Обратно осмотическая фильтрация воды. Что такое осмосная вода? Как выбрать подходящую модель

Качество водопроводной воды в большинстве случаев оставляет желать лучшего – в ней можно найти и минеральные вещества, и органические примеси, и вредные микроорганизмы, вызывающие развитие опасных инфекционных заболеваний. Именно поэтому в том виде, в котором есть, водопроводную воду употреблять нельзя. Среди всех специализированных фильтров, представленных на рынке, особого внимания заслуживает обратный осмос для очистки воды. Эти системы перспективные, надежные и обеспечивают высокое качество очистки. Подробнее об их функциях и характеристиках – далее.

Осмос – это явление, которое лежит в основе обмена веществ живых организмов. Осмос подразумевает поступление питательных веществ в клетки организма человека с последующим выведением метаболитов. Нормальное течение данных процессов возможно благодаря наличию полупроницаемой мембраны, пропускающей только молекулы воды. Движущая сила – осмотическое давление.

Об обратном осмосе говорят тогда, когда на концентрированный раствор оказывается воздействие внешним давлением. При этом величина этого давления должна превышать показатели осмотического. Молекулы воды перемещаются в обратном направлении – от более концентрированного состава к менее концентрированному. В итоге повышенное давление, показатель которого выше показателя осмотического, заставляет молекулы воды диффундировать уже в обратном направлении.

Обратный осмос для очистки воды – что это такое? Принцип работы

Очистка воды обратным осмосом состоит из ряда последовательных процессов:

1. Предочистка.
2. Прохождение жидкости через мембрану.
3. Накопление уже отфильтрованной воды.
4. Финишная очистка.
5. Осуществление разлива воды через кран.

Фильтры обратного осмоса: особенности работы и нюансы выбора

Чтобы система обратного осмоса очищала максимально качественно, к ее выбору нужно подходить с умом. Ориентируйтесь на следующие факторы:

1. Давление в системе – от него зависит и оптимальная комплектность фильтра. Если давление прыгает, дополнительно купите насос. При стабильных показателях применение нагнетателя не обязательно. В системе отмечаются амплитудные колебания? Установите регулятор давления для защиты от гидроударов. Учтите, что при низком давлении в системе ресурс мембраны снижается, фильтры предварительной очистки раньше времени выходят из строя, а бак заполняется водой не полностью, отмечается перерасход воды.
2. Качество материалов – от типа и уровня первичного сырья, используемого для изготовления системы, зависит долговечность установки и степень очистки жидкости. Пластиковый корпус не должен иметь выраженный запах и/или пористые стенки. Если бактериальный состав материалов впитывается, поверхность начнет закисать. Некачественный пластик имеет низкую плотность, подвержен образованию трещин и сколов. Как понять, хорошая перед вами установка или нет? Самый верный способ – заказывать оборудование проверенных производителей, которые не позволяют себе применение некачественного пластика.
3. Качество фитингов – от этого показателя, а также правильности соединения рабочих элементов, зависит бесперебойное функционирование системы.
4. Мембрана – хорошая, она является гарантией глубокой очистки воды. В продаже есть устройства как с очень дорогими мембранами, так и доступными по цене элементами. Самые дешевые мембраны китайские, но ресурс они имеют ниже среднего (их хватит максимум на 2 года, и то при стабильном давлении в водопроводной системе).
5. Число ступеней фильтрации – стандартно их пять (три предфильтра, обратный осмос, постфильтр). Возможна дополнительная комплектация картриджами – чем их больше, тем выше качество очистки и дороже сама система.

Эффективная очистка воды: преимущества системы обратного осмоса

Системы обратного осмоса позволяют получать воду высокой степени очистки, но на этом их преимущества не заканчиваются:

1. Универсальность – обратный осмос подходит как для водопроводной, так и для скважинной воды.
2. Неприхотливость в эксплуатации – ухаживать за мембраной просто, химические реагенты при этом использовать не требуется.
3. Экологичность – системы обратного осмоса безопасны для среды и здоровья человека.
4. Долговечность – стандартного фильтра для семьи из четырех человек хватит на год.
5. Удобство – накопительный бак при отключении водоснабжения приходится как нельзя кстати.

Трубопроводная обвязка, арматура изготавливается из материалов, стойких коррозии. Работа систем полностью автоматизирована, устанавливать их можно горизонтально и вертикально. Чтобы продлить срок службы оборудования, своевременно заменяйте картриджи.

Есть ли у рассматриваемых систем недостатки? Да, так они быстро засоряются сульфатами, карбонатами, диоксидами, что негативным образом влияет на работу системы в целом. Без предварительной очистки система обратного осмоса работать не будет, а если будет, то недолго. Процесс очистки получается не быстрым и зависит от температуры воды, причем для горячей обратный осмос не подходит. Время заполнения бака водой достаточно продолжительное, при том ресурсы расходуются довольно расточительно – в канализацию попадает около 75% жидкости (которая не проходит через фильтр или не очищается). То есть потребитель получает очень хорошо очищенную воду, но сам процесс ее фильтрации занимает много времени, кроме того, около 75% жидкости сливается в канализацию. Летучие органические соединения осмос не улавливает, может пропускать гербициды и инсектициды. Некоторые противники данного способа фильтрации утверждают, что очищенная вода получается мертвой, но это вопрос спорный, тем более, вы всегда можете использовать минерализатор (он насытит жидкость питательными веществами и полезными для здоровья микроэлементами).

Как работает фильтры обратного осмоса и показатели его неисправности

Фильтр имеет ограниченный срок службы и при неблагоприятных условиях эксплуатации выходит из строя раньше времени. Принимать меры следует, если:

• есть перерасход воды;
• фильтры предочистки загрязняются быстрее, чем нужно;
• накопительный бак воду не выдает;
• некорректно работает насос.

Куда обратиться за помощью? Или в специализированный сервис, или в магазин, где вы совершали покупку. Системы являются ремонтопригодными – устранить можно практически любую неисправность.

Обратный осмос с точки зрения официальной науки

В последние годы ученые стали все чаще говорить о том, что человеку в принципе без разницы, какую воду пить – с высоким или, наоборот, низким содержанием солей. Почему? Потому что организм человека может поддерживать нормальный водно-солевой баланс самостоятельно. Если в воде мало кальция, это еще не повод отказываться от ее употребления. Ведь вы можете купить минерализатор или включить в рацион продукты, богатые данным микроэлементом.

Системы обратного осмоса для очистки воды в частном доме

Обустройство системы обратного осмоса в частном доме – дорогое удовольствие. Она состоит из:

• Фильтров предварительной очистки воды.
• Фильтра с обратноосмотической мембраной, колбами.
• Накопительной емкости минимум на три кубометра.

Очистка воды на потоке не производится, поэтому емкость нужна, причем довольно большая. Одновременно подавать и очищать воду нельзя из-за высокого мембранного сопротивления.

Фильтры обратного осмоса в частных домах устанавливают редко, именно потому, что это очень дорого. Чаще всего систему используют для подготовки питьевой воды, а для бытовых нужд берут неочищенную воду из скважины либо фильтруют ее другими способами.

Вода после обратного осмоса: пить нельзя вылить

Обратный осмос – отличный выбор для тех людей, которые хотят употреблять в пищу идеально чистую воду. Стоят устройства дорого, но при условии выбора качественных систем вложения всегда окупаются. Однозначного мнения о качестве полученной путем обратного осмоса воды нет – одни исследователи говорят, что она живая, другие, что мертвая, третьи, что идеально очищенная, а четвертые, что такая жидкость содержит опасные для здоровья соединения. И все-таки, вода, полученная в результате данного способа очистки, является максимально качественной и пригодна для питья.

Цугунов Антон Валерьевич

Время на чтение: 5 минут

Обратный осмос – это именно та технология, которая защитит вас от вредного воздействия свинца, тяжелых металлов, хлора, химических примесей, пестицидов, патогенов, бактерий, вирусов, и даже радиоактивных материалов. Предлагаем вам познакомиться с принципами ее работы и проверить правдивость распространенных мифов о ней.

Опасность водопроводной воды

Чистая вода – одна из важнейших потребностей нашего тела. Это печальный факт, ведь у современного человека доступ к ней практически отсутствует, особенно если речь идет о промышленно развитых регионах. Данная проблема возведена в разряд глобальных. Данные многочисленных исследований гласят, что ни водопроводная, ни колодезная вода ныне не пригодны для питья из-за их сильнейшего загрязнения, отравлены реки, озера, скважины.

Конечно, загрязняющие вещества находятся не на том уровне, который способен вызвать отравление или другие побочные эффекты мгновенно. Однако, накапливаясь, с течением времени они могут привести к развитию серьезных заболеваний. Даже химические соединения, используемые в городских водопроводных системах, такие как хлор и фтор, токсичны.

Единственный выход, позволяющий обезопасить себя и близких – очистка воды. Обратный осмос считается одним из наиболее эффективных и удобных на текущий момент способов это сделать. Фильтрация осуществляется за счет пропуска жидкости через полупроницаемую мембрану, толщина ячеек которой составляет 0,0001 микрон (примерно 0,00001 мм).

Используется данная технология при создании бутилированной и опреснения морской воды. А в последние десятилетия появились , установить которые в свои квартиры решается все большее количество людей. В пользу данного метода фильтрации говорят компактные размеры, умеренная цена и отменное качество очистки. Все это делает такие приборы просто незаменимыми в условиях городских квартир. Предлагаем разобраться с тем, как работает система обратного осмоса .

Обратноосмотические мифы

Вокруг системы обратного осмоса витает множество мифов.

Миф № 1

Обратный осмос вымывает необходимые нашему организму минералы.

Несомненно, водопроводная вода содержит небольшое количество минералов, но их доля настолько мала, что просто не способна оказать какое-либо влияние на состояние здоровья. К примеру, в стакане апельсинового сока их больше, чем в целой ванне неочищенной жидкости. Наоборот, она содержит лишь неорганические соединения, не перевариваемые организмом, а также тяжелые металлы, многие из которых токсичны или даже радиоактивны. В то время как он предпочитает органические минералы и микроэлементы, получить которые можно лишь из ежедневного сбалансированного питания. Обратный осмос удаляет неорганические минералы, металлы и многое другое, чтобы предоставить вам чистейшую, здоровую и природную питьевую воду.

Миф № 2

Большое количество сточных вод.

Да, на основе принципа обратного осмоса образуется некоторое количество промывочных вод, используемых для очистки и промывки мембраны от отфильтрованных ею загрязняющих веществ. Этот сложный процесс позволяет не менять дорогостоящую мембрану по несколько лет. Также он держит всю систему в чистоте, поскольку большинство вредных примесей сливаются в канализацию, а не находятся в ловушке внутри корпуса фильтра. При этом сточная вода является достаточно чистой, может быть собрана и использована для полива растений, бытовых очистительных мероприятий.

Миф № 3

Пяти- и десятимикронный фильтры предварительной очистки никому не нужны, ведь толщина мембраны меньше 1 микрона.

Дело в том, что мембрана весьма чувствительна к хлору, железу и органическим примесям. Во время механической очистки происходит сокращение их объемов до допустимых.

Миф № 4

Такая вода абсолютно безвкусная, неживая.

Что касается вкуса, то тут вопрос весьма спорный. Если ее сравнивать с водопроводной, имеющей яркий привкус хлорки, то вкуса у нее действительно нет. Если подразумевается колодезная, то она, как правило, обогащается пролегающими под поверхностью минералами и имеет тонкий металлический привкус. Специалисты же говорят, что фильтр, работающий по принципу обратного осмоса, придает жидкости вкус, схожий со вкусом талой ледниковой воды. Это происходит благодаря использованию на одной из стадий очистки угольного фильтра.

Приобретать или нет описываемую систему фильтрации для своей квартиры – исключительно ваше решение. Однако помните о том, что она существует уже более 60 лет, оставаясь все эти годы эффективным способом очистки, уменьшить популярность которого не в состоянии никакие мифы.

(голосов: 3 , средняя оценка: 5,00 из 5)

В современной водопроводной воде содержится много минеральных веществ, с которыми обычные фильтры не справляются. Это не выгодно с экономической точки зрения, да и просто невозможно технически воплотить.

Оптимальным решением этой проблемы является установка фильтров обратного осмоса для .

Первый был изобретен в 1748 году, но только в XIX веке его свойства были оценены по достоинству.

Технология обратного осмоса основывается на естественном явлении осмоса, встречающемся в природе. Все растения впитывают влагу с минеральными компонентами из почвы, и с помощью процесса обратного осмоса очищают воду от всех примесей и компонентов благодаря своей клеточной мембране.

На простом примере обратный осмос можно увидеть следующим образом. Берем емкость и разделяем ее полупропускной мембраной. Одну часть заливаем соляным раствором с высокой концентрацией солей, а другую – с меньшей.

Начинается постепенное выравнивание концентрации – молекулы воды перетекают из одной части в другую, пока соленость не станет одинаковой. Это процесс простого осмоса.

Обратный осмос произойдет, если увеличить давление на концентрированный раствор, тогда уровень самого раствора упадет, а концентрация соли увеличится.

Фото: прямой осмос
Фото: обратный осмос

Эта технология, перенесенная на современное оборудование, позволяет удалять из любой воды все виды примесей, очищая ее от 95 до 99,8 %.

Фильтры обратного осмоса устраняют такие виды загрязнений:

• механические;
• органические примеси, бактерии и вирусы;
• химические загрязнения, нитраты и нитриты;
• тяжелые металлы.

Проверить эффективность осмотической системы очень просто – очищенная вода после кипячения не оставляет накипи. Это полезно как для людей, так и для бытовых приборов, использующих воду. Они не засоряются и служат гораздо дольше.

После очистки воды в домашних условиях с помощью системы обратного осмоса, ее можно пить даже не кипятя, потому что фильтры задерживают все бактерии и вирусы. Вкус и запах воды после очистки становится другим благодаря специальному картриджу.

Преимуществами системы обратного осмоса есть:

• минимальный сброс воды в канализацию;
• высокий уровень очистки;
• небольшое рабочее давление;
• автоматизированная гидравлическая промывка;
• длительный срок службы мембраны.>

Принцип действия системы

Классическая система очистки воды в домашних условиях на основе обратного осмоса состоит из пяти этапов.

Ее принцип работы – пропускание через биологическую мембрану молекул воды и кислорода, предварительно очищенных от механических загрязнителей.

Поры мембраны настолько тоненькие, что задерживают все загрязнения на себе, которые потом смываются потоком воды в канализацию.

Для избегания попадания крупной грязи на стенки мембраны и ее забивания, первой ступенью в системе обратного осмоса идет механическая очистка воды.

Она проходит через фильтр, который представляет из себя набор картриджей, предназначенных для предварительной очистки:

• – задерживает крупные загрязнители (ржавчину, песок);
• угольный блок – очищает воду от фенола, нефтепродуктов, хлора и тяжелых металлов;
• фильтр тонкой очистки – конечная механическая доочистка воды, удаление примесей размером меньше 1 микрона.

Четвертым этапом очистки является непосредственная очистка обратноосмотической мембраной. Вода фильтруется через поры мембраны, которые настолько малы, что не пропускают другие примеси и бактерии.

После прохождения через фильтры и мембрану, вода накапливается в емкости. Она может быть пластиковой или металлической, но обязательно герметичной, разделенной резиновой мембраной.

С одной стороны от нее закачивается воздух, с другой – вода. При открытии крана вода выталкивается из бака и проходит через пятый этап очистки – угольный фильтр.

После него вода становится абсолютно чистой, с приятным вкусом и запахом, и готовой к использованию. Хорошая очистка занимает некоторое время, потому обратноосмотические фильтры имеют невысокую производительность.

Так же в систему можно установить дополнительные картриджи:

• минерализатор. Насыщает воду полезными минералами и солями, необходимыми человеку, повышает значение рН;
• ионизатор. Ионизирует воду, удаляет негативные ионы. Эта вода лучше усваивается, регулирует уровень рН в организме и очищает его от токсинов;
• биокерамический картридж. Восстанавливает природную структуру воды. Употребление такой воды способствует очищению организма, выводу токсинов и свободных радикалов;
• умягчающий картридж. Придает воде приятную мягкость.

В системе с дополнительным картриджем устанавливается сдвоенный кран – для простой очищенной и дополненной воды.

Как сделать своими руками

Чтобы закупить все составляющие для очистки воды в домашних условиях, в первую очередь необходимо знать давление воды в трубе. Для его измерения можно воспользоваться манометром давления воды.

Если оно больше 2,5 бара, то повысительный насос можно не покупать, а если нет – он просто необходим для нормальной фильтрации.

Лучше провести анализ воды, чтобы точно подобрать нужные фильтры. Можно купить стандартную систему из трех фильтров первой очистки, а можно, если вода позволяет, уменьшить их количество.

Сейчас есть даже такие фильтры, которые соединяют в себе свойства двух, а то и трех стандартных.

Сама мембрана крепится в корпусе над фильтрами специальными фитингами или хомутами.

Над ней крепится дополнительный фильтр, если такой необходим. Для удобства размещения эту конструкцию лучше прикрепить к ДСП или другой поверхности.

Так же необходим ограничитель потока – трубка с калиброванным отверстием и пластиковой вставкой, предназначенная для выброса воды в канализацию.

Поток рассчитывается в зависимости от производительности мембраны:

• для мембраны 50 галлонов — ограничитель потока 300;
• для мембраны 75 г — 450;
• для мембраны 100 г — 550.

Если нужно увеличить производительность системы, перед первыми фильтрами устанавливайте редуктор.

Контролировать давление можно манометром, если поставить его после редуктора или перед мембраной. Так же можно установить счетчик воды, для контроля ее расхода.

Все компоненты соединяются между собой в правильной последовательности пластиковыми трубками.

Герметизируют соединения с помощью ФУМ-ленты или пакли с герметиком. Стоит тщательно продумать монтаж системы и все необходимые компоненты для этого.

Материалы, которые можно использовать для сборки системы обратного осмоса:

• механические фильтры;
• мембрана;
• корпус для мембраны;
• дополнительный фильтр;
• накопительный бак;
• кран;
• редуктор;
• манометр давления воды;
• два тройника;
• вентиль шаровый;
• муфта переходная;
• несколько колен;
• дроссель;
• соединения «цанга-резьба»;
• хомут дренажный на шланг в канализацию;
• ограничитель потока;
• ФУМ-лента или пакля;
• насос;
• два метра не очень толстой трубы;
• доска для крепления фильтров.

Установка

Есть несколько вариантов установки системы обратного осмоса. Потому необходимо самостоятельно выбрать, какой из них вам нужен и больше всего подходит для очистки воды в домашних условиях.

Чаще всего систему обратного осмоса размещают под раковиной.

Систему можно монтировать горизонтально или вертикально. Если места под раковиной не хватает, накопительный бак можно установить в кухонном шкафу или на боку, на работу системы это не влияет.

Конечный выход очищенной воды подключают к отдельному крану, который устанавливается вблизи с раковиной. Но его можно подключить сразу к кофеварке или другому устройству.

Важно! Скрепленные фильтры с мембраной необходимо располагать так, чтоб потом к ним было легко подобраться для замены картриджей.

В трубу с холодной водой нужно врезать тройник для вывода воды в систему обратного осмоса.

Если есть необходимость в подкачивающей помпе, то ее нужно устанавливать перед мембраной обратного осмоса, но после фильтров предварительной очистки.

Это обеспечит долгую службу насоса, так как в него не попадает водопроводная грязь. Питается помпа от сети, потому необходимо тщательно изолировать все стыки, чтобы избежать протекания и дальнейшего замыкания.

Перепускной четырехвходовой клапан перекрывает подачу воды при заполнении бака. На один его вход подается вода после очистки механическими фильтрами, с другого эта вода поступает на осмос в мембрану.

Остальные разъемы подключаются в разрыв между мембраной и накопительным баком. При установке системы без накопительного бака, два разъема направлены в канализацию.

Чтобы установить кран питьевой воды на раковину, понадобятся фиксаторы труб и крепежные гайки. Если нет соответствующей дырки под кран, нужно ее вырезать с помощью сверла с алмазным напылением и дрели.

Важно! При установке фильтра необходимо смонтировать хомут на сточную трубу. Это лучше делать выше гидравлического затвора.

После установки промойте систему – спустите некоторую часть отфильтрованной воды. Для этого закройте вентиль в бак и держите кран открытым некоторое время. После этого закройте кран и откройте бак.

После его наполнения спустите всю воду в канализацию. Только теперь очищенная вода пригодна для питья. Примерные схемы подключения полной системы обратного осмоса:

Видео: установка фильтра обратного осмоса своими руками

Замена фильтров и уход за системой

Очень важно в системе очистки воды в домашних условиях следить за загрязнением фильтров и вовремя их заменять.

В зависимости от количества израсходованной воды (ее поможет определить счетчик), механические и угольные фильтры нужно менять раз в 3–6 месяцев.

Мембрана может прослужить от 1 до 5 лет. На ее прочность влияет качество и количество расходуемой воды, ее температура, состояние фильтров и т.д.

Определить, что нужно заменять мембрану, можно по таким сигналам:

• осадок в мембране;
• ухудшение качества воды;
• понижение давления.

Если несколько недель не пользоваться системой очистки, мембрану нужно продезинфицировать.

Чтобы заменить картридж на очистительных фильтрах, необходимо для начала перекрыть подачу воды из водопровода и бака-накопителя и открыть кран для сброса давления.

Под колбы постелите половую тряпку и открутите их. Грязные картриджи вытяните, помойте колбу и установите новые. Главное не перепутать картриджи в фильтрах. Резиновую прокладку на колбе рекомендуется смазать, а только потому плотно закручивать колбу.

Откройте подачу воды с водопровода и некоторое время спускайте воду с крана, для промывки картриджей. Только потом можно открывать кран бака-накопителя и пить воду.

Можно сказать с уверенностью, что качественная очистка воды в домашних условиях возможна благодаря системе обратного осмоса, которую с легкостью можно сделать своими руками.

Тем более ни одна из существующих систем не очистит так качественно воду от химикатов, бактерий, вирусов, радионуклидов, твердых частиц и т.д. Чистая вода – гарантия здоровья всей семьи на долгие годы.

› Метод обратного осмоса: принцип

— Почему процесс носит таков странное название — обратный осмос? Что такое осмос и почему он обратный?

— Осмос (от греч. osmos — толчок, давление) — процесс самопроизвольного переноса растворителя (преимущественно воды) через полупроницаемую перегородку (мембрану), разделяющую два раствора с разной концентрацией. Например, чистую воду и раствор солей. Если мембрана пропускает только воду и не пропускает растворенные вещества, то вода будет проходить через мембрану в направлении к более концентрированному раствору до тех пор, пока не наступит равновесие и не выровняется давление (или концентрация) по обе стороны мембраны. Давление, при котором наступает это равновесие, называется осмотическим давлением раствора.

Это давление зависит от природы растворенного вещества и его концентрации. Осмос играет очень важную роль в жизни животных и растительных организмов. Именно осмотическое давление в живых клетках придает растительным и животным тканям прочность и упругость. Давление крови у человека составляет 7,7 атм, а в клетках пустынных растений — более 100 атм. Благодаря осмосу растения могут всасывать воду и растворенные в ней питательные вещества. Чувство жажды у человека также вызвано изменением осмотического давления крови. По отношению к осмотическому давлению крови жидкости подразделяются на три типа: гипотонические, изотонические и гипертонические.

— Изотонический раствор — это что-то из области медицины?

— Гипотонические растворы имеют более низкое осмотическое давление , чем в крови (в них меньше содержание солей); изотонические — одинаковое давление; гипертонические — более высокое давление. Вот почему в сталелитейных цехах рабочим дают пить солоноватую воду для предотвращения обезвоживания организма, а спортсмены пьют специальные изотонические напитки для утоления жажды.

Процесс обратного осмоса заключается в фильтрации растворов через полупроницаемую мембрану под давлением, превышающем осмотическое, при этом через мембрану проходит преимущественно вода, а растворенные вещества остаются в растворе. Движущей силой этого процесса является разность приложенного и осмотического давлений.

— Расскажите немного об истории технологии обратного осмоса?

— Обратный осмос относится к мембранным процессам разделения компонентов растворов и суспензий, так как разделение происходит на полупроницаемой перегородке, называемой мембраной. Это обстоятельство коренным образом отличает обратный осмос от других методов очистки . Применение мембран для отделения одних компонентов раствора от других имеет очень давнюю историю, восходящую еще к Аристотелю, впервые обнаружившему, что морская вода
опресняется, если ее пропустить через стенки воскового сосуда. Изучение этого явления и других мембранных процессов началось гораздо позже, в начале XVIII века, когда Реомюр использовал для научных целей полупроницаемые мембраны природного происхождения.

Но до середины 20-х годов уходящего века все эти процессы имели сугубо теоретический интерес, не выходя за пределы лабораторий. В 1927 году немецкая фирма «Сарториус» получила первые образцы искусственных мембран. После Второй мировой войны американцы, используя немецкие наработки, наладили производство ацетатцеллюлозных и нитроцеллюлозных мембран. Лишь в конце 50-х — начале 60-х годов с началом широкого производства синтетических полимерных материалов появились первые научные работы, которые легли в основу промышленного применения обратного осмоса.

Первые промышленные обратноосмотические системы появились только в начале 70-х годов. Поэтому обратный осмос — сравнительно молодая технология по сравнению с тем же ионным обменом или адсорбцией на активированных углях. Тем не менее, метод обратного осмоса стал одним из самых экономичных, универсальных и надежных способов очистки воды, который позволяет снизить концентрацию коллоидных и растворенных компонентов на 96 — 99% и практически на 100% избавиться от микроорганизмов и вирусов. Так как качество водопроводной воды во всем мире после повального применения ДДТ значительно ухудшилось, возникла проблема эффективной очистки воды в бытовых условиях от разнообразных загрязнителей. Поэтому на основе промышленных схем и имевшихся бытовых картриджных систем очистки были разработаны недорогие, надежные и эффективные бытовые обратноосмотические системы.

— Пожалуйста, расскажите об устройстве этих систем подробнее.

— По сравнению с промышленными бытовые обратноосмотические системы устроены намного проще и компактнее. Размеры позволяют поместить их под стандартной кухонной мойкой. Для нормальной работы им достаточно давления водопроводной воды (3,5 — 4 атм). При давлении воды менее 2 — 2,5 атмосфер необходим повышающий давление насос. Бытовые обратноосмотические фильтры оснащены небольшим гидроаккумулятором, который устраняет неудобства, связанные с невысокой производительностью, а также автоматическим диафрагменным клапаном, отключающим систему при его заполнении.

Стандартная конфигурация бытовой системы включает в себя пятимикронный механический картридж, предохраняющий мембрану от загрязнения и повреждения механическими частицами, и угольный предфильтр, защищающий ее от разрушающего воздействия остаточного хлора. После предварительной очистки вода подается на мембрану. Та вода, которая прошла через мембрану, поступает в накопительный мембранный бак. А та, что не прошла, стекает в канализацию.

— Получается, что обратноосмотические системы сбрасывают часть воды. Почему не может быть отфильтрована вся вода?

— Первые лабораторные установки на плоских мембранах работали в режиме тупиковой фильтрации. Однако это приводит к концентрированию растворенных веществ у поверхности мембраны, что влечет за собой ухудшение производительности и качества очищенной воды. На поверхности мембраны происходит осаждение малорастворимых соединений (солей жесткости, железа, органических соединений), что, в конечном итоге, выводит мембрану из строя. Поэтому процесс обратного осмоса всегда проводят в режиме тангенциальной фильтрации (cross-flow): разделяемый поток движется в осевом направлении по межмембранным каналам рулонного модуля, а фильтрат — спиралеобразно по дренажному материалу и поступает в отводящую трубку. Концентрат выходит с другой стороны модуля и либо весь поступает на сброс, либо часть его возвращается обратно на вход системы. Соотношение потоков регулируется таким образом, чтобы избежать появления отложений на поверхности мембраны. Количество сбрасываемой воды обычно составляет 30-45%.

Вернемся к устройству системы. На выходе из бака стоит финишный угольный фильтр и ультрафиолетовый стерилизатор. Угольный фильтр используется для доочистки воды от низкомолекулярных органических соединений, которые могут проникнуть через обратноосмотическую мембрану или попасть в чистую воду из резиновой груши бака-накопителя, придавая воде неприятный запах и вкус.

— Если через мембрану не могут пройти микроорганизмы и вирусы, зачем ультрафиолетовый стерилизатор? Тем более на хлорированной воде?

— Да, обратноосмотическая мембрана является непреодолимым барьером для бактерий и вирусов, и вода после мембраны получается практически стерильная. Однако могут возникнуть ситуации, когда повреждается мембрана. К тому же замена картриджей осуществляется не в стерильных условиях. Возможно обратное заражение очищенной воды в накопительном баке через кран. Одним словом, вероятность всегда отлична от нуля. Поэтому наличие УФ-стерилизатора является гарантией качества очищенной воды.

Некоторые системы оснащаются мощным насосом, встроенными средствами контроля качества воды, а также в них может отсутствовать накопительная емкость, так как они имеют достаточно высокую производительность. Такое оборудование уже относится к классу высококачественной бытовой техники, оно очень удобно в эксплуатации, однако стоит на порядок дороже, чем вышеописанные системы. Добавлю также, что системы, компоненты которых имеют разборную конструкцию (например, мембранный корпус, накопительный бак, УФ-стерилизатор), более гибки и дешевы в эксплуатации.

— В беседе Вы постоянно упоминаете полупроницаемые мембраны. Почему они пропускают только воду? Что они собой представляют?

— Механизм обратного осмоса на сегодняшний день достоверно неизвестен. Обратноосмотическая мембрана со стороны рабочей поверхности имеет селективный слой, который и участвует в разделении. Этот слой имеет очень мелкие поры, соизмеримые по своим размерам с молекулами растворенных веществ. Согласно наиболее распространенной теории, на поверхности селективного слоя мембраны и в ее порах образуется слой связанной воды, которая сильно отличается по свойствам от обычной воды. Связанная вода обладает пониженной растворяющей способностью и образует своеобразный барьер для многих веществ, но не для обычной воды. Полупроницаемые мембраны являются важнейшей составной частью обратноосмотических систем и именно они определяют качество и количество очищенной воды.

Каждая мембрана имеет показатели: селективность (степень задержания) по тому или иному компоненту и производительность. Как правило, мембраны сами по себе в виде пленки используются только для производства мембранных модулей. Мембранные модули могут иметь разнообразную конструкцию, но в настоящее время наиболее распространены рулонные мембранные модули на основе обратноосмотических композитных тонкослойных (TF) мембран.

— Производители других питьевых систем утверждают, что пить такую обессоленную воду вредно для организма, поскольку в ней практически отсутствуют полезные минеральные вещества.

— Во-первых, растворенные минеральные вещества в тех количествах, в которых они содержатся в обычной воде, не обеспечивают потребности в них человеческого организма при нормальном водопотреблении.

Во-вторых, та форма, в которой они присутствуют в воде, плохо способствует их усвоению. Человеческий организм привык усваивать ионы и микроэлементы в том виде, в котором они присутствуют в растительной и животной пище, т. е. в виде органических комплексов.

В-третьих, пища обеспечивает поступление в организм более 90% всех минеральных веществ. Например, в молоке содержание кальция (иона, отвечающего за жесткость воды) в 40 раз превышает его содержание в воде московского водопровода. При этом молоко пить полезно, а вода с такой жесткостью неминуемо приведет к образованию камней в почках и отложению солей в суставах. Вишневый нектар (разбавленный сок) содержит железо в концентрации 4 мг/л, что более чем в 10 раз превышает допустимую норму для воды. Регулярное употребление воды с таким содержанием железа для печени вреднее алкоголя. Лучше съесть одно яблоко, чем выпить 5 литров жесткой и железистой воды. Для обеспечения необходимой потребности в минеральных веществах человек должен, прежде всего, иметь полноценное питание.

И, в-четвертых: много ли Вы пьете воды?

— Литр кофе в день.

— То-то и оно, что кофе. За счет своих высоких экстрактивных (извлекающих) свойств такая вода хорошо подходит для приготовления пищи, а также разнообразных напитков: кофе, чая, коктейлей (). Супы и борщи получаются более наваристыми и вкусными (), чай и кофе — более ароматными и насыщенными. При умывании такой водой исключается аллергическая реакция со стороны чувствительной кожи.

Эта вода часто используется в пищевой промышленности. Например, те же фруктовые соки в пакетах. Эти соки на Лианозовском или Останкинском заводе только разбавляются из концентрата. Или нормализованное молоко и молокопродукты, приготовленные из порошкового молока. Другие потребители чистой воды — предприятия по производству пива, прохладительных напитков, ликероводочных изделий, бутилированной столовой воды и многого другого.

— С пищевым производством все понятно. А где еще требуется обессоленная вода?

— Помимо пищевых производств обратноосмотические системы поставляют воду для медицины, микроэлектроники, фармацевтики, парфюмерии, химической промышленности и теплоэнергетики.

— В теплоэнергетике? А ионный обмен?

— Вода для паровых котлов должна иметь очень низкое содержание растворенных веществ, особенно таких, как соли жесткости, окись кремния, железо. Обратный осмос позволяет снизить содержание этих компонентов до требуемых величин. Действительно, традиционно в этой области применяются деионизаторы с регенерацией ионообменных смол растворами кислот и щелочей. Эти устройства при сопоставимой с обратноосмотическими системами стоимости имеют ряд существенных недостатков. Это и необходимость содержания реагентного хозяйства, и большой объем агрессивных кислотно-щелочных стоков, что предъявляет особые требования к дренажной системе. Затраты на расходные материалы (кислоты, щелочи) составляют зачастую немалые суммы. Для обеспечения непрерывной подачи очищенной воды необходимо дублирование оборудования, поскольку не допускается перерыв в работе.

Обратноосмотические системы практически лишены этих недостатков. Они способны работать 24 часа в сутки, более удобны в эксплуатации, требуют гораздо меньше расходных материалов (ингибиторы, моющие растворы), имеют неагрессивные сточные воды.

— Из Ваших слов получается, что обратный осмос позволяет решить все проблемы, связанные с очисткой воды. Так ли это на самом деле?

— И так, и не так. Принципиально на обратноосмотической установке возможно очистить воду любого качества. Однако от качества исходной воды будет зависеть производительность установки и ее ресурс. Например, если исходная вода очень жесткая или содержит большое количество железа или марганца, обратноосмотическая установка проработает на такой воде недолго и может выйти из строя. Потому что на поверхности рабочих колес насоса высокого давления и мембран образуются отложения, значительно снижающие производительность системы. Поэтому существует ряд требований к качеству исходной воды, при соблюдении которых обеспечивается большой срок эксплуатации без замены или промывки мембран.

Как правило, исходная вода проходит предварительную очистку. Состав системы предочистки определяется качеством исходной воды: при работе на хлорированной водопроводной воде устанавливают угольный фильтр. Подземные воды часто содержат железо и марганец, попадание которых в обратноосмотическую систему недопустимо. Для их задержания устанавливают обезжелезиватель. Иногда достаточно дозирующего насоса, который подает в исходную воду раствор ингибитора, препятствующего образованию отложений. Для предотвращения роста бактерий в стерильной воде устанавливают УФ-стерилизатор или озонатор. Поэтому обычно проблему получения чистой обессоленной воды решают комплексно, с привлечением других методов водоочистки.

— Существуют ли другие мембранные методы разделения, помимо обратного осмоса?

— Конечно: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, электродиализ, первапорация и многие другие. Но это тема для отдельного разговора.

Беседовал Кирилл Иванов

› › Метод обратного осмоса: принцип

Современные водоочистные системы, использующие принцип обратного осмоса, являются наиболее эффективными. Суть этого принципа состоит в применении мембранного фильтрующего элемента, способного убрать из воды все известные виды примесей. Более подробную информацию о возможностях использования принципа обратного осмоса можно получить, ознакомившись с нашей статьей.

Из этой статьи вы узнаете:

В чем заключается принцип работы обратного осмоса

Какую роль выполняет мембрана в процедуре очистки по принципу обратного осмоса

Почему некоторые фильтры обратного осмоса оснащены помпой

Как правильно установить фильтр обратного осмоса

Принцип работы обратного осмоса

Возможности полупроницаемых мембран отделять компоненты различных растворов были известны еще в Древней Греции. Уже в то время данную особенность использовали для опреснения воды из морей. Для этого создавали условия, при которых морская вода проходила сквозь стенки емкостей из воска.

Первые современные опреснительные установки, использующие принцип действия обратного осмоса, появились около 55 лет назад. Дальнейшие разработки в этой области привели к тому, что подобное оборудование стало применяться не только в промышленных, но и в бытовых целях. Современная бытовая система обратного осмоса, принцип работы которой основан на мембранной технологии, позволяет обеспечивать высочайший уровень очистки и получать экологически чистую питьевую воду. Характеристики очищенной таким способом воды сравнимы с водой, образующейся в результате таяния вековых ледников.

Новейшие фильтрационные устройства, использующие принцип обратного осмоса, могут подключаться непосредственно к водопроводной сети, при этом все отделенные примеси сразу отправляются в канализацию.

Принцип работы фильтра обратного осмоса, реализованный в системах водоочистки, предполагает следующую последовательность этапов:

Предварительная подготовка воды.

Прохождение предварительно очищенной воды через обратную мембрану.

Поступление очищенной воды в емкость-накопитель.

Финишная доочистка.

Подача чистой воды по отдельному крану.

Первый этап предочистки особенно значим. Наиболее дорогостоящим компонентом такой системы является мембрана обратного осмоса. Это сменная деталь, эксплуатационный срок которой зависит от степени загрязненности очищаемой воды. Принцип предварительной подготовки воды основан на использовании 3-х фильтрующих элементов. Вначале пятимикронный фильтр из полипропилена производит удаление песка, ржавчины и нерастворимых частиц, размер которых превышает 5 мк. После этого, с помощью угольного фильтрационного элемента вода очищается от хлористых соединений, углеводородов, пестицидов, тяжелых металлов и других элементов. На завершающем этапе водоподготовки работает механический фильтр, способный задерживать частички размером до 1 мк.

Второй этап предполагает очистку воды, основанную на принципе разных давлений. Очистка осуществляется в результате прохождения воды через мембрану или систему синтетических мембран с порами, размер которых не превышает 0,0001 мк. Через поры такого размера может проникать только молекула воды. Мембраны разделяют водный поток на две части:

очищенная вода, которая подается в накопитель;

плотный раствор, который сливается в канализацию.

Принцип действия фильтра обратного осмоса позволяет получать не только кристально чистую, но еще и вкусную воду. Это обусловлено способностью фильтра пропускать молекулы кислорода и других газообразных веществ, растворимых в воде и определяющих ее вкусовые характеристики.

Принцип работы системы обратного осмоса предполагает определенные временные затраты, а, следовательно, производительность таких установок весьма ограничена. Для изменения скорости, с которой молекулы воды проходят мембрану, необходимо менять давление потока воды, ее температуру, а также размер пор полупроницаемой мембраны. Современные бытовые фильтры обратного осмоса оснащают мембранами, позволяющими осуществлять фильтрацию 150-300 литров воды за 24 часа.

Третий этап – накопление воды в баке. Размер емкости у разных фильтров, работающих по принципу обратного осмоса, может быть от 4 до 12 л. При расходовании некоторого объема чистой воды из накопителя, система восполняет ее запасы. Баки для сбора чистой воды производят из эмалированной стали высокого качества. Для создания необходимого давления, обеспечивающего слив воды, накопители делят на две камеры с помощью мембраны из силикона. В одну из камер подается очищенная вода, а в другой находится сжатый воздух. Для регулировки давления в камере с воздухом присутствует специальный ниппель. В камере для чистой воды предусмотрено отверстие с резьбовым соединением для установки крана.

Четвертый этап – окончательная очистка через постфильтр. Обеспечивает полную очистку воды, которая уже может использоваться для питья.

Пятый этап – разлив через кран очищенной питьевой воды. Для разлива чистой воды используется отдельный кран, который может устанавливаться на кухонной мойке или врезаться в столешницу.

В качестве дополнительной комплектации фильтра обратного осмоса может выступать минерализирующий картридж, который восстанавливает природную формулу воды, добавляя в нее полезные минералы.

Минерализатор наполнит очищенную воду калием, магнием, натрием, кальцием и другими компонентами. Кальций нужен для работы сердца, для нервно-мышечной системы, для зубов и костей. Для нормального протекания около трехсот биохимических процессов в нашем организме необходимо наличие магния, который защищает от атеросклероза, почечных камней и раковых опухолей. Натрий отвечает за регуляцию pH в крови и т.д.

Система обратного осмоса использует биокерамические картриджи , которые восстанавливают естественный водный баланс. Они содержат капсулы из запеченной глины с турмалином (минерал, излучающий длинные волны в инфракрасном диапазоне). Излучение турмалина сходно с той частью солнечного излучения, которая передает энергию. Под его воздействием формируется правильная форма молекул Н2О. Такое излучение получило название «Far Infrared Radiation» – «Луч жизни». Чтобы эффективно использовать принцип работы обратного осмоса, фильтры для воды дополняют специальным блоком, активизирующим соматические клетки. Полученная после такой обработки вода улучшает кровообращение и стимулирует обмен веществ. Основные последствия обработки этими лучами заключаются в активации воды, поступающей в организм человека, расщеплении жиров, выводе токсинов, повышении качественного уровня деятельности ЦНС и понижении кислотности.

Принцип работы мембраны обратного осмоса

1. В зависимости от способа изготовления различают следующие мембраны для фильтров обратного осмоса:

Полимерные сплавы сухой, мокрой и сухо-мокрой формовки.

Полиэлектролитные комплексы.

Изготовленные по принципу выщелачивания полимеров.

Мембраны, поры которых образованы с использованием ядерных частиц.

2. В зависимости от принципа действия и особенностей материала мембраны бывают:

монолитными;

пористыми.

В отдельную группу выделяют мембраны, изготовленные по принципу асимметрии. У таких изделий поверхностные слои имеют более высокую плотность по сравнению с общей массой. Качественные параметры мембран обратного осмоса классифицируются по следующим критериям:

показатель проницаемости – объем водного раствора, который пропускает мембрана в определенный промежуток времени;

разделяющие характеристики;

удельный показатель производительности;

устойчивость к воздействию кислот и щелочей (определяет срок службы при опреснении воды по принципу обратного осмоса).

В разрезе устойчивости мембраны к кислой и щелочной средам следует отметить, что к работе в таких условиях совершенно не пригодны образцы из ацетатной целлюлозы. Наиболее надежными являются изделия, выполненные на основе полисульфата и полиамида.

При выборе мембран для фильтров, работающих по принципу обратного осмоса, особое внимание уделяется стабильности их характеристик, которая и определяет надежность работы фильтрационного оборудования.

Изменение характеристик мембран может происходить в результате скачков давления, температурных перепадов либо при критичной закупорке пор компонентами очищаемой воды. Засорение мембраны сопровождается образованием солевого слоя, замедляющего прохождение водного раствора. Кроме того, закупорка мембран может быть вызвана коррозионными процессами. Снижение качественных характеристик мембраны в конечном итоге приводит к выходу из строя фильтра обратного осмоса.

Системы обратного осмоса

На ионообменные характеристики мембран полупроницаемого вида влияет показатель pH. Он меняет размерные параметры коллоидных частиц, из которых состоит мембрана, путем их растворения или коагуляции. В конечном итоге это замедляет прохождение воды через фильтр, так как высокий уровень pH провоцирует формирование отложений (сульфатно-карбонатных) на поверхности мембраны. По этой причине оборудование, работающее на основе принципа обратного осмоса, редко используется для опреснения морской воды. Оно эффективно для растворов с меньшим содержанием солей. Оборудование обратного осмоса используется только для начальной обработки морской воды, а ее окончательная очистка выполняется фильтрами другого типа.

Принцип обратного осмоса с помпой

Для очистки воды с высоким содержанием вредных солей или в условиях, когда ее давление на входе менее 2,5 атм, необходима комплектация системы помпой. Принцип работы фильтра обратного осмоса с помпой состоит в увеличении напора воды, что приводит к повышению производительности фильтрационной станции. Это оборудование актуально для домов старой постройки, квартир на верхних этажах и так далее.

Насосы, используемые для комплектации таких фильтров, работают совершенно бесшумно и потребляют минимум электроэнергии. В комплектацию фильтра c помпой входит монтажный набор, автоматическая защита от работы без воды, блок питания 24В, датчик давления, крепежная пластина. Самым эффективным вариантом фильтра обратного осмоса является пятиступенчатая модель с помпой. Назначение ступеней таких моделей:

1-я ступень производит удаление механических частиц размером от 15 до 30 мк с помощью картриджа предварительной очистки из полипропилена;

2-я ступень удаляет из воды хлористые соединения и другие органические примеси с помощью картриджа GAC (активированный уголь в гранулах), улучшающего вкус воды;

3-я ступень выполняет доочистку от механических частиц, размер которых находится в пределах 1-5 мк, и хлористых соединений с помощью CBC-CarbonBlock картриджа (спрессованный активированный уголь);

4-я ступень выполняет очистку воды по принципу обратного осмоса;

5-я ступень осуществляет завершающий этап очистки с помощью угольного картриджа in line, в котором содержится активированный уголь в гранулах.

В комплект поставки 5-тиступенчатого фильтра обратного осмоса входит мембрана, картриджи, накопительный бак, кран для подачи очищенной воды, крепежная арматура и помпа. Управляется помпа с помощью датчиков включения/выключения при изменении давления в системе. Кроме того, в комплекте идет датчик аварийного отключения насоса без воды, а также датчик контроля наполнения емкости.

Установка обратного осмоса: принцип работы

Вам поможет более наглядно рассмотреть принцип работы обратного осмоса видео, которое демонстрирует особенности самостоятельной установки такой системы в домашних условиях:

В конце статьи, по традиции, пришло время подвести итоги. Мы рассказали вам, что такое системы обратного осмоса, описали принцип их работы. И теперь остановимся на том, где же купить эти самые системы водоочистки. Представляем вашему вниманию компанию Biokit, которая в режиме онлайн предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Кроме этого, специалисты компании Biokit готовы вам помочь:

Подключить систему осмоса самостоятельно.

Разобраться с процессом выбора фильтрующих материалов.

Устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников.

Подобрать сменные материалы.

Найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!