Обратный осмос

Вопрос:

Можно ли у Вас получить информацию по осмотическим фильтрам, в частности, стоимость (для дома), названия, места приобретения. Заранее Спасибо.

Ответ:


Здравствуйте!

В настоящее время фильтры, работающие по принципу обратного осмоса становятся всё более популярными среди потребителей. В таких фильтрах имеется специальная мембрана, а движение воды через нее из более концентрированного раствора в направление менее концентрированного.

Процесс обратного осмоса, как способ очистки воды, используется с начала 60-х годов. Первоначально он применялся для опреснения морской воды. Сегодня по принципу обратного осмоса в мире производятся сотни тысяч тонн питьевой воды в сутки.

Совершенствование технологии сделало возможным применение обратноосмотических систем в домашних условиях. На настоящий момент в мире уже установлены тысячи таких систем. Получаемая обратным осмосом вода имеет уникальную степень очистки. По своим свойствам она близка к талой воде ледников, которая признается наиболее экологически чистой и полезной для человека.

Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки.

Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной.

Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей - нет.

Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением.

Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется "осмотическим давлением".

В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный.

Этот процесс называется "обратным осмосом". По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса.

В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.

По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса. Процесс обратного осмоса осуществляется на осмотических фильтрах, содержащих специальные мембранах, задерживающих растворенные в воде органические и минеральные примеси, бактерии и вирусы. Очистка воды происходит на уровне молекул и ионов, при заметно уменьшается общее солесодержание в воде. Много домашних фильтров обратного осмоса используются в США и Европе для очистки муниципальной воды с содержанием солей от 500 до 1000 мг/л; обратноосмотические системы высокого давления очищают солоноватую и даже морскую воду (36000 мг/л) до качества нормальной питьевой воды.

Фильтры на основе обратного осмоса удаляют из воды ионы Na, Са, Cl, Fe, тяжелых металлов, инсектициды, удобрения, мышьяк и многие другие примеси. «Молекулярное сито», которое представляют собой обратноосмотические мембраны, задерживает практически все примесные элементы, содержащиеся в воде, независимо от их природы, что оберегает потребителя воды от неприятных сюрпризов, связанных с неточным или неполным анализом исходной воды, особенно из индивидуальных скважин.

В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую сторону мембраны. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.

Основным и самым важным элементом обратноосмотических установок является мембрана. Исходная, загрязненная различными примесями и частицами, вода пропускается через поры мембраны, столь мелкие, что загрязнения сквозь них практически не проходят. Для того чтобы поры мембраны не забивались, входной поток направляется вдоль мембранной поверхности, который вымывает загрязнения. Таким образом, один входной поток разделяется на два выходных потока: раствор, проходящий через мембранную поверхность (пермеат) и часть исходного потока, не прошедшего через мембрану (концентрат).

Обратноосмотическая полупроницаемая мембрана представляет собой композитный полимер неравномерной плотности. Этот полимер образован из двух слоев, неразрывно соединенных между собой. Наружный очень плотный барьерный слой толщиной около 10 миллионных см лежит на менее плотном пористом слое, толщина которого составляет пять тысячных см. Осмотическая мембрана действует как барьер для всех растворенных солей и неорганических молекул, а также органических молекул с молекулярной массой более 100. Молекулы воды свободно проходят через мембрану, создавая поток пермеата. Качество пермеата сопоставимо с качеством обессоленной воды, полученной по традиционной схеме Н-ОН-ионирования, а по некоторым параметрам (окисляемость, содержание кремниевой кислоты, железа и др.) превосходит.

Обратноосмотическая мембрана — это прекрасный фильтр и теоретически содержание растворенных минеральных веществ в полученной в результате фильтрации чистой воде должно составлять 0 мг/л (то есть их совсем не должно быть!), независимо от их концентрации во входящей воде.

Обратноосмотическая мембрана незаменима для избавления воды от микробов, поскольку размер пор мембран значительно меньше размер самих вирусов и бактерий.

Фактически, в нормальных рабочих условиях, из входящей воды извлекается 98 – 99 % растворенных в ней минеральных веществ. В полученной в результате фильтрации чистой воде, остается 6 – 7 мг/л растворенных минеральных веществ.

Растворенные в воде минеральные вещества имеют электрический заряд и полупроницаемая мембрана также имеет собственный электрический заряд. За счет этого 98 – 99% молекул минеральных веществ отталкивается от обратноосмотической мембраны. Однако все молекулы и ионы находятся в постоянном, хаотичном движении. В какой-то момент движущиеся противоположно заряженные ионы оказываются на очень близком расстоянии друг от друга, притягиваются, их электрические заряды взаимно нейтрализуются и образуется незаряженная частица. Незаряженные частицы уже не отталкиваются от обратноосмотической мембраны и могут проходить через нее.

Но не все незаряженные частицы попадают в чистую воду. Обратноосмотическая мембрана устроена таким образом, что величина ее пор максимально приближена к величине самых маленьких в природе молекул воды, поэтому через обратноосмотическую мембрану могут проходить только мельчайшие незаряженные молекулы минеральных веществ, а самые опасные крупные молекулы, например, солей тяжелых металлов, не смогут проникнуть через нее.

На практике, мембрана не полностью задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки при применении метода обратного осмоса. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.

В процессе очищения воды по принципу обратного осмоса концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.

Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов: давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы системы обратного осмоса. Степень очистки воды в таких фильтрах составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах.

Неорганические вещества очень хорошо отделяются мембраной обратного осмоса. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%.

Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества. При этом органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану обратного осмоса. Однако производители утверждают, что большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.

В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она, строго говоря, даже не требует кипячения.

В промышленности такие мембраны изготавливают из полимерных и керамических материалов. В зависимости от размера пор, с их помощью осуществляется:

• обратный осмос;
• микрофильтрация
• ультрафильтрация;
• нанофил ьтрация (нанометр — одна миллиардная метра, или одна тысячная микрона, то есть 1 нм = 10 ангстрем = 0,001 мкм.);

Обратноосмотические мембраны содержат самые узкие поры, и потому являются самыми селективными. Они задерживают все бактерии и вирусы, бoльшую часть растворенных солей и органических веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность и патогенные вещества), пропуская лишь молекулы воды небольших органических соединений и легких минеральных солей. В среднем RO мембраны задерживают 97-99 % всех растворенных веществ, пропуская лишь молекулы воды, растворенных газов и легких минеральных солей.

Материал мембранных фильтров – нитрат целлюлозы. Как показала многолетняя практика, этот материал обеспечивает оптимальные условия роста задержанных микроорганизмов, исключая получение ложного отрицательного результата.

Мембранный фильтр состоит из нескольких слоев, которые соединены вместе и обмотаны вокруг пластиковой трубки. Материал мембраны полупроницаем. Вода продавливается через полупроницаемую мембрану, которая отторгает даже низкомолекулярные соединения. Схематическое изображение мембраны приведено ниже.

Обратноосмотические мембраны используются во многих отраслях промышленности, где есть необходимость в получении воды высокого качества (разлив воды, производство алкогольных и безалкогольных напитков, пищевая промышленность, фармацевтика, электронная промышленность и т. д.).

Использование двухступенчатого обратного осмоса (вода дважды пропускается через обратноосмотические мембраны) позволяет получить дистиллированную и деминерализованную воду. Такие системы являются экономически выгодной альтернативой дистилляторам-испарителям и используются на многих производствах (гальваника, электроника и т. д.). В последние годы начался новый бум в мембранной технологии.

Мембранные фильтры стали все больше и больше использоваться в быту. Это стало возможным благодаря научным и технологическим достижениям: мембранные аппараты стали дешевле, возросла удельная производительность и снизилось рабочее давление. Системы обратного осмоса позволяют получить чистейшую воду, удовлетворяющую СанПиН «Питьевая вода» и европейским стандартам качества для питьевого водопользования, а также всем требованиям для использования в бытовой технике, системе отопления и сантехнике.

Мембранная фильтрация незаменима для избавления воды от микробов, поскольку размер пор мембран значительно меньше размер самих вирусов и бактерий.

Микрофильтрационные мембраны с размером пор 0,1-1,0 мкм задерживают мелкие взвеси и коллоидные частицы, определяемые как мутность. Как правило, они используются, когда есть необходимость в грубой очистке воды или для предварительной подготовки воды перед более глубокой очисткой.

При переходе от микрофильтрации к обратному осмосу размер пор мембраны уменьшается и, следовательно, уменьшается минимальный размер задерживаемых частиц. При этом, чем меньше размер пор мембраны, тем большее сопротивление она оказывает потоку и тем большее давление требуется для процесса фильтрации.

Ультрафильтрация (УФ) УФ-мембрана задерживает взвешенные вещества, микроорганизмы, водоросли, бактерии и вирусы, значительно снижает мутность воды. В ряде случаев, УФ-мембраны эффективно уменьшают окисляемость и цветность воды. Ультрофильтрация заменяет отстаивание, осаждение, микрафильтрацию.

Ультрафильтрационные мембраны с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм удаляют крупные органические молекулы (молекулярный вес больше 10 000), коллоидные частицы, бактерии и вирусы, не задерживая при этом растворенные соли. Такие мембраны применяются в промышленности и в быту и обеспечивают стабильно высокое качество очистки от вышеперечисленных примесей, не изменяя при этом минеральный состав воды.

В промышленной водоподготовке наибольшее распространение получили половолоконные мембраны, основным элементом которых является полое волокно диаметром 0,5-1,5 мм с нанесенной на внутренней поверхности ультра-фильтрационной мембраной. Для получения большой фильтрующей поверхности группы полых волокон группируются в модули обеспечивая 47-50 м2.

Ультрафильтрация позволяет сохранить солевой состав воды и осуществить ее осветление и обеззараживание практически без применения химреагентов.

Обычно, УФ-установка работает в режиме "тупиковой фильтрации" без сброса концентрата. Процесс фильтрации чередуется с обратной промывкой мембран от накопившихся загрязнений. Для этого часть очищенной воды подается в обратном направлении. Периодически в промывную воду дозируется раствор моющих реагентов. Промывные воды, являющиеся концентратом составляют не более 10?20 % от потока исходной воды. Один-два раза в год производится усиленная циркуляционная промывка мембран специальными моющими растворами.

Ультрафильтрация может применяться для получения питьевой воды непосредственно из поверхностного источника. Поскольку УФ-мембрана является барьером для бактерий и вирусов, не требуется первичное хлорирование воды. Обеззараживание осуществляется уже непосредственно перед подачей воды потребителю.

Поскольку ультрафильтрат полностью свободен от взвешенных и коллоидных веществ, то возможно применение данной технологии как предподготовки воды перед обратным осмосом.

Нанофильтрация (НФ) занимает промежуточное положение между обратным осмосом и ультрафильтрацией. Нанофильтрационные мембраны характеризуются размером пор от 0,001 до 0,01 мкм. Они задерживают органические соединения с молекулярной массой выше 300 и пропускают 15-90 % солей в зависимости от структуры мембраны.

Обратный осмос и нанофильтрация очень близки по механизму разделения сред, схеме организации процесса, рабочему давлению, мембранам и оборудованию. Нанофильтрационная мембрана частично задерживает органические молекулы, растворенные соли, все микроорганизмы, бактерии и вирусы. При этом степень обессоливания ниже, чем при обратном осмосе. Нанофильтрат почти не содержит солей жесткости (снижение в 10-15 раз), т.е. он умягчен. Происходит также эффективное снижение цветности и окисляемости воды. В результате исходная вода умягчается, обеззараживается и частично обессоливается.

Современные нанофильтрационные фильтры – альтернатива установкам ионообменного умягчения воды.

Последнее поколение фильтров для воды - фильтры на основе наноуглерода. На мировом рынке они пока не распространены, но, несмотря на это, стоят относительно небольших денег. Их преимущество перед другими фильтрами - в особой тонкости очистки и деликатности очистки - они не удаляют из воды все подряд, т.е. оставляют в воде соли и микроэлементы. При этом они очищают воду на наноуровне, т.е. работают в десятки и сотни лучше раз аналогов - фильтров на основе угольного сорбента.

Но наибольшее признание получили обратноосмотические мембранные фильтры очистки воды благодаря уникальному качеству воды, достигаемому после фильтрации. Такие фильтры эффективно справляются с низкомолекулярными гуминовыми соединениями, которые придают воде желтоватый оттенок и ухудшают ее вкусовые свойства, и которые очень трудно удалить другими методами. С использованием мембранных обратноосмотических фильтров можно получить чистейшую воду. Такая вода не только безопасна для здоровья, но и сохраняет белоснежность дорогостоящей сантехники, не выводит из строя бытовую технику и систему отопления, и просто радует глаз.

Обратноосмотические фильтры имеют и ряд других достоинств. Во-первых, загрязнения не накапливаются внутри мембраны, а постоянно сливаются в дренаж, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду. Благодаря такой технологии даже при значительном ухудшении параметров исходной воды качество очищенной воды остается стабильно высоким. Может лишь понизиться производительность, о чем потребитель узнает по счетчикам, встроенным в систему. В этом случае мембрану необходимо промыть специальными реагентами. Такие промывки проводятся регулярно (примерно 4 раза в год) специалистами сервисной службы. Одновременно производится контроль работы установки. Другое преимущество — отсутствие химических сбросов и реагентов, что обеспечивает экологическую безопасность. Мембранные системы компактны и прекрасно вписываются в интерьер. Они просты в эксплуатации и не нуждаются во внимании со стороны пользователя.

Мембранные системы очистки воды достаточно дорогостоящи. Но, учитывая то, что при использовании «накопительных» систем скорее всего понадобится несколько установок различного действия, то общая их стоимость тоже обойдется недешево. А если говорить об эксплуатационных затратах, то для мембранных систем они значительно меньше.

Сейчас технология обратного осмоса активно развивается. Установки постоянно совершенствуются. Современные системы представляют собой целые агрегаты с предочисткой воды, устанавливающиеся под мойкой или на линии подачи воды.

Осмотические фильтры получают все большую популярность в бытовом использовании благодаря надежности, компактности, удобству в эксплуатации и, конечно же, стабильно высокому качеству получаемой воды. Многие потребители утверждают, что только благодаря обратному осмосу узнали настоящий цвет чистой воды.

Большинство фильтров на основе обратного осмоса, используемых в жилых помещениях, комплектуются композитными тонкопленочными мембранами, способными задерживать от 95 до 99% всех растворенных веществ. Эти мембраны могут работать в широком диапазоне рН и температуры, а также при высоких концентрациях растворенных в воде примесей.

Наиболее прогрессивными системами подготовки питьевой воды в настоящее время являются обратноосмотические системы, дающие воду на выходе по степени очистке близкую к дистиллированной. Однако, в отличие от дистиллированной, она обладает прекрасными вкусовыми качествами, так как в ней сохранены растворенные газы.

Ключевая компонента такой системы – полупроницаемая мембрана, обеспечивающая степень очистки воды до 98-99% в отношении практически любых загрязнителей. Мембрана пропускает через себя лишь молекулы воды, отфильтровывая всё остальное. Характерный размер пор мембраны – 1 Ангстрем (10-10 м). Благодаря такой очистке из воды удаляются растворенные неорганические и органические соединения, а также тяжелые металлы, бактерии и вирусы.

В некоторых случаях применение обратного осмоса необходимо. Например, для умягчения воды. Обычно для этого применяют ионообменные смолы, которые заменяют в воде ионы кальция и магния, "ответственные" за жесткость, на ионы натрия. Соли натрия не образуют накипи и допустимые концентрации натрия в воде намного больше, чем кальция и магния. Поэтому обычно всё нормально. Но если жесткость очень большая, более 30 мг/экв/л, то при этом процессе происходит превышение и по натрию. Накипи не будет, но пить такую воду нельзя. Тут-то и нужен обратный осмос, чтобы убрать избыток натрия - произвести "умягчение" воды.

Сегодня на российском рынке представлены и другие разновидности фильтров мембранно-сорбционного класса. Они состоят из мембранного блока и одного-двух блоков (в зависимости от производительности и ресурса) дополнительной очистки. Кроме того, уже очищенная и стабилизированная по солевому составу питьевая вода проходит финишное 6-12-кратное осветление на специальных волокнах и сорбентах. Подобное сочетание многочисленных методов очистки и осветления жидкой среды, известное среди специалистов под названием «шлифовка воды», позволило довести ресурс данных водоочистителей до 50000-75000 л.

Отечественной промышленностью выпускаются и компактные обратноосмотические фильтры, предназначенные для очистки воды в походных или экстремальных условиях. Их основное достоинство - универсальность и компактность, их всегда можно взять с собой и иметь возможность воспользоваться фильтром в любой момент. Это телескопические трубки по форме и размерам с обычную авторучку. Несмотря на миниатюрность, подобные аппараты способны надежно очистить 10 л воды от бактерий, вирусов, хлора, фенола и токсичных металлов.

Но, несмотря на свои достоинства, осмотические фильтры нравятся не всем. Главный аргумент: "Что хорошего, когда вода идеально чистая? Ведь в ней нет микроэлементов". Отвечая на этот вопрос, одни производители говорят о том, что необходимые микроэлементы человек получает не из воды, а вместе с продуктами питания, ведь, чтобы удовлетворить ежедневную потребность, к примеру, в калии, нужно выпить 150 л воды, а в фосфоре - 1000 л; другие разрабатывают специальный минерализаторы, чтобы вода после очистки фильтром становилась не только чистой, но и «живой», т. е. полноценной для употребления. Такие установки имеют большой ресурс (4000 - 15000 л) и высокую скорость фильтрации (1,5-3 л/мин). Эти фильтры дорого стоят – от150 до 900$, а также требуют достаточно много места для установки.

С уважением,
к.х.н. О.В. Мосин

ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Из чего состоит мембранный фильтр?

Мембранный фильтр состоит из нескольких слоев, которые соединены вместе и обмотаны вокруг пластиковой трубки. Материал мембраны полупроницаем. Вода продавливается через полупроницаемую мембрану, которая отторгает даже низкомолекулярные соединения. Схематическое изображение мембраны приведено ниже.

Мембранные установки удаляют бактерии из воды?

ДА! Размер пропускаемых мембраной элементов намного меньше размеров бактерий и вирусов.

На что похож вкус очищенной воды?

Вкус воды зависит от состава первоначальной (неочищенной) воды и количества фильтрующих элементов. Если установка очищает 95% примесей, то вкус воды такой же, как у дистиллированной воды или бутилированной воды или естественной ключевой воды (с пониженным содержанием минералов).

Как повлияет очищенная вода на приготовление пищи?

Системы очистки по методу обратного осмоса удаляют из воды невидимые элементы маскирующие настоящий вкус приготовленных блюд. Особенно это касается напитков. Используя очищенную воду Вы сможете использовать меньшее количество кофе и при этом получать полный аромат напитка. На очищенной воде идеально готовить коктейли, соки, пиво. Производители алкогольной продукции желающие добиться безупречного качества своих напитков используют воду очищенную именно методом обратного осмоса. И естественно Вы забудете про осадок появляющийся после кипячения воды.

Удаляются ли в процессе очистки полезные минералы ?

Почти все минералы требуемые человеку потребляются с пищей. Очень маленький процент полезных минералов потребляется с водой. Не стоит беспокоиться, полезных минералов может Вы и будете потреблять на процент меньше, а вот вредных минералов и химических элементов с водой получать точно не будете. К тому же следует иметь ввиду, что водопроводная вода изначально не минерализирована и берут эту воду в основном из поверхностных источников (реки, водохранилища), в которых больше загрязнений чем полезных минералов.

Где устанавливается обратноосмотическая установки?

Обычно установка очистки воды устанавливается на кухню под раковину. Наружу выводиться отдельный кран для очищенной воды. Все необходимое для монтажа (краны, фитинги, и т.д.) входит в комплект установки.

Как нужно обслуживать систему очистки ?

Необходимо своевременно менять фильтры предварительной очистки (приблизительно один раз в полгода). Данную операцию Вы сможете провести самостоятельно.

Когда необходимо менять мембранный фильтр ?

Замена мембранного фильтра может потребоваться в случае, когда установка станет производить заметно меньше воды или измениться ее вкус. Обычно срок эксплуатации мембранного фильтра при правильной эксплуатации и своевременной замене фильтров предварительной очистки - 2 - 3 года.

Какие факторы влияют на качество и количество чистой воды ?

Есть четыре основных фактора влияющих на качество и количество производимой очищенной воды: 1 - Давление. Чем больше давление, тем больше количество и выше качество очистки воды производимой установкой. 2 - Температура. Для идеальной очистки вода должна быть определенной температуры. Рекомендуемая температура воды - 24°. Понижение температуры воды до 5° уменьшит производительность вдвое. 3 - Загрязненность исходной воды. Чем выше загрязненность исходной воды, тем меньше производительность установки. Высокое загрязнение воды может компенсироваться увеличением давления. 4 - Мембрана. Не все мембраны одинаковы: некоторые более производительны, у некоторых повышенная степень очистки, у некоторых увеличенный срок службы за счет повышенного сопротивления трению. Мы используем мембраны только безупречного качества, которые прошли сертификацию в NSF и при эксплуатации показали лучшие характеристики.

 


Дополнение:

Характеристики отечественных керамических мембранных фильтров

Состав керамических мембран:

Селективные слои сетчатой структуры из супертонких (< 0,1мкм) керамических волокон, связанных с керамической подложкой керамической связкой (на основе ZrO2). Микроструктура мембраны (x10000) Мембрана: волокнистый SiC Подложка: порошковый Al 2 O 3
Эксплуатационные характеристики керамических мембран:
температура эксплуатации до 900°С; стойкость в агрессивных средах с рН 0÷13; стойкость в эрозионных потоках со скоростями 5÷10 м/сек; эксплуатация при высоких (10÷15 атм) прямом и обратном давлении; высокая (90÷95%) пористостость и трещиностойкость мембран.

Основные элементы фильтрационного оборудования:

Базовый элемент - аппарат разделения


Мембранные фильтры тонкой очистки воды компании “ГЕЙЗЕР”

Одной из самых известных российских фирм, производящих мембранные фильтры является фирма “Гейзер”. Она производит эффективные мембранные фильтры, состоящие из трех корпусов и устанавливаемые в шкафчик под мойкой. Большой ресурс используемого фильтрующего материала позволяет проводить глубокую очистку от наиболее часто встречающихся загрязнений — хлора, железа, солей жесткости, тяжелых металлов и др., а также бактерий и вирусов. На первой стадии вода проходит через картридж механической очистки, удаляющий нерастворимые взвеси — песок, ржавчину, ил, осадок. Размер задерживаемых частиц зависит от величины пор картриджа. Картридж второй ступени, синтезированный по уникальной методике, — сильнопористый полимер комбинированного действия: благодаря ионному обмену вода очищается от растворенного железа и тяжелых металлов, а присутствие серебра в материале полимера предотвращает размножение отфильтрованных бактерий. Для этого «ноу-хау» компании характерны повышенная скорость фильтрации и возможность регенерации в домашних условиях, многократно увеличивающей его ресурс. И на заключительной стадии вода проходит через гранулированный активированный уголь из скорлупы кокосов.

 

Следует помнить, что по эффективности очистки мембранные системы не имеют себе равных: она достигает практически 100% по любому из видов загрязнений. Достаточно сказать, что только перечень удаляемых примесей занимает не одну страницу. Через мельчайшие поры полупроницаемой тонкопленочной мембраны, имеющие размер порядка 0,0001 микрона, способны просочиться под давлением только молекулы воды и кислорода, а все примеси, остающиеся по другую сторону мембраны, сливаются в дренаж.

Проводить глубокую очистку на мембране можно только с водой, прошедшей предварительную комплексную очистку. Такой начальный этап обязательно присутствует во всех мембранных системах, но в системе «Гейзер-6» схема предварительной очистки разработана специально для российских условий. Удаление песка, ржавчины и прочих нерастворимых взвесей производится механическим картриджем с ячейками до 5 микрон, а картридж на основе высококачественного кокосового угля и специального фильтрующего материала сорбирует растворенные в воде соединения железа, алюминия, тяжелых и радиоактивных металлов, свободный хлор и микроорганизмы. Для увеличения ресурса второй картридж может быть заменен фирменным ионообменным фильтропатроном «Гейзер», возможность многократной регенерации которого в несколько раз увеличивает длительность его использования. Очень важна последняя стадия предварительного этапа, где на картридже из прессованного кокосового угля происходит окончательная очистка от мельчайших доз хлора и хлорорганических соединений, разрушительно воздействующих на материал мембраны. Затем вода подается на мембрану, после прохождения которой получается питьевая вода самого высокого класса очистки. А чтобы убрать из нее растворенные газы, воду на заключительном этапе пропускают через высококачественный прессованный активированный уголь с добавкой серебра.

Для обогащения чистой воды минеральным составом фирма «Гейзер» разработала специальный минерализатор «Вита». Система «Гейзер-6» единственная среди мембранных фильтров оснащена минерализатором. Для примера, цена всей такой системы — 7300 руб.; сменных картриджей: механического — 80 руб. (ресурс 3500 л), картриджа из гранулированного угля либо ионообменного патрона — 280/ 460 руб.(ресурс 6000/ 25000 л), угольного постфильтра — 260 руб.(ресурс 6000 л), минерализатора — 620 руб. (ресурс 6000 л), мембраны — 1300 руб. (ресурс 2—3 года). Себестоимость очистки — 645 руб. за 1000 л. На сегодняшнее время мембранные фильтры марки “Гейзер” среди наиболее эффективных мембранных установок и пользуются большой популярностью.


Мембранные фильтры NEROX

Другим известным производителем бытовых мембранных фильтров является компания NEROX. NEROX —это высокоэффективный, безопасный и неприхотливый фильтр из имеющихся сегодня на рынке.

Фильтры NEROX пользуются заслуженной популярностью среди населения стран СНГ, в мобильных подразделенях служб МЧС и армейских подразделениях. Эта модель также популярна среди путешественников, туристов, рыбаков.

Фильтр NEROX отличает:

• Высокая степень очистки;
• Наличие системы оповещения о загрязнении фильтроэлемента (уменьшение производительности, устраняемое промывкой);
• Производительность;
• Фильтрации может быть увеличена путем предусмотренной стыковки фильтроэлементов;
• Фильтр не требует сменных картриджей, нужна лишь периодическая промывка;
• Фильтрующий элемент является экологически чистым: не содержит в себе никаких сорбентов и других химических элементов

Фильтр изготавливается научно-производственным предприятием "Симпэкс и Красный Крест". А сердце мембранного фильтра — трековая мембрана изготавливается во всемирно известном Объединённом институте ядерных исследований в г. Дубне.

Пленка из лавсана (или любого другого полимера) обрабатывается потоком высокоэнергетичных ионов криптона, ускоряемых на дубненском циклотроне. Энергия ионов задается такой, чтобы в материале не возникло излучение, но чтобы ионы пробивали пленку насквозь. Каждый ион оставляет в лавсане след из поврежденного им материала, называемый треком (отсюда и название "трековые").

Капельный режим работы фильтра является простейшим и надежным индикатором контроля работоспособности и целостности мембраны.

География применения фильтров NEROX весьма широка. Это, прежде всего, Чернобыльская зона и вспышки холеры в России, Украине, Молдове, куда они попали через Международную федерацию Красного Креста (Женева), затем помощь населению стран Африки, Южной Америки, Индии во время наводнений, оказание помощи населению Чечни, Югославии в период военных действий и разрухи. Опыт использования показал — замечаний нет.


ДИСК-МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА АКВА-ГЛОБУС®

ДТК модульная система

• отличное качество питьевой воды
• высокий отбор фильтрата по отношению к исходной воде
• длительное время работы мембран (до 10 лет)
• легкий процесс очистки мембран
• низкая степень образования поляризованного слоя на мембранах и очень низкая блокировка мембран
• периодическая или непрерывная работа фильтра

Шарик с соединительными шлангами и с монтированными пластинами и мембранами (подключение слева направо):

1. выход чистой боды
2. вход исходной вод
3. выход концентрата 123

Все приборы АКВА-ГЛОБУС® проходят тщательный контроль на качество воды, производимой при мембранной фильтрации водопроводной воды.


АКВА-ГЛОБУС® ФИЛЬТРАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Диск - трубчатая модульная система

Запатентованный АКВА-ГЛОБУС® является современной формой для молекулярной сепарации, для опреснения и очистки городской воды на основе эффективного и экономического обратного осмоса.

Набор мембран между направляющими пластинами помещен в центр шара. Специальная конструкция позволяет проводить быстрый контроль и при необходимости замену мембран. Порядок расположения направляющих пластин и мембран позволяют добиться высокой скорости воды над поверхностью мембран при сравнительно небольшом объёме исходной воды. Открытый проточный канал над поверхностью мембран гарантирует оптимальную их работу и очистку.

Направляющие пластины

Мембраны расположены между направляющими пластинами. Исходная вода, проходя над мембраной, не смешивается с чистой водой за счет уплотнений, расположенных по центру вала. Система отвода фильтрата - экологически чистой воды - интегрированы в гидравлических пластинах - уплотнениях. Специальная конструкция направляющих пластин гарантирует открытый канал для протока исходной воды.

Форма мембраны

Восьмиугольные или круглые мембранные подушки герметизированы прочной сваркой с помощью ультразвука. Эта техника сварки проверена многолетним опытом при работе с различными продуктами и различными типами мембран. Очень короткий путь движения жидкости над мембранной с изменением направления потока на 180° препятствуют образованию поляризационного слоя - отложения на фильтрационных мембранах.

В целом АКВА-ГЛОБУС® обладает незначительной стойкостью к блокировке и загрязнению фильтрационных мембран. Поэтому мембраны не нужно менять очень длительное время. В виду сложности изготовления отдельных частей фильтра и отсутствие необходимого материала, фирма изготавливает почти все части в Германии. Сборка приборов осуществляеся в г. Санкт-Петербурге.

ДИСК-МОДУЛЬНАЯ ФИЛЬТРАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Спецификация Обозначения
тип модуля ДТК (диск-модульная)
материал фильтродержателя АБС (пищевой акрилбутилстирол)
направляющие пластины АБС (пищевой акрилбутилстирол)
тип мембраны композитной BW-30, LW-30, ESPA-1, ESPA-2 и другие
количество направляющих пластин 24 штуки
количество мембран 23 штуки (около 1 м2 поверхность)
диаметр шарового фильтродержателя 252 мм
общий вес 5 кг
рабочее давление, интервал 1 - 10 бар
входное давление исходной воды 2 - 4 бара
- производительность чистой воды 10 -15 л/ч при входном давлении чистой воды 8 бар

Самой оптимальной геометрической формой является - шаровая поверхность. При создании этого фильтра учитывалась геометрическая форма, при которой давление воды внутри шаровой поверхности являлось бы оптимальным. Шар состоит из двух герметичных полушарий, которые с помощью уплотнений прочно соединяются крепежными винтами. Внутри шара расположен на валу набор направляющих дисков, уплотнений и мембран. Активная поверхность мембран составляет около 1 м. кв., что вполне хватает для производства около 7 - 10 литров в час, в зависимости от характеристик мембран, их пористости, от входного давления водопроводной воды, ее загрязненности. В последнее время используются в основном обратноосмотические мембраны последнего поколения для низкого осмоса. Для таких мембран не нужно создавать высокого давления, чтобы хорошо и много отфильтровать водопроводную или речную воду. В качестве пластика используется усиленный акрилбутилстирол, все уплотнения изготовлены из специального материала.

Мембраны выполнены из надежного и очень стойкого полимерного материала. Они отвечают за чистоту разделения или другими словами, за качество получаемой чистой воды. Ультразвуковая сварка мембран на торцах препятствует смешению исходной воды с чистой водой. Используемые мембраны прошли почти десятилетнюю проверку при мембранной фильтрации водопроводной воды в установках фирмы. Они имеют высокую степень задержания по отношению к различных ионам и органическим соединениям, присутствующим в исходной водопроводной воде.

Последовательность сборки фильтра АКВА-ГЛОБУС® для очистки питьевой воды

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Осмос

Под понятием "осмос" понимают процесс перехода ионов из раствора с низкой концентрацией в раствор с более высокой концентрацией солей, разделенных между собой полупроницаемой мембраной. Через мембрану могут проходить преимущественно только ионы воды. Растворенные в воде соли задерживаются мембраной. Полупроницаемая мембрана пропускает ионы воды со стороны более низкой концентрации до тех пор, пока не происходит выравнивания концентраций солей по обе стороны мембраны (так называемое осмотическое равновесие). Этот феномен очень часто встречается в природе.

ОБРАТНЫЙ ОСМОС

Изменяя направление движения ионов при известном процессе осмоса за счет создания давления со стороны раствора с высокой концентрацией солей, причем это давление должно быть выше осмотического, получают процесс обратный осмосу, т.е. обратный осмос.

Движение ионов воды наблюдается при этом из раствора с высокой концентрацией солей в сторону раствора с более низким содержанием солей. Происходит процесс продавливания воды через полупроницаемую мембрану с целью получения обессоленной воды. Обратноосмотические мембраны имеют тонкий гомогенный слой без пор.

Степень разделения на мембране очень высокая и точная. Лишь следы некоторых одновалентных солей могут проходить через струкруру мембран. Вода после фильтрации получается мягкой. Микроорганизмы, и в том числе вирусы, бактерии, а также радионуклеиды и всю органику мембрана не пропускает. Поэтому с помощью обратного осмоса можно получать высокоочищенную питьевую воду. Особенно полезна очищенная вода для маленьких детей и пожилых людей у которых особая чуствительность к качеству воды. Больше не нужно запасаться минеральной или столовой водой, которая иногда по своим солевым составам не всегда подходит для большинства людей.


МОДУЛЬНАЯ ТЕХНИКА ФИРМЫ РОКЕМ СЕРВИС СAНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Основным и важным звеном установки является мембранный фильтр (диск-шаровой модуль). Эта модульная техника состоит из оттестованных и надежных направляющих пластин, между которыми находятся сваренные ультразвуком мембранные "подушки". Фильтрующая емкость состоит из двух сфер с фланцами для монтажа. Гидравлические или направляющие пластины имеют открытый и короткий канал движения исходной воды над мембранами. Благодаря этому, снижается образование налетов на мембранах и гарантируется получение воды высокого качества при эффективном отборе фильтрата. К преимуществам особенностей конструкции фильтра, можно отнести также эффективную очистку мембран, что приводит к длительному времени эксплуатации фильтра без их замены. Обслуживание фильтра и замена мембран являются очень простыми за счет простоты сборки фильтра.

ГИДРОДИСКИ

Между гидравлическими дисками расположены мембраны, торцы которых загерметизированы ульразвуковой сваркой. Направляющие пластины обеспечивают эффективный проток исходной воды над фильтрующей поверхностью мембран. Расположеный в центре общий фильтросборник позволяет направлять отфильтрованую чистую воду из фильтра в танк-накопитель чистой воды.

МЕМБРАНЫ

Фильтромодуль снабжен мембранными фильтрационными "подушками", торцы которых загерметизированы ультразвуковой сваркой. Мембраны по геометрической форме могут быть восьмиугольные или круглые в зави симости от материала и серии изготовления.

Фирма Рокем Сервис проводит сервисное обслуживание оборудования: очистку, промывку мембранных фильтров. Практика фильтрации водопроводной воды в г. Санкт-Петербурге показала, что за 12 лет с начала первой продажи этих фильтров (более 700 штук), только через 7 - 10 лет первые пользователи этих приборов нуждались с помощи фирмы, заключающейся в очистке мембран. Фирма проводит в течении суток восстановление мембран в фильтре, после чего они снова могут работать с полной отдачей. По аналогичному принципу с аналогичными мембранами работает установка подготовки воды для ликеро-водочных изделий на ликеро-водочном заводе "Ливиз" с 1992 г. Только в 2003 году фирма провела первую замену мембран в фильтрующих модулях на новые. Это еще раз свидетельствует о надежности работы мембран на питерской водопроводной воде.

Пример расположения фильтровальной установки под мойкой кухонного блока с выводом отдельного крана для чистой воды

Фильтрационный прибор удобно располагается под кухонной мойкой, где всегда есть место для накопителя чистой воды, подключения экологического крана на верхней плате стола, подсоединения подводов и отводов водопроводной воды, стока в канализацию концентрата. Простота и надежность монтажа оборудования позволяет потребителю всегда иметь запас чистой питьевой воды для приготовления пищи, для того, чтобы сварить вкусный чай или кофе (а они получаются особенно вкусными на чистой воды). Фирма предлагает как комплектный набор для очистки воды, включающий все необходимые части для постоянного запаса питьеовй воды, так и отдельный прибор для прерывной работы фильтра, состоящий из фильтромодуля без соотвествующей обвязки. Вам не придется, как это происходит в основных случаях постоянно покупать какие-то части и расходный материал для систем водоподготовки (например, спустя 700-1000 часов работы новые мембранные модули и пр.). Наши фильтры, а их только в г.С-Петербурге более 700 штук, работают долго и надежно. Мембраны без их замены служат 7 - 10 лет, фильтры требуют минимального ухода, удобны в работе и приносят радость и здоровье в каждый дом.

Схема последовательности соединений фильтровальной установки АКВА-ГЛОБУС® с выводом отдельного крана для экологически чистой питьевой воды

Ниже изображён фрагмент направляющих пластин между которыми расположены мембранные "подушки" или элементы, через которые под давлением происходит отделение чистой воды (пермеат) от грязной воды (концентрат).

Внутри фильтрационной мембраны находится дренажная сетка, по которой отводится чистая вода, прошедшая через мембрану. По сборнику пермеата она выводится в общий пермеатный канал и через соединительные шланги собирается в накопителе чистой воды. В накопительном танке чистой воды (объемы бывают разные, в зависимости от возможностей свободного места под мойкой и потребностей потребителя). Внутри накопительного танка находится небольшой подающий насос, который соединен трубопроводом с краном. При открытии крана он автоматически включается и подает воду потребителю в необходимом количестве под давление около 1 бар. При отборе воды происходит понижение уровня чистой воды в накопительной емкости. Достигая приблизительно 50%-ную метку в емкости, автоматически включается водопроводная вода и происходит фильтрация воды и одновременное накопление свежей чистой воды. Количество отводимого концентрата происходит автоматически за счет встроенного ограничителя сброса концентрата в канализацию.

Таким образом, фильтрационная система при наличии водопроводной воды и 24-вольтового напряжения работает автоматически, постоянно обеспечивая потребителя чистой водой.

Системы водоподготовки воды ROCHEM

Фильтрационные системы служат для эффективной очистки артезианской или водопроводной воды и получения питьевой воды с помощью ультрафильтрационных, нанофильтрационных и обратноосмотических мембран по самым высоким международным нормам и с немецким качеством.

ROCHEM Service В зависимости от требований заказчика, фирма поставляет системы любой производительности, которые могут располагаться на небольших площадях на кухнях или в ванных комнатах. Сервис систем осуществляется фирмой ROCHEM Service г. Санкт-Петербург.

Установка низкоосмотическая типа LP-mini RONRO для очистки водопроводной воды и получения чистой питьевой воды с производительностью от 30 до 60 литров в час. Настенный или напольный вариант. С накопителем чистой воды или без него. Кран отбора чистой воды (фотография справа вверху).

Самая маленькая установка ROCHEM "ШАРИК" производительностью 7-10 л/ч

Системы водоподготовки фирмы изготавливаются "под ключ" и поставляются как проверенные стандартизированые системы раз-личной производительности для квартир, домов, офисов, ресторанов, баров. Кроме обеспечения питьевой водой можно оборудовать системы, обеспечивающие все потребности в воде всего дома в том числе для ванной, душа, бассейнов, посудомоечных и стиральных машин. В зависимости от потребностей в воде существуют различные по производительности установки. Некоторые из них устанавловаются на кухнях или в ванных, другие, обеспечивающие весь дом водой могут располагаться в подвале. Установки могут быть полуили полностью автоматические.

Модульная техника FM

Установки для очистки воды фирмы ROCHEM разработаны для удаления всех микроогранизмов и вредных продуктов из водопроводной, артезианоской, речной, озерной или солоноватой воды. Установки только нашей фирмы поставляются с систему НАТО для военных подводных и надводных судов. А эта организация плохих установок не покупает. Наши установки работают более 8-10 лет без замены фильтрационных мембран. Говоря это, мы основываемся на работоспособности некоторых фильтрационных систем, работающих это время на некоторых предприятиях города Санкт-Петербурга. К офисным установкам для дома или офиса можно отнести установку обратного осмоса низкого давления типа RO 052 DT, представленную на фотографии. Установка низкоосмотическая типа LP-mini RONRO для очистки водопроводной воды и получения чистой питьевой воды с произ-водительностью от 30 до 60 литров в час. Настенный или напольный вариант. С накопителем чистой воды или без него. Кран отбора чистой воды.

Установка RORO 200DT4R для производства воды от 1 до 5 м3 в сутки. Устанавливается с накопителем воды и распреднасосом в подвальном помещении.

Установки для хозяйственно-бытового пользования (квартиры, офисы, жилые дома)

Предназначены для очистки водопроводной или артезианской воды с жесткостью до 1500 мг/л и мутностью исходной воды не более 3 NTU, для хлорированной воды используются предфильтры активированного угля и волокнистый предварительный фильтр. Системы могут поставляться с накопителями чистой воды различного объема установки типа LP-NRO поставляются с выносным насосом рабочего давления, при давлении в сети выше 3 бар установки типа «Шарик» используются без выносных насосов давления. Все стоимости без учета транспортировки, упаковки и монтажа оборудования на месте заказчика. Цены с завода-изготовителя г. Гамбург (Германия).

Фильтры для микрофильтрации

Мембранные и шприцевые фильтры производства испанской фирмы Альбет, отметившей в 2003 году свое десятилетие, разработаны специально для микрофильтрования – удерживания частиц и микроорганизмов размером от 0.025 мкм до 10 мкм.

Мембранные фильтры являются фильтрами, удерживающими частицы на своей поверхности, что означает отсутствие удерживания частиц на внутренней ткани фильтра. Благодаря равномерному и однородному распределению пор на поверхности легко определить максимальный размер частиц, которые могут пройти через фильтр, так что можно говорить об абсолютном уровне фильтрования. Эти фильтры не меняют природу фильтрата и почти не адсорбируют жидкость внутри себя.

Шприцевые фильтры (фильтрующая мембрана и держатель, выполненные в едином корпусе) являются одноразовыми фильтрующими элементами, используемыми для фильтрования небольших объемов жидкости (до 100 мл) с помощью шприцов. Альтернативным вариантом фильтрования небольших объемов является использование разъемных держателей с устанавливаемыми в них сменными мембранами. Выбор варианта фильтрования (шприцевой фильтр или держатель фильтра + мембранный фильтр) в большинстве случаев зависит от природы и объема фильтруемого раствора.

                 

  • Здравствуйте! У меня стоит фильтр барьер к - осмос кран 27. В инструкции написано что мембрана промывается в 6 месяцев один раз. Вопрос. Как это делается?

    Гость
  • Валерий игнатьевич

    Гость
  • А в инструкции нет, как разобрать фильтр и достать мембрану?
    Мембрана - просто что-то вроде ткани, её нужно хорошо промыть под проточной водой. А потом поставить обратно.

    admin
  • Здравствуйте! Скажите на сколько может уменьшиться срок службы мембраны при общей минерализации 4706, жесткость общая 46, 2

    Гость (Юрий)
  • Юрий, ответ на ваш вопрос смотрите в отдельной статье
    www.o8ode.ru/article/dwater/membran/The-service-life-of-the-membrane

    admin
  • Вода в нашем городе не подходит для питья. Нужно было покупать фильтр обратного осмоса. Помогли разобраться и выбрать нормальный вариант. 

    Гость (Аркадий)