Качество питьевой воды далеко не всегда удовлетворяет потребителей. Для дополнительной или основной очистки воды используются разные установки. Модели на базе обратного осмоса – наиболее эффективны.
Что собой представляет обратный осмос
Осмос – физическое явление, при котором растворы проходят через полупроницаемую мембрану, перенося часть растворенных частиц и оставляя часть на мембране. В природе на таких принципах работают все живые клетки. Оболочка клетки – полупроницаемая мембрана, через которую внутрь попадает вода с питательными веществами. Та же мембрана не дает выйти из клетки крупным органическим молекулам.
Системы очистки воды предполагают такой же принцип действия: прохождение воды сквозь мембрану. Роль последней выполняет фильтр. Работают они по принципу прямого осмоса и обратного.
Понятие прямого и обратного осмоса
Прямой осмос протекает без приложения усилий и действует по принципу выравнивания концентраций. Прямоточная установка состоит из двух отделений, которые разделяют фильтром – полупроницаемой мембраной, способной пропускать только частицы определенного размера – воды, например. В одно из отделений заливают загрязненную жидкость, в другое – концентрированный раствор, который служит очистителем. Так как концентрация в нем выше, за счет разницы в осмотическом давлении обоих жидкостей раствор очистителя втягивает в себя молекулы воды из грязной жидкости. Процесс длится до тех пор, пока концентрация в растворах не выравнивается.
На первый взгляд очистка не происходит: ведь вода попадает не в отдельную емкость, а в сосуд с концентрированным очистителем. Но если в качестве последнего использовать легко разлагающееся вещество, наподобие карбоната аммония, очистка происходит. После прогрева карбонат разлагается и легко удаляется в воздух.
Более эффективны установки обратного осмоса. Здесь все происходит наоборот. Очистителем служит чистая вода, а концентрированным раствором – грязная. На сосуд накладывают давление, превосходящее разницу в осмотических давлениях обоих растворов. Благодаря этому осмос идет в обратном направлении: молекулы воды проходят сквозь фильтр из концентрированного раствора – грязной воды, в неконцентрированный – в чистую жидкость.
Обратноосмотическая мембрана
Мембрана обратного осмоса – многоэлементная система. Состоит из питающего слоя, свернутого по спирали в рулон, полупроницаемой полимерной пленки и водосборного слоя. Пермеат – первичная жидкость, просачивается сквозь пленку и собирается водосборным слоем. Он тоже свернут в спираль, вода стекает по спирали в водосборную трубку. Концентрат остается на другом торце мембраны, откуда после прекращения очистки сливается в дренаж.
Механизм очистки не похож на работу абсорбционного фильтра. В мембране нет пор. Диффузия молекул через мембрану сходна с передачей электронов в металлическом проводнике.
Обратный осмос занимает немало времени. Ускорять «продавливание» молекул нельзя. Поэтому такое устройство оснащают довольно большим накопительным баком, чтобы создать запас чистой воды.
Сфера применения
Установки обратного осмоса изначально имели промышленное значение. Но более простые и менее объемные модели стали применяться и для бытовых нужд.
Основные области использования фильтров:
- Опреснение морской воды – установка промышленная. В опреснителе необходимо поддерживать высокое давление, чтобы превысить осмотическое – в 10–12 атм. Мембраны в устройствах задерживают ионы натрия и высокомолекулярные загрязнители, но пропускают растворенные газы наподобие хлора, кислорода, углекислого газа. Для питья такая вода не годится, так как при очистке удаляет соли, которые жизненно необходимы человеку. Для технических нужд жидкость используют сразу же. Такой же вариант подходит для умягчения воды: здесь с помощью фильтрации удаляются жесткие соли.
- Пищевая промышленность – осмос используется для повышения концентрации пищевых жидкостей, например, при изготовлении фруктового сока. Отгонять лишнюю воду с помощью термических установок дороже. Кроме того, термическая обработка снижает количество витаминов, а при обратном осмосе они сохраняются.
- Очистка сточных вод – обратный осмос используется в установках, способных выгонять чистую питьевую воду. Лидером по использованию таких технологий выступает Сингапур. Его система очистки воды в 2012 году завоевала высшую оценку ВОЗ. Сточные воды после процедуры используются как питьевая вода.
- Медицина – фильтры применяют, когда необходим получить стерильную воду. Устройство избавляет жидкость от микропримесей и от большей части микробов и вирусов размером от 20 до 500 нм. Фильтр, например, задерживает вирусы гепатита и бактерии холеры.
- Бытовые очистители – упрощенные агрегаты, предназначенные для очистки водопроводной воды. Установка обязательно включает фильтр грубой очистки, так как здесь жидкость нужно освободить от песка, частиц ржавчины и железа.
В промышленности установки обратного осмоса применяются в таких же случаях: когда необходимо получить максимально чистую воду.
Виды систем
Система обратного осмоса используется как в быту, так и в промышленных установках. Принципиальное отличие между ними – производительность. Но есть другие особенности.
Промышленная
Обратный осмос – технология дорогостоящая. Использование оправдано большой потребностью в эффективном очищении и концентрировании. Производительность установки может достигать 50000 л в час. Учитывая, что осмос – процесс не быстрый, обусловлено это только огромной площадью используемых фильтров.
Специфика промышленных агрегатов связана с назначением. Установки по опреснению воды предназначены для устранения примесей, и снижения концентрации солей, особенно натриевых. В пищевой промышленности задача осмоса – концентрирование питательных веществ. Так концентрируют спирты, очищают жиры, делает сгущенное молоко.
Бытовая
Производительность бытовой установки намного ниже – от 8 л в сутки. Учитывая, что человеку за 24 часа нужно 3 л чистой воды, это кажется недостаточным. Но если установка включает накопительный бак, система с легкостью обеспечивает водой семью из 3 человек.
Бытовая установка включает 3 фильтр-колбы. Вода из водопровода сначала попадает на механический фильтр. Здесь удаляется песок, тяжелые частицы, наподобие железа. Затем жидкость подается на фильтр тонкой очистки, где протекает осмос. 3 фильтр – угольный, очищает от остатков ингибиторов.
Система включает насос, так как для обратного осмоса нужно поддерживать давление. Чтобы контролировать качество воды, в агрегат встраивают проточные измерители pH и определители содержания солей. Концентратор и пермеат контролируют расходомеры.
Фильтры обратного осмоса, как и механические, необходимо периодически очищать. Используют для этого специальные химические средства.
Как выбрать модель для дома и квартиры
Эффективность работы системы обратного осмоса зависит от многих факторов. Бытовая установка не слишком производительна, поэтому при выборе ориентируются на другие параметры.
Для начала определяются с размером установки и производительностью, потом изучают характеристики Число ступеней очистки – от 3 до 9.
- Материалы и количество предфильтров – проверяют это так: откручивают колбы и нюхают. Качественный пластик не имеет запаха. Корпус должен быть белым или матовым. У прозрачной стенки слишком тонкие, они могут не выдержать давления.
- Уплотнители – на колбах и соединительных элементах должны быть уплотнители, на колбах – двойные.
- Производительность мембраны – на семью из 4 человек даже при наличии накопительного бака нужен фильтр, дающий больше 10 л в сутки.
- Ресурс мембраны и картриджей определяет, насколько быстро придется заменять фильтры и очищать.
- Тип колбы – колбу-наполнитель или блочный картридж легок заменять и очищать. Однако более эффективной считается колба, установленная в стакан. Заменить ее сложнее.
- Размеры установки – располагают ее под мойкой и для большого агрегата здесь не всегда найдется место.
- Материал накопительного бака и крепежа.
- Производитель – известный бренд означает не только более высокую стоимость, но и более высокое качество очищения, продолжительность работы без замены, простоту очистки.
- Функционал – установка может дополняться несколькими вентилями, кранами для вывода в мойку. Полезное приспособление – минерализатор воды. Он обогащает очищенную воду необходимыми минеральными солями.
Это сказки про вред чистой воды.
Необходимые вещества с избытком попадают в пищеварительную систему через обычное питание.
Тут уже стоит говорить о качестве принимаемой пищи.