Что такое обратноосмотическая мембрана
По ту сторону чистоты: что может и чего не может обратноосмотическая мембрана
Обратноосмотическая вода — во всех смыслах иллюстрация дихотомии H2O / Примеси.
Мы в АКВАФОР привыкли, что мир делится на:
Поговорим о принципе работы мембраны, об отличии осмотической воды от дистиллята и электролита, а также о том, стоит ли искать в ней поры и варить в кислоте.
Сделано военными учеными для подводных лодок?
Если бы аббат догадался сжать пузырь с вином и «выдавить» из него лишнюю воду — мог бы заодно изобрести и обратноосмотический фильтр.
Позднее к исследованиям подключились естествоиспытатели, ботаники и физиологи, интересовавшиеся природными проявлениями осмоса, в частности, питанием растений и клеток человеческого организма. Отдельную ветку интересантов составили физики и химики, которых беспокоила задача “повторить процесс в промышленных масштабах” для обессоливания пресной воды и опреснения морской.
Принцип работы бытовой обратноосмотической мембраны
Сегодня обратноосмотическая мембрана — это тонкая полимерная пленка, нанесенная на инертную подложку, полностью проницаемую для воды. Важнейшим свойством мембраны является способность набухать — то есть вступать в реакцию с молекулами и связываться с ними. Этот процесс называется гидратацией. Другие растворенные в воде вещества не могут вступать в реакцию с материалом мембраны и когда к набухшей мембране прикладывается давление воды в водопроводе, только молекулы воды начинают просачиваться (выдавливаться) через мембрану.
При переходе воды через мембрану, концентрация растворенных веществ перед мембраной растет, и соответственно растет осмотическое давление.
Если осмотическое давление сравняется с давлением в системе, переход воды через мембрану прекратится. Чтобы этого не произошло, концентрат постоянно сбрасывается в дренаж.
Из чего производят современные мембраны?
В течение последних десятилетий материалы мембраны видоизменялись, из наиболее распространенных отметим:
— Полиацетатные
Целлюлоза. Старое поколение полупроницаемых мембран, которые пропускали до 50% нитратов. Наличие угольной предфильтрации в данном случае не помогает, ведь она также не “видит” нитраты. Целлюлозная основа полиацетатных мембран провоцировала активное размножение бактерий.
— Полиамидные
В последнее десятилетие широкое распространение получил этот тип мембран, а конкретно благодаря устойчивости к биопрорастанию и селективности 92 — 99%. В своих обратноосмотических системах АКВАФОР использует Полиамид 66, который по сути является нейлоном.
Следует различать бытовые тонкопленочные мембраны и мембраны, которые используются для опреснения морской воды. Принцип работы этих мембран один и тот же, однако технически мембрана для опреснения устроена иначе. Чтобы “отжать” H2О из морской воды придется предолеть её более высокое осмотическое давление, тонкопленочная мембрана в таких условиях порвется. Для работы с высокими нагрузками при опреснении, требуется иное техническое исполнение: мембрана делается из других материалов и имеет более плотную подложку (например, керамическую).
Осмос — не сито!
Мнение о том, что мембрана работает за счет наличия в ней “очень маленьких пор” не соответствует действительности. Обратноосмотическая мембрана не имеет пор. Разделение воды на пермеат (очищенную воду) и ретентат (концентрат примесей, уходящий в дренаж) происходит за счет процесса, схожего с передачей электрического тока через металлический полупроводник.
Механизм передачи молекул воды через мембрану похож на процесс передачи тока по металлическому проводнику. В нем также, как и в мембране нет отверстий, тем не менее ток в виде электронов следует через материал из места, где их много в направлении меньшей “концентрации”.
Почему селективность мембраны не всегда 100%?
Сравним фильтрационные способности сорбционных и обратноосмотических фильтров по типам загрязнений: 
Не все примеси подлежат 100% удалению даже обратноосмотической мембраной. Напомним, изначально мембраны создавались для обессоливания воды (в местностях, где питьевая вода заметно соленая, но еще не морская). Поэтому стандартные испытания на удаление солей мембраной проводились по раствору поваренной соли (хлорида натрия). И действительно, осмос может обеспечить удаление соли на 99%. Однако, когда вода очень жесткая, эффективность может снижаться до 93-95%, за счет увеличения “проскока”.
Для бытового осмоса чаще всего используют мембраны с селективностью от 97 до 99%. Их нормируют по хлориду натрия, но это не значит, что так же будет и по другим веществам. У разных загрязнителей ”проскок” может отличаться, это зависит от их природы. Например, некоторые соединения бора проходят через мембрану довольно успешно, другие же соединения, например, большие органические молекулы, наоборот, удаляются практически на 100%.
“Проскок” происходит по трем причинам:
О мимикрии. Представьте линию рабочих, передающих по цепочке кирпичи. Если несколько кирпичей заменить на что-то очень похожее, то есть «тяжелое и прямоугольно-параллелепипедное», вряд ли кто-то в цепочке заметит подмену.
Любая мембрана пропускает какое-то количество растворенных веществ, именно поэтому измерения солесодержания (а на самом деле — электропроводности) с помощью TDS-метра показывают результаты очень низкие, но не нулевые. Эффективности TDS-метра, кстати, посвящен предыдущий пост.
Диффузия — параллельный процесс
Одновременно с процессом переноса молекул воды через мембрану, происходит и процесс диффузии растворенных веществ через нее же. Чем больше градиент концентрации, тем больше диффузия. Конечно, результат этого процесса определяется и природой диффундирующих веществ: какие-то из них более «пронырливы», какие-то менее. При прочих равных, большие органические ионы диффундируют хуже маленьких, «шустрых» ионов щелочных металлов.
По сравнению с основным переносом молекул воды через мембрану, количество диффундирующего вещества мало, и в бытовой водоочистке им можно пренебречь. Тем не менее, именно по этой причине селективность мембраны составляет не 100%.
Результат диффузии обычно заметен в первой порции воды после длительной стагнации — простоя фильтра. За это время концентрация солей по обе стороны мембраны успевает выровняться. В «продвинутых» фильтрах есть специальные ухищрения, чтобы бороться с этой проблемой.
Любой материал подвержен диффузии. Думаете полиэтилен герметичен? Газы через него проходят со свистом, хоть и тихим. Гораздо быстрее диффундирует гелий из воздушного шара.
Что не чистит даже обратноосмотический фильтр?
Есть вещества, которые легко обманывают мембрану. Среди них — бор/бораты. При нейтральном рH бор находится в растворе в виде молекулы H3BO3 и по некоторым свойствам очень напоминает мембране воду. Это позволяет бору проходить через мембрану за компанию. Если рН изменить на щелочной, то бор будет находиться в растворе в виде заряженного иона — аниона борной кислоты или тетрабората. В виде аниона, бор уже отлично отсекается мембраной.
Для некоторых легколетучих органических соединений характерна высокая диффузионная активность. Например, хлороформ способен проникать через мембрану, однако легко удаляется угольным предфильтром. Мембрана не предназначена для удаления газов, в частности, сероводорода. Жителям мегаполисов переживать не стоит, воду с сероводородом не поставят в водопроводную сеть, а бор токсичен не во всех формах. Борную кислоту, например, закапывают детям в уши.
Факторы “здоровья” мембраны
Причины по которой мембрана выходит из строя:
Лучшее — враг хорошего?
Парадоксально, но способность практически полностью очищать воду от примесей может рассматриваться многими как недостаток. В минусы записывается и сам принцип фильтрации с использованием дренажной воды под эгидой подсаживания на “иглу эксплуатационных расходов”. Мы составили небольшой FAQ по этим и похожим вопросам.
1. “Мертвая” ли вода? (наше любимое)
Что имеют ввиду любители термина “мертвая” вода, нам до конца не ясно. С точки зрения официальной науки нет ни живой, ни мертвой воды. Практически каждая молекула Н2О на планете когда-то побывала и в капле дождя, и в продуктах жизнедеятельности какого-нибудь организма. Нет никаких сказочных свойств воды — существует ее круговорот в природе, а также отличный способ почистить мембраной водный раствор от всего наносного. Сказки предлагаем рассматривать лишь в качестве культурологического ресурса, ведь нашему организму требуется именно H2O, остальное делится на две группы:
2. Дорого покупать и дорого содержать?
Пришлось провести серьезный расчет и выяснить, что 300 рублей за кубометр чистой воды — это примерно 30 копеек за литр. Предлагаем сопоставить со стоимостью литра питьевой воды в магазине, ведь её качество в пластике аналогично, если не хуже. В зависимости от пафосности торговой точки, цена литра той же осмотической воды составит от 15 рублей.
3. Почему обратноосмотическая вода — не дистиллят?
Вода для нас это не пища и не способ получения “кирпичей” для строительства организма. Это среда, в которой проходят химические и физические процессы организма. Причем сама она достаточно инертна и в этих процессах почти никогда не участвует. Мы ее не расщепляем на водород и кислород, в теле не проходит процесс электролиза.
Понимая эту роль воды, пить можно и дистиллированную воду, в которой нет “полезных минералов”. Имея сбалансированное питание, вы не получите никаких проблем.
Опасность дистиллированной воды в том, что она как раз может быть “грязной”. Выпаривание не избавляет воду от примесей органических веществ, температура кипения которых ниже 100С.
Между водой после обратноосмотической мембраны и дистиллированной водой огромная разница. Обратный осмос не полностью отсекает растворенные соли, при дистилляции же именно соли полностью остаются в перегонном кубе. С другой стороны органические летучие вещества в процессе дистилляции перемещаются с паром в дистиллят, в то время как мембрана их неплохо удаляет. Кроме того, раньше дистилляторы имели резиновые трубки, что добавляло “невкусности” полученной воде.
4. Почему обратноосмотическая вода — не электролит?
Электролит — это любая жидкость проводящая электрический ток. Например, суп или компот. То есть все жидкое, что проводит электрический ток за счет передвижения ионов.
5. Нужна ли мембране промывка?
Промывку мембраны действительно делают. Однако, это относится к промышленным мембранам. Для их промывки, в зависимости от того, какие именно частицы “налипли” на мембрану, используют целый арсенал специальных составов: щелочные, кислотные детергенты, ПАВы и так далее. В случае с промышленными мембранами, об этих частицах известно все и состав подбирается индивидуально.
Смотреть ролики в youtube о том, как мембраны варят в лимонной кислоте немного грустно, ведь на наших глазах люди тратят время зря — мембрана теряет свои свойства от высокой температуры.
Что мы хотели сказать?
Вода должна быть незаметна в чае.
Обратный осмос: что это такое, для чего нужен этот метод и что он значит — степени очистки
Очистка питьевой жидкости, попадающей в дома и квартиры из центрального водопровода, в последнее время становится необходимостью для жителей многих регионов России. В числе бытовых приборов водоподготовки сравнительно недавно появились обратноосмотические фильтры. Оснащенные специальной мембраной средства фильтрации нельзя назвать дешевыми. Но их эффективность полностью оправдывает потраченные на приобретение деньги. Тем, кто заботится о собственном здоровье и благополучии домочадцев, следует разобраться, что это такое система обратного осмоса и каким образом работает.
Что собой представляет
Данная технология очистки воды (универсального природного растворителя) предполагает, что водный раствор под давлением проходит сквозь мембранную сетку из синтетического материала. В процессе обработки фильтрующая снова задерживает до 98% находящихся в H2O примесей. О методике впервые стало известно еще в середине 20-го столетия, но популярность она получила только в начале 21 века.
Сейчас обратноосмотические фильтры считаются наиболее эффективными в отношении подготовки жидкостной среды к употреблению. Если сравнивать с другими аналогичными агрегатами, предназначенными для фильтрации. Их активно используют не только на промышленных предприятиях и объектах общего пользования, но и в домашних условиях. Полностью очищенную жидкость применяют в качестве питья или для технических/бытовых нужд.
Метод обратного осмоса для очистки воды: что это такое, в чем суть
Результатом работы очистных приборов, функционирующих по принципу обратноосмотической системы, становится чистая H2O без характерных минеральных примесей (в том числе вредоносных для организма человека). Фильтрующие установки данного типа применяются повсеместно:
Различия прямого и обратного осмоса
На принципах естественного осмотического процесса базируется жизнедеятельность всех живых организмов на Земле. Клеточная система животных и растений потребляет необходимые микроэлементы, производится водно-солевой обмен.
Чтобы было понятнее, стоит описать происходящее так:
В отношении обратноосмотического процесса все иначе. В отличие от естественного, он активируется под воздействием гидростатики, которая способствует прохождению раствора сквозь фильтрующую (мембранную) основу. Таким образом, он попадает в отделение сосуда с очищенной жидкостной средой.
Мембрана, выступающая в роли фильтра, пропускает через себя молекулы воды, но при этом задерживает растворенные в ней примеси и вредоносные микроорганизмы. Именно на этом свойстве базируется принцип фильтрации, применяющийся в производстве очистного оборудования для предприятий и бытовых приборов индивидуального пользования.
Что означает обратный осмос: принцип работы
Обратноосмотические очистные средства под давлением подают жидкость в емкость с установленной мембранной основой. С их помощью можно очистить H2O из системы централизованного водоснабжения, а также автономного источника колодезного или скважинного типа. Водный раствор попадает в одну половину фильтрующего сосуда и просачивается сквозь фильтр-мембрану в другую.
Если детально рассмотреть конструкцию бытового прибора, работающего согласно осмотической методике, можно понять, что он состоит из нескольких модулей, подлежащих замене по истечении эксплуатационного срока. Какой конкретно период времени способен прослужить каждый отдельный блок зависит от технических характеристик и уровня нагрузки, задаваемой в процессе пользования. При этом любая конструкция обратного осмоса с высокой степенью очистки имеет несколько защитных уровней.
В первую очередь фильтруемая жидкость прогоняется через фильтр грубой очистки, выполненный из термопластичного полимера. Он предназначен для фильтрации водного раствора от находящихся в нем посторонних частиц величиной до 0,5 мм.
MBFT-75 Мембрана на 75GPD
SF-mix Clack до 0,8 м3/ч
SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч
На втором этапе H2O из центрального водопровода подается в секцию с угольной фильтрующей основой. В этом модуле жидкостная среда очищается от органики и микроэлементов меньшего размера. Среди составляющих водопроводной воды могут находиться такие опасные для здоровья человека примеси, как элементы нефтепродуктов, агрессивные химические соединения, тяжелые металлы (в том числе ртуть, свинец). Сорбционные фильтры способны удерживать растворенные в жидкости компоненты с предельно малым объемным значением в 1 микрон.
Обратноосмотическая система фильтрации гарантирует кристальную чистоту фильтруемого водного раствора. Проходя через мембранную сетку, H2O поступает в накопительный бачок, а уже оттуда перенаправляется в специальный кран подачи очищенной жидкой среды. После этого ее можно использовать для питья или приготовления пищи.
Посторонние частицы, которые были отфильтрованы в процессе работы прибора, смываются в канализацию. Когда уровень подготовленной к употреблению жидкости в резервуаре-накопителе снижается, агрегат автоматически запускается с целью пополнения запасов.
Обратноосмотическая мембрана
Изучая свойства воды после обратного осмоса, разбираясь, что это за приборы и каким образом функционируют, следует обратить внимание на один важный нюанс. Именно особая структура мембранной сетки позволяет добиться столь высокого качества очистки. Благодаря размеру ячеек, она пропускает сквозь себя исключительно молекулы H2O, отфильтровывая даже мельчайшие взвеси и опасные микроорганизмы.
Очистная мембрана-основа является главным элементом системы, выступающим в роли препятствия для проникновения посторонних примесей в питьевую воду. Через нее под давлением прогоняется жидкость, предварительно прошедшая этапы первичной фильтрации.
Для чего нужен обратный осмос
Обратноосмотические фильтрующие установки устанавливают на предприятиях, объектах общего пользования, в домах и квартирах с центральным водоснабжением или альтернативными источниками. Применяют такие фильтры для очистки жидкостной среды от избытка минеральных составляющих и болезнетворных микроорганизмов. А также с целью опреснения водных растворов с большой концентрацией солей. Очистные конструкции, базирующиеся на данной методике, участвуют в важнейшем этапе подготовки H2O для теплоэнергетики, сферы медицины и промышленности.
Кроме того, применение обратного осмоса распространено в производстве концентрированных веществ. Так, знакомое всем с детства сгущенное молоко и соки изготавливают согласно обратноосмотической технологии.
Как выбрать подходящую модель
Фильтрующие приборы данного типа различаются по техническим, эксплуатационным параметрам и, конечно, стоимости. Да, стоят такие средства фильтрации недешево. Поэтому к вопросу приобретения подходящего устройства следует отнестись максимально серьезно.
Рассматривая множество вариантов, сравнивая цены от разных производителей, обратите внимание на продукцию нашей компании «Вода Отечества». На протяжении долгих лет мы занимаемся изготовлением и реализацией водоочистного оборудования. Внедрение передовых технологий, а также использование современной техники позволяют нам конкурировать с ведущими компаниями-производителями. Высокое качество выпускаемых изделий многократно подтверждают отзывы благодарных покупателей.
Характеристики приборов
Собирая информацию, что значит обратный осмос для воды, следует запомнить несколько характерных особенностей, которыми обладают такие средства очистки.
Преимущества
После очистки жидкости посредством обратноосмотической системы мы имеем чистую воду с высокими качественными характеристиками. Однако фильтрующие средства обратного осмоса обладают и другими выдающимися достоинствами:
SF-mix ручной до 0,8 м3/ч
Аэрационная установка AS-1054 VO-90
Недостатки
Описывая плюсы обратноосмотических систем, нельзя не рассказать и об имеющихся минусах. К таковым следует причислить:
Промышленные системы очистки
Это установки высокой производительности с автоматическим или полуавтоматическим управлением. Их конструкция подразумевает наличие нескольких блоков-модулей, благодаря которым производится предварительная и финальная водообработка.
Каждый такой агрегат состоит из:
Бытовые очистные приборы
Отличаются компактными размерами, идеально подходят для применения в домашних условиях. Функционируют данные фильтры при достаточно невысоком давлении (до 3-х атм). Специальный нагнетающий насос в них отсутствует, для работы хватит обычного водопроводного напора.
Такие фильтрующие устройства очищают небольшие объемы жидкости в сутки, которой вполне достаточно для питья семье из 3-4-х человек.
Причины популярности средств очистки
Системы обратного осмоса пользуются спросом благодаря:
Обратноосмотическая вода
По отзывам людей, использующих в быту такие приборы очистки, отфильтрованный водный раствор имеет очень приятный ненавязчивый вкус без резких неестественных привкусов. Горячие и холодные напитки, приготовленные на основе очищенной жидкости получаются вкусными. Посторонние примеси не перебивают натуральный аромат чая, кофе, фруктовых добавок.
Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)
Диспенсер магистральный настольный AquaPro 929CH/RO (охлаждение/нагрев)
Диспенсер напольный AquaPro 311 (пустой, без охлаждения)
Польза или вред для здоровья
После очистки питья посредством обратного осмоса в организм перестают поступать излишние соли и кальций, способствующие образованию камней в почках. Стенки сосудов освобождаются от вредных кальциевых отложений. Улучшается метаболизм, нормализуется кровообращение, благодаря чему происходит более интенсивное снабжение клеток кислородом. Все это дает общий оздоравливающий эффект и благоприятно влияет на работу мозга человека.
Вышеперечисленные плюсы — лишь малая доля преимуществ, которыми обладает очищенная по обратноосмотической технологии жидкость.
Мифы и реальность
Несмотря на явные достоинства фильтров, многие склонны приписывать им несуществующие отрицательные характеристики. Чем большую популярность получают фильтрующие приборы, тем чаще твердят о вреде их применения.
Вода лишается минеральных компонентов
В корне неверное мнение. В действительности она становится слабоминерализованной, идеально подходящей для употребления. В процессе очищения жидкость теряет только вредные составляющие: тяжелые металлы, фенольные соединения, хлор, вирусы и бактерии.
Вымывает из организма необходимые вещества
Научно не подтвержденное утверждение. В реальности все происходит с точностью до наоборот, H2O притягивает к себе переработанные неусвоенные элементы и направляет их в почки и легкие для скорейшего выведения.
Питье после очистки плохо влияет на состояние зубов
Данное заявление — результат не слишком успешной рекламной кампании одного из производителей водоочистного оборудования. В рекламе говорилось, что очищенная водная среда не содержит фтора, необходимого для здоровья зубных пластин, в связи с чем ее нельзя употреблять продолжительное время. Однако проводимые учеными исследования подтвердили совсем иное, в гигиенических средствах (пастах и гелях для чистки ротовой полости) достаточно нужных компонентов для поддержания здорового состояния эмали.
Питьевая жидкость теряет вкус
И снова необоснованный довод. Хотя тем, кто пробует отфильтрованную H2O впервые, она действительно может показаться пресной. Так и есть, потому что подавляющее большинство людей привыкли ощущать выраженный вкус хлора, железа и других элементов с резким привкусом. Дело привычки — не более. Если употреблять очищенное питье регулярно, со временем удастся почувствовать его тонкий мягкий аромат.
Обо всех этих мифах следует помнить, разбираясь, что такое обратный осмос для воды в фильтре. Не стоит доверять непроверенной информации из сомнительных источников, планируя приобрести водоочистную систему.