предоставляет удобный доступ к деталям и сменным элементам.
  • Широко распространенный в мире стандарт картриджей «inline» позволяет использовать аналоги фильтрующих элементов Atoll в широком ассортименте, например, производства Omnipure (США) или Pentek (США).
  • Картриджи типоразмера «inline» заключены в пластиковый корпус и имеют быстроразъемные соединения, поэтому процедура их замены гигиенична (исключены контакты с загрязненными поверхностями), и проста (не требуется наличия специнструмента).
  • Встроенная система контроля качества очищенной воды сигнализирует о необходимости замены мембранного элемента

Принцип работы обратного осмоса

Возможности полупроницаемых мембран отделять компоненты различных растворов были известны еще в Древней Греции. Уже в то время данную особенность использовали для опреснения воды из морей. Для этого создавали условия, при которых морская вода проходила сквозь стенки емкостей из воска.

Первые современные опреснительные установки, использующие принцип действия обратного осмоса, появились около 55 лет назад. Дальнейшие разработки в этой области привели к тому, что подобное оборудование стало применяться не только в промышленных, но и в бытовых целях. Современная бытовая система обратного осмоса, принцип работы которой основан на мембранной технологии, позволяет обеспечивать высочайший уровень очистки и получать экологически чистую питьевую воду. Характеристики очищенной таким способом воды сравнимы с водой, образующейся в результате таяния вековых ледников.

Новейшие фильтрационные устройства, использующие принцип обратного осмоса, могут подключаться непосредственно к водопроводной сети, при этом все отделенные примеси сразу отправляются в канализацию.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Принцип работы фильтра обратного осмоса, реализованный в системах водоочистки, предполагает следующую последовательность этапов:

Предварительная подготовка воды.

Прохождение предварительно очищенной воды через обратную мембрану.

Поступление очищенной воды в емкость-накопитель.

Подача чистой воды по отдельному крану.

Первый этап предочистки особенно значим. Наиболее дорогостоящим компонентом такой системы является мембрана обратного осмоса. Это сменная деталь, эксплуатационный срок которой зависит от степени загрязненности очищаемой воды. Принцип предварительной подготовки воды основан на использовании 3-х фильтрующих элементов. Вначале пятимикронный фильтр из полипропилена производит удаление песка, ржавчины и нерастворимых частиц, размер которых превышает 5 мк. После этого, с помощью угольного фильтрационного элемента вода очищается от хлористых соединений, углеводородов, пестицидов, тяжелых металлов и других элементов. На завершающем этапе водоподготовки работает механический фильтр, способный задерживать частички размером до 1 мк.

Читайте также  Штраф за старую газовую плиту

Второй этап предполагает очистку воды, основанную на принципе разных давлений. Очистка осуществляется в результате прохождения воды через мембрану или систему синтетических мембран с порами, размер которых не превышает 0,0001 мк. Через поры такого размера может проникать только молекула воды. Мембраны разделяют водный поток на две части:

очищенная вода, которая подается в накопитель;

плотный раствор, который сливается в канализацию.

Принцип действия фильтра обратного осмоса позволяет получать не только кристально чистую, но еще и вкусную воду. Это обусловлено способностью фильтра пропускать молекулы кислорода и других газообразных веществ, растворимых в воде и определяющих ее вкусовые характеристики.

Принцип работы системы обратного осмоса предполагает определенные временные затраты, а, следовательно, производительность таких установок весьма ограничена. Для изменения скорости, с которой молекулы воды проходят мембрану, необходимо менять давление потока воды, ее температуру, а также размер пор полупроницаемой мембраны. Современные бытовые фильтры обратного осмоса оснащают мембранами, позволяющими осуществлять фильтрацию 150-300 литров воды за 24 часа.

Третий этап – накопление воды в баке. Размер емкости у разных фильтров, работающих по принципу обратного осмоса, может быть от 4 до 12 л. При расходовании некоторого объема чистой воды из накопителя, система восполняет ее запасы. Баки для сбора чистой воды производят из эмалированной стали высокого качества. Для создания необходимого давления, обеспечивающего слив воды, накопители делят на две камеры с помощью мембраны из силикона. В одну из камер подается очищенная вода, а в другой находится сжатый воздух. Для регулировки давления в камере с воздухом присутствует специальный ниппель. В камере для чистой воды предусмотрено отверстие с резьбовым соединением для установки крана.

Четвертый этап – окончательная очистка через постфильтр. Обеспечивает полную очистку воды, которая уже может использоваться для питья.

Пятый этап – разлив через кран очищенной питьевой воды. Для разлива чистой воды используется отдельный кран, который может устанавливаться на кухонной мойке или врезаться в столешницу.

В качестве дополнительной комплектации фильтра обратного осмоса может выступать минерализирующий картридж, который восстанавливает природную формулу воды, добавляя в нее полезные минералы.

Минерализатор наполнит очищенную воду калием, магнием, натрием, кальцием и другими компонентами. Кальций нужен для работы сердца, для нервно-мышечной системы, для зубов и костей. Для нормального протекания около трехсот биохимических процессов в нашем организме необходимо наличие магния, который защищает от атеросклероза, почечных камней и раковых опухолей. Натрий отвечает за регуляцию pH в крови и т.д.

Система обратного осмоса использует биокерамические картриджи, которые восстанавливают естественный водный баланс. Они содержат капсулы из запеченной глины с турмалином (минерал, излучающий длинные волны в инфракрасном диапазоне). Излучение турмалина сходно с той частью солнечного излучения, которая передает энергию. Под его воздействием формируется правильная форма молекул Н2О. Такое излучение получило название «Far Infrared Radiation» – «Луч жизни». Чтобы эффективно использовать принцип работы обратного осмоса, фильтры для воды дополняют специальным блоком, активизирующим соматические клетки. Полученная после такой обработки вода улучшает кровообращение и стимулирует обмен веществ. Основные последствия обработки этими лучами заключаются в активации воды, поступающей в организм человека, расщеплении жиров, выводе токсинов, повышении качественного уровня деятельности ЦНС и понижении кислотности.

Схема обратного осмоса

Мембранная технология предоставляет возможность производить очистку водопроводной воды от разных включений не только эффективно, но и быстро. Фильтрация жидкости при ней производится под высоким давлением с использованием специальной мембраны. Для этого на входе системы расположены 1-2 предварительных фильтра, функцией которых является задержка растворенного остаточного хлора, ржавчины и частиц песка.

На следующем этапе вода поступает в накопительный резервуар, откуда проходит через 1-2 финишных фильтра и поступает к пользователю. Причем последней ступенью служит фильтр механической очистки, который изготовлен на базе спрессованного активированного угля. Вода с высокой концентрацией включений сливается, чтобы мембрана преждевременно не засорилась. Такая система позволяет очистить жидкость от таких включений:

  • марганец;
  • хлор;
  • органические соединения;
  • пестициды;
  • железо;
  • нитраты;
  • свинец;
  • гербициды;
  • фосфаты;
  • кадмий и др.

Преимущества и недостатки

Системы обратного осмоса, как и любой производимый продукт имеет свои достоинства и недостатки. Однако многие из представленных ниже критериев нельзя считать однозначными.

Если говорить о недостатках, то главным из них является мнение врачей, что частое употребление воды, проходящей через фильтры, может негативно сказаться на сердечно-сосудистой системе.

Ведь проходящая через картриджи жидкость очищается не только от тяжелых металлов, хлора и железа, но также магния, калия, кальция и прочих необходимых нам микроэлементов. Эта проблема решается немного дорогим способом — дополнительными или более новыми моделями картриджей.

Так же, к недостаткам можно отнести следующие пункты:

  1. Засорение мембраны. Данная часть системы очень важна для очистки воды, однако при постоянном контакте с концентратами забиваются поры, из-за чего со временем необходима замена детали.
  2. Разрушение от высокой температуры. Данная система не предназначена для обработки жидкости высокой температуры.

При наличие такого количества недостатков системы, есть разумеется и перевешивающие их положительные стороны:

  1. Универсальность. Система легко послужит вам в быту, однако также ее можно применять на производстве, в общественных, учебных учреждениях, медицинских заведениях.
  2. Практически 100% очистки. Мембрана — универсальная часть фильтра. Она не пропускает вещества, вес которых превышает 100 единиц, а к ним относятся как молекулы хлора, железа, вирусы, многие бактерии. Также происходит фильтрация вредных для организма солей и неорганических веществ практически до 99%.
  3. Сохранение природного вкуса воды. При установки системы вам не нужно больше переживать, что вода будет как-то приятно пахнуть или иметь странный привкус.
  4. Стоимость. Сегодня на рынке можно найти десятки различных моделей от различных производителей, а также найти вариант себе по карману.

Устройство установки обратного осмоса

Система обратного осмоса обычно включает в себя:

  • опорную конструкцию;
  • фильтр тонкой очистки;
  • насос высокого давления;
  • мембранные элементы;
  • систему промывки мембран;
  • пульт управления.

Установка обратного осмоса собирается на несущей раме, которая во многом определяет внешний вид приспособления. От типа опорной конструкции зависит также жесткость системы, ее прочность и надежность. Рациональная компоновка дает возможность сделать установку удобной в эксплуатации, ремонте и обслуживании.

Наилучшими характеристиками обладают рамы из алюминиевого профиля и нержавеющей стали. Реже применяются окрашенные металлические конструкции. Наиболее совершенные установки оборудуют колесными опорами, которые можно регулировать по высоте.

На такой металлической основе монтируют насос, группу мембран, фильтр, запорный клапан, реле давления и обратный клапан, необходимый для промывки мембран. Приборы контроля и управления устройством ставят на передней панели рамы.

Модуль установки обратного осмоса выполнен из отдельных агрегатов и приспособлен для подключения его к трубопроводу и слива в канализационную систему. Система управления установкой рассчитана на использование в линиях трехфазного переменного тока.

Что такое обратный осмос? Принцип работы фильтра на основе обратного осмоса

Технология обратного осмоса, как и многие гениальные идеи, родилась в следствии наблюдения природы. Осмотическая технология это процесс, который непрерывно наступает в живых организмах и основывается на проникновении частичек воды через поры с раствора с меньшей концентрацией к раствору с большей. Полупропускаемые поры находятся в окружении живых клеток. Обратноосмотический процесс также основан на наличии полупропускаемых пор.

Читайте также  Замена газовых труб в многоквартирном доме

Давление воды в водопроводе приводит к тому, что только частички воды «проникают» через поры обратноосмотической мембраны, загрязнения остаются по другую сторону. Происходит, таким образом, проникновение воды с раствора с большей концентрацией (грязная вода) к меньшей (чистая вода), то есть обратно, чем в природе.

Усовершенствование технологии обратного осмоса дало возможность применения фильтров для воды на её основе не только в промышленных, но и в домашних условиях. Благодаря этому по всему миру уже установлены тысячи подобных систем, позволяющих получить питьевую воду с высочайшей степенью очистки. Вода, получаемая на выходе систем обратного осмоса, признана экологически чистой.

таб.1 Степень очистки воды обратным осмосом от различных элементов

Тип загрязнения

Степень очистки

Тип загрязнения

Степень очистки

Процесс работы фильтра для воды с обратным осмосом.

Фильтры обратного осмоса подключаются к водопроводу, откуда поступает исходная вода для очистки, а все примеси сливаются в канализационную систему. Процесс работы фильтра для воды с установкой системы обратного осмоса включает следующие этапы:

  1. предочистку воды
  2. пропуск воды через мембрану обратного осмоса
  3. накопитель очищенной воды
  4. финишную очистку воды
  5. разлив очищенной воды через отдельный кран

Этап предочистки воды имеет большое значение. Самым дорогостоящим сменным элементом системы является обратноосмотическая мембрана. Срок ее службы напрямую зависит от качества воды поступающей в систему фильтрации. На этапе предочистки используются три фильтра, их задача подготовить воду перед ее прохождением через мембрану обратного осмоса. Первый механический пятимикронный полипропиленовый фильтр очищает воду от нерастворенных частиц размером не менее 5 микрон, удаляет ржавчину, песок и другие механические примеси. Далее угольный фильтр очищают воду от химических и органических примесей, в первую очередь от хлора и его соединений, а так же пестицидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов, растворенного железа и иных органических и неорганических веществ. Последний одномикронный механический фильтр удаляет механические примеси размером менее 1 микрона.

На втором этапе работы фильтра обратноосмотическая мембрана производит основную очистку воды. Процессы очистки воды через мембраны обратного осмоса под действием разницы давлений широко используются во всем мире. Очищение воды происходит при фильтровании через одну или несколько искусственных пористых мембран, изготовленных из синтетических материалов скрученных рулоном. Размер пор в мембране составляет 0,0001 микрон, соответственно, через мембрану обратного осмоса проходят только молекулы воды. Что позволяет разделить поток поступающей воды на два: кристально чистая вода, поступающая в накопительную емкость и водный раствор повышенной плотности, который сливается в дренажную систему. 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, которая даже не требует кипячения.

Качественная очистка требует некоторого времени, поэтому производительность у обратноосмотических фильтров относительно небольшая. Скорость прохождения молекул через мембрану зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются давление жидкости, концентрация в ней примесей, температура и степень проницаемости самой мембраны обратного осмоса. Бытовые фильтры комплектуются мембранами производительностью от 150 до 300 литров в сутки.

Отфильтрованная вода накапливается в накопительном баке объемом от 6 до 12 литров (в зависимости от модели и производительности фильтра). По мере того как используется чистая вода, фильтр автоматически добавляет новую порцию отфильтрованной воды в бак. Изготавливаются накопительные баки из высококачественной листовой стали, снаружи покрываются эмалью. Внутри бак делится на две камеры силиконовой мембранной. В нижнюю камеру закачан под давлением воздух, благодаря этому, по мере уменьшения в верхней камере воды, силиконовая мембрана раздувается, и в баке поддерживается давление до полного слива воды. Со стороны воздушной камеры установлен ниппель, позволяющий в случае необходимости регулировать, увеличить или уменьшить давления воздуха в накопительном баке. Сверху на баке установлена резьба, куда накручивается кран накопительного бака, для подачи и забора воды.

Финишная очистка воды-Постфильтр служит дополнительной гарантией чистоты полученной питьевой воды, которая поступает из бака, через индивидуальный кран непосредственно к потребителю.Представляет собой сменный элемент, устанавливаемый в качестве заключительной ступени очистки в фильтрах обратного осмоса. Проходя через активированный уголь, лишается вода нежелательных запахов и приобретает свежий вкус.

Кран очищенной питьевой воды врезается в кухонную мойку или столешницу и служит для получения чистой питьевой воды независимо от общего потока воды, используемой в хозяйственных целях.

Отдельно по желанию заказчика система фильтра с обратным осмосом может быть дополнена картриджами для обогащения очищенной воды минералами и восстановления природной структуры воды.

Минерализатор — обогатит воду такими минералами как магний, натрий, кальций. Кальций является главным компонентов в составе зубов, костей и необходим для полного и здорового функционирования работы сердца и нервно-мышечной системы. Магний, участвует в более чем 300 различных биохимических реакциях нашего организма, предотвращает склероз, образование камней в почках, появление раковых заболеваний. Натрий — это элемент, который регулирует кислотность в организме и pH крови.

Биокерамический картридж — используют для восстановления природной структуры воды. Загрузка картриджа — запеченные глиняные шарики с минералом турмалин, который излучает волны из длинноволнового инфракрасного диапазона. Инфракрасное излучение — это часть спектра излучения Солнца, которая непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра и обладающая способностью передавать энергию окружающей среде. Под воздействием дополнительной энергии длинноволнового инфракрасного излучения, молекулы воды формируют правильную природную структуру. Излучение глубоко инфракрасного цвета (Far Infrared Radiation), создаваемое картриджем, благодаря своим свойствам специалисты часто называют «лучом жизни». Вода, проходящая через картридж с биокерамическим материалом, имеет благоприятное воздействие на людей, животных и растения, активизирует соматические клетки, стимулирует кровообращение и улучшает метаболизм (обмен веществ). Главные свойства лучей FIR: активация частиц воды, которые находятся в человеческом организме, удаление жиров, химических субстанций и токсинов из системы кровообращения, улучшение деятельности нервной системы, снижение уровня кислотности организма, повышение уровня кислорода.