Установка обратного осмоса — принцип работы фильтра и накопительного бака
Обеспечить семьи питьевой водой помогают современные системы фильтрации жидкостей на молекулярном уровне.
В водопроводной воде, которую подавляющее большинство людей использует для питья и приготовления пиши, практически, всегда содержится значительное количество механических и химических примесей.
Особенно, опасно содержание в ней солей тяжелых металлов, которые имеют свойство накапливаться в организме, и при достижении предельно-допустимых концентраций, вызывать серьезные нарушения здоровья.
Одним из эффективных методов удаления нежелательных веществ из водных растворов стал обратный осмос.
Содержание статьи:
Техническое описание системы
Термин «осмос» имеет греческое происхождение (первоначально означал толчок, давление), и применяется для обозначения процесса односторонней диффузии через полупроницаемые мембраны под действием различных факторов.
К примеру, прямой осмос – явление выравнивания концентраций растворов, разделенных такой мембраной. Обратный осмос (что это такое) работает немного по другому принципу, о котором мы расскажем подробно.
Осмос – одно из проявлений принципа Ла-Шателье – Брауна, который гласит, что при воздействии на систему извне, находящуюся в устойчивом равновесии, в ней начнутся процессы, направленные на восстановление равновесия (компенсацию воздействия).
Условия равновесия могут быть различными – температура, давление, напряженность электромагнитного поля.
Для явления осмоса таким условием является концентрация раствора.
Два раствора с различной концентрацией растворенного вещества, разделенные полупроницаемой мембраной, как раз и представляют собой систему, в которой нарушено условие равновесия.
Полупроницаемой, называется мембрана, которая пропускает только молекулы определенных веществ.
Различная концентрация растворов, означает, что давление, которое создают молекулы растворителя в растворе с более высоким содержанием примеси, больше, чем в том, где количество примесей меньше.
А что вы знаете устройство и ремонт шарового крана? Подробное техническое описание и пошаговую инструкцию по разборке и сборке элемента запорной арматуры прочитайте в полезной статье.
Как своими руками сделать монтаж унитаза с горизонтальным выпуском, написано на этой странице.
Эта разница давлений вызывает движение молекул растворителя через мембрану и называется осмотическим давлением.
Когда концентрация обоих растворов выровняется, система придет в равновесие, и диффузия растворителя через мембрану прекратится.
Если создать в растворе с высокой концентрацией примесей избыточное давление, которое превышает величину осмотического, начнется процесс диффузии молекул растворителя из раствора с большей концентрацией в раствор с меньшей.
В направлении, противоположном направлению осмоса. Такое явление получило название обратного осмоса.
Некоторые сведения из истории
В природе, явление осмоса распространено достаточно, широко.
На макроуровне, примером осмотической мембраны может служить скорлупа куриного яйца, которая легко пропускает молекулы воды или воздуха, задерживая более крупные молекулы различных химических веществ, таких как сахар или соли тяжелых металлов.
На микроуровне, явление осмоса использует любая живая клетка, мембрана которой проницаема для воды, но не пропускает различные примеси.
Человек обнаружил проявления осмоса достаточно давно.
Еще Аристотель наблюдал опреснение морской воды при прохождении через стенки сосуда, сделанного из воска.
В XVIII веке это явление наблюдал Реомюр, используя в исследованиях естественные полупроницаемые мембраны.
На новый этап, имеющий практическое значение, исследования осмоса вышли в 20-х годах XX столетия.
В результате, в 1927 году немецкой компанией «Сарториус» были созданы первые искусственные мембраны.
Но до широкого применения явления дело дошло только 50-х-60-х годах прошлого века, когда технология производства полимерных материалов позволила создавать полупроницаемые мембраны с заданными характеристиками.
В это время было проведено множество научных исследований, которые стали фундаментом для использования явления обратного осмоса.
Уже в начале 70-х годов появились первые промышленные установки, реализующие эти технологии.
А что вам известно про теплоизоляцию для труб отопления вспененным полиэтиленом? В полезной статье описаны характеристики утеплителя и способы его монтажа на действующих магистралях.
Как заменить унитаз самостоятельно, написано здесь.
На странице: https://ru-canalizator.com/kanalizatsiya/vygrebnaya-yama/ventilyatsija.html узнаете, нужна ли вентиляция для канализации.
С тех пор усовершенствованная технология стала одним из главных способов очистки воды во многих странах Запада.
Надежность, универсальность, экономичность и, главное, высочайший уровень очистки (обратный осмос позволяет удалить до 99% находящихся в воде примесей и 100% микроорганизмов) обеспечивают ей широкое применение в промышленных и бытовых установках и сегодня.
Как устроено оборудование
В состав оборудования для обратного осмоса входят:
- тонкопленочная полимерная полупроницаемая мембрана;
- насос для повышения давления (в зависимости от условий эксплуатации может отсутствовать);
- система фильтрации;
- система очистки пространства перед мембраной.
Как уже было сказано, обратный осмос предполагает наличие полупроницаемой мембраны.
Она представляет собой тонкую пленку с ячеистой структурой.
Размер ячеек выбирается таким образом, чтобы обеспечить свободное прохождение молекул воды (при этом она не является барьером и для растворенных в воде веществ, размер молекул которых уступает размеру молекулы воды).
Соответственно, все примеси (очистка воды от железа из скважины), размеры молекул которых больше – задерживаются и не попадают в пространство за мембраной.
Второе условие обратного осмоса – создать условия для движения воды через мембрану.
[note]Самый простой способ для этого – подать на мембрану воду под давлением выше осмотического, что обеспечит необходимое направление процесса.[/note]
Как правило, для обеспечения производительности установки требуется величина давления воды (какое должно быть в водопроводе в частном доме) в 3-4 атм.
Соответственно, устройства обратного осмоса вполне могут работать с нужной производительностью даже при подаче воды из водопроводной сети (про лучшие полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном, написано на этой странице).
Оборудование для повышения давления потребуется только при заборе воды из емкостей или низком уровне давления в водопроводе из полипропилена, армированного стекловолокном (технические характеристики), способного выдержать напор свыше 2-2,5 атм.
Крупные частицы механических примесей, оседая на мембране, перекрывают ячейки и снижают производительность осмотических систем очистки.
Кроме того, некоторые растворенные в воде вещества могут проявлять химическую агрессивность к полимерам, из которых производятся полупроницаемые мембраны, что приводит к их быстрому износу и разрушению.
Чтобы предотвратить такие негативные воздействия в устройствах обратного осмоса, в обязательном порядке, устанавливаются префильтры.
Чаще всего, эти системы фильтрации оснащаются фильтрами тонкой очистки от механических примесей и угольными сорбирующими фильтрами, которые, эффективно удаляют такие агрессивные химические вещества, как соединения хлора и органические растворители.
Количество ступеней префильтра и типы фильтрующих элементов выбираются из условий требуемой степени очистки воды перед подачей на мембрану и ее химического состава.
В пространстве перед мембраной происходит постепенное накопление различных примесей, что может приводить к засорению поверхности и снижению эффективности работы осмотического фильтра.
Для их удаления в устройствах предусматривают узлы для создания потока жидкости вдоль мембраны.
Степень очистки, которую обеспечивает построенная по такой схеме система обратного осмоса, превосходит показатели любых фильтров, в том числе, и комбинированных, содержащих механические, угольные сорбционные и ионно-обменные фильтры.
Она, практически, полностью удаляет из воды:
- тяжелые металлы,
- радионуклиды и другие канцерогены,
- активные химические вещества,
- биологические примеси,
- опасные вирусы.
Полезна ли очищенная таким способом вода
В обществе и научных кругах бытуют две точки зрения о том, насколько полезна вода, очищенная с использованием обратного осмоса, для человеческого организма.
- Сторонники первой, утверждают, что вода в человеческом организме выполнят только роль растворителя, и, соответственно, чем она чище, тем лучше.
- Их оппоненты придерживаются мнения, что поступающая в организм человека вода несет вред от обратного осмоса.
Жидкость должна, в обязательном порядке, содержать различные микроэлементы, обеспечивающие здоровье человека.
И те и другие, используют множество аргументов, однако, доказательств абсолютной правоты одной из сторон специалистами, пока не найдено.
В качестве же доводов в пользу использования очищенной способом обратного осмоса воды можно привести следующие:
- содержание минеральных веществ в воде далеко от тех норм, которые необходимы для жизнедеятельности человека, львиную их долю он получает с пищей;
- далеко не всегда минеральные вещества в воде находятся в форме, которая усваивается организмом;
- очищенная таким образом вода обладает отличными экстрагирующими свойствами, что позволяет при ее использовании получать полезную и вкусную пищу;
- чистая вода не вызывает аллергических реакций;
- в результате употребления чистой воды, невозможно накопление в организме вредных веществ.
Именно, эти достоинства обусловили широкое применение установок обратного осмоса для некоторых отраслей промышленности.
Сферы применения
Наиболее массово, очистка воды обратным осмосом применяется для пищевой промышленности.
Потребность ее в чистой воде велика – приготовление соков и напитков из концентратов, нормализованного (полученного из порошка) молока, производство бутилированной питьевой воды, практически, повсеместно используют эти технологии.
Применяется эта вода в:
- медицине и фармацевтике,
- химической и электронной промышленности,
- производстве парфюмерии.
Одним из крупнейших потребителей стали предприятия теплоэнергетики.
Теплоноситель требует очистки от солей жесткости, соединений железа и кремния.
В настоящее время для этих целей широко применяются установки деионизации с йонно-обменными смолами, для регенерации которых, требуется массовое применение активной химии (щелочей и кислот).
Это повышает опасность производства и оказывает разрушающее влияние на окружающую среду.
Как выбрать бытовой фильтр
Производители систем очистки выпускают и бытовые фильтры для воды, использующие явление обратного осмоса.
При его покупке, следует обращать внимание на несколько факторов:
- качество мембраны;
- производительность, наличие накопительного бака -гидроаккумулятора (какой лучше — написано здесь) для очищенной воды, комплектация насосами и другие нюансы конструкции;
- степень очистки воды префильтрами, качество их фильтрующих элементов и периодичность их обслуживания или замены;
- удобство монтажа устройства и его эксплуатации (размеры сантехнических люков);
- наличие гарантии и сервисных служб, осуществляющих гарантийный ремонт, послегарантийное обслуживание и поставку комплектующих.
[note]Технологии очистки воды, достаточно, затратны. Установки обратного осмоса помогают, в значительной мере, исправить ситуацию с плохим качеством питьевой жидкости .[/note]
Принцип работы системы водоподготовки с обратным осмосом можете посмотреть в предлагаемом видео.
