Что такое система обратного осмоса: обзор лучших моделей

Схема и принцип действия

В водопроводы наших домов зачастую поступает не отвечающая нормативным показателям вода из ржавых и обветшалых труб. Оптимальным вариантом сделать ее питьевой будет схема подключения обратноосмотической системы. Агрегат подсоединяется к водопроводу, удобно размещается под любой мойкой.

Принцип действия: на первом этапе в больших вертикальных колбах происходит предварительная очистка, при которой задерживаются крупные частицы ржавчины, земли, песка, различных кусочков. Устраняются нефтепродукты, хлор, фенол и другие частицы. На следующем этапе после прохождения струи через полупроницаемую пористую мембрану уничтожаются болезнетворные микроорганизмы.

После этого образуются два потока: кристально чистый, не требующий кипячения, готовый к использованию медленно поступает в специальный резервуар, а жидкость с примесями попадает в дренажную систему. После финишной очистки струя через специальный кран попадает в любую емкость: стакан, кувшин, банку, чайник.

Использование обратного осмоса

Уход за аквариумом, кроме эстетического удовольствия, создает и некоторые проблемы. Владельцы аквариумов не понаслышке знают, что каждому типу рыб нужно создать идеальные условия для жизни. В том числе и жидкость в водоеме нужно привести к приемлемому состоянию для комфортного пребывания в ней жителей. В этом поможет осмос, использование которого приведет водный раствор в состояние, близкое к оптимальному.

Осмосная вода проходит фильтрацию как в аквариумах с пресной водой, так и с морской. В пресноводных аквариумах использование системы фильтрации жидкости методом обратного осмоса не является обязательным, есть и другие более дешевые варианты. Но если вы разводите рыб и других существ, особо требовательных к жесткости воды, то как минимум один фильтр вам все же понадобится.

Для водоемов с морской водой, в которых содержатся особо капризные виды рыб или кораллы, приобретение обратного осмоса будет выгодным вложением. Так как система имеет довольно высокую цену, стоит задуматься, действительно ли она необходима. До покупки следует провести исследование воды, которой вы пользуетесь для наполнения аквариумов, и по результатам тестов принять решение. Перед применением системы фильтрации нужно запомнить несколько простых правил.

• Резкая смена качества воды в лучшую сторону может ввести обитателей аквариума в стрессовое состояние. Нужно учесть количество подменяемой жидкости.
• Полностью заполнять резервуар очищенной водой запрещено. В этой жидкости отсутствуют полезные вещества, которые требуются для комфортного пребывания питомцев в аквариуме.

Преимущества и недостатки использования технологии обратного осмоса

Преимущества мембранных фильтров (фильтров обратного осмоса):

• Главным преимуществом этого метода является безоговорочная высокая очистка воды.
• Универсальность – одновременная очистка воды от органических и неорганических загрязнителей.
• Обеззараживание – этот процесс позволяет очищать воду, в том числе, и от бактерий, вирусов и микробов.
• Технология обратного осмоса позволяет очищать воду на промышленных предприятиях в режиме замкнутого цикла.
• Селективность и проницаемость – эта методика обеспечивает высокую избирательность.
• Компактность оборудования использующего процесс обратного осмоса для фильтрации воды.
• Экологическая безопасность фильтров – отсутствие химических отходов процесса фильтрации.
• Стабильность в получении положительного результата фильтрации.

Недостатки мембранных фильтров (фильтров обратного осмоса):

• Высокая стоимость оборудования и его обслуживания.
• Для использования технологии обратного осмоса требуется давление.
• Вода после очистки методом обратного осмоса становится не только чистой, но и слабоминерализованной или как многие ее называют «неживой».
• Не способность очистить воду от летучей органики, хлора и тяжелой воды. Ради справедливости отметим, что современные фильтры используют дополнительные компоненты позволяющие очищать воду и от этих веществ.
• В системах обратного осмоса при производстве одного литра чистой воды загрязняется три.

Обратный осмос

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.

Применение

В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. В случае, если давление возрастает, поток воды через мембрану также возрастает.

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

Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.

В процессе очищения воды 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 систем обратного осмоса.

Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической мембраной. 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 . 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.

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.

Принципы работы обратного осмоса и нанофильтрации

Как работает обратный осмос

Явление осмоса можно увидеть, если в одну часть сосуда, разделенного полупроницаемой мембраной, налить чистую воду, а в другую — соленую. Термин «полупроницаемая» означает, что мембрана является проницаемой для одних частиц и непроницаемой для других. Если использовать мембрану проницаемую только для молекул воды, то она не будет пропускать через себя растворенные в воде соли. Спустя некоторое время можно будет заметить, что концентрации в обеих частях сосуда выравниваются. Таким образом происходит явление осмоса — чистая вода проходит через полупроницаемую мембрану в сторону концентрированного раствора и концентрации выравниваются. Это явление естественно, т. к. любая система стремится к равновесию.

Из рисунка видно, что в результате осмоса увеличивается высота столба жидкости в той части сосуда, где находился соленый концентрированный раствор. Высота будет увеличиваться до тех пор, пока давление столба жидкости (соляного раствора) не будет достаточно высоким, чтобы поток воды остановился. Прилагаемое давление, при котором поток воды через мембрану остановится, называется осмотическим давлением. Если к жидкости приложить ещё большее давление, поток воды через мембрану может развернуться в обратном направлении. На этом и основан термин «обратный осмос». В результате воздействия давления из соляного раствора через мембрану будет выходить только чистая вода, так как соли мембрана не пропускает.

Как работает нанофильтрация

Нанофильтрационная мембрана не является абсолютным барьером для растворенных солей. Степень пропускания солей может быть низкой или высокой в зависимости от типа соли и типа мембраны. Нанофильтрационные мембраны с низкой проницаемостью имеют почти такое же рабочее давление, что и обратный осмос. Нанофильтрационные мембраны с высокой проницаемостью работают при более низком давлении. На практике обратный осмос и нанофильтарция применяются с тангенциальным процессом фильтрации. С помощью насоса высокого давления исходная вода непрерывно подается в систему мембран при повышенном давлении. Внутри мембранной системы исходная вода разделяется на поток с низким содержанием солей — очищенный продукт, называемый пермеатом, и высококонцентрированный поток, называемый концентратом. Клапан регулирования потока, называемый клапаном концентрата, регулирует выход пермеата.