Мембранные технологии очистки воды
Классические фильтры для воды не дают 100% гарантии чистоты. Они пропускают жидкость через сетчатые материалы, уголь и другие наполнители, в зависимости от модели удаляют около 70-80% примесей. К таким фильтрам относятся кувшины и проточники с 1-2 картриджами. Они частично удаляют загрязнения, производят воду, по качеству проигрывающую хорошей бутилированной, например, обычной магазинной или в 19-литровых емкостях для кулеров.
Мембранные фильтры для очистки воды имеют принцип работы, отличный от классических. Он позволяет удалить большинство загрязнений и максимально приблизить качество жидкости к дистиллированной. В основе их технологии — специальная мембрана из композитного материала с мельчайшими порами от 0,1 микрометра или 0,0001 миллиметра.
Самые простые мембранные фильтры — прямые проточные. Они имеют простой принцип работы «сито»: вода проходит через поры, все загрязнения остаются в них. В зависимости от качества фильтрации, выделяют три типа этой технологии мембранной очистки воды:
- Нанофильтрация. Размер пор — от 1 до 10 нанометров или не более 0,00001 миллиметра. Давление воды может достигать 19-20 атмосфер. Технология используется для тонкой очистки воды в различных сферах промышленности: химия, косметика, производство эфирных масел, нефтепереработка.
- Ультрафильтрация. Размер пор — от 0,01 до 0,001 микрометра, давление — от 1,4 до 7,4 атмосфер, стандартное для городского водопровода. Оптимальный вариант мембранного фильтра для очистки воды в квартире, например, atoll U-31 STD.
- Микрофильтрация. Размер пор мембраны — от 0,1 до 10 микрометров. Технология активно используется в различных сферах — для очистки воды, стерилизации напитков и молочных продуктов, в нефтепереработке. Микрофильтрацию также устанавливают на втором уровне фильтрации сточных вод.
Мембрана для прямого проточного фильтра может иметь поперечную или тупиковую форму. В первом случае она проходит вдоль по трубке и очищенная жидкость попадает через поры, во втором — она задерживается в стенке из пор:
Как работает мембранный фильтр для очистки воды с поперечной мембраной.
Схема работы мембранного фильтра для очистки воды с тупиковой мембраной.
Прямая мембранная очистка воды имеет плюсы и минусы. Она регулярно требует замены фильтрующего элемента, засоряемого примесями. Также перед подачей потока на мембрану, ему нужно пройти через фильтр грубой очистки воды — он устранит крупные загрязнения. Например, в atoll U-31 STD эту функцию выполняют механический и угольный картриджи.
Среди преимуществ прямой системы очистки воды с мембранным фильтром:
- Скорость. Вода очищается быстро, подается под хорошим напором. Это особенно актуально при выборе фильтра для дома.
- Эффективность. Мембранная технология удаляет 99% примесей, избавляет воду от различных инфекций и вирусов.
Осмос — это более современная и эффективная технология мембранной очистки воды по сравнению с прямой фильтрацией. Он бывает двух типов: прямой (FO — forward osmosis) и обратный (RO — reverse osmosis). Второй наиболее распространен и использует следующий принцип работы:
- Вода под давлением поступает к обратноосмотической мембране. Размер ее пор — 0,0001 микрон. Такая мембрана пропускает через себя только молекулы воды и кислорода.
- Попав на мембрану, молекулы водорода и кислорода (Н20) проходят через нее, образуя пермеат (чистую воду). Все оставшаяся жидкость с загрязнениями смывается в дренаж и называется рассолом.
Технология обратного осмоса используется в различных сферах. Она удаляет до 99,99% примесей и приближает качество воды к дистиллированной. Это позволяет подготовить ее для различных производств (пищевых, косметических и других), использовать на установках для опреснения. Мембранный фильтр для очистки питьевой воды на основе обратного осмоса — это лучший выбор для частного дома или квартиры.
Промышленная система очистки воды с мембранным фильтром обратноосмотического типа.
Бытовой обратноосмотический фильтр, установленный под мойкой в частном доме.
Тонкопористая мембрана обратного осмоса может быстро засориться. Аналогично прямой технологии, требуется предварительная обработка жидкости от загрязнений. Она позволяет устранить крупные примеси и продлить срок службы мембран. Например, для очистки воды из скважины в частном доме рекомендуется установить систему водоподготовки или картриджный магистральный фильтр.
Прямой осмос (FO) — это менее распространенная технология. В отличие от обратного, она позволяет очищать жидкость без внешнего источника давления, применяет естественный природный эффект:
- Корпус прямого осмоса разделяется мембраной на две половины.
- В обеих его частях находится неочищенная вода. В одну из половин засыпается специальный раствор, не способный пройти через мембрану. Например, для опреснения используют карбонат аммония. Он формирует инертный раствор.
- По принципу осмотического давления вода начинает проникать в инертный раствор. Простыми словами — он более густой, жидкость стремится уравнять давление в обеих половинах корпуса.
- Проходя через мембрану, ранее неочищенная вода лишается соли или других загрязнений.
- Очищенную воду обрабатывают от добавленного вещества. Например, карбонат аммония улетучивается при нагреве до +80 градусов.
Прямой осмос уменьшает энергетические затраты, используется при опреснении воды. В быту эта технология не применяется, аналогично электродиализу — еще одному способу мембранной очистки воды. Его принцип работы основан на заряде ионов примесей в воде и выглядит следующим образом:
Потоки воды разделяются полупроницаемыми мембранами катодного (заряд -) и анодного (заряд +) типа, по краям расположены катод и анод, к которым стремятся ионы примесей.
Основные способы мембранной очистки воды — это прямая ультрафильтрация и обратный осмос. Они используются в производственных и бытовых целях, удаляют максимальное количество примесей при сравнительно небольших затратах. Подбирая мембранный фильтр для дома и определяясь с конкретной моделью, вы можете обратиться за консультацией к специалистам ATOLL. Для этого позвоните по телефону +7 (495) 660-98-04.