Обратный осмос. Технологии и предпосылки к применению.

Чистая вода от самой природы

В настоящее время фильтры и системы очистки воды, работающие по принципу обратного осмоса становятся всё более популярными в различных сферах человеческой деятельности. Их можно встретить практически повсеместно, от обычной кухни в доме или квартире, где их применяют для очистки питьевой воды, до крупных предприятий, использующих высокоочищенную воду в своих технологических процессах. Кроме того 99% выпускаемой в мире высококачественной бутилированной воды очищается методом обратного осмоса. Всё это происходит по тому что, обратноосмотическая вода имеет уникальную степень очистки, и по своим свойствам близка к талой воде ледников, которая заслуженно признана наиболее экологически чистой и максимально пригодной для употребления.

Из истории вопроса

Применение различных мембран естественного происхождения 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, а так же других мембранных процессов началось гораздо позже, в начале XVIII века, когда французский учёный Рене Антуан Реомюр использовал для научных целей полупроницаемые мембраны природного происхождения. Но всё же до середины 20-х годов двадцатого века все эти процессы имели сугубо теоретический интерес, не выходя за пределы лабораторий. Только в 1927 году немецкая фирма "Сарториус" получила первые образцы искусственных мембран. После Второй мировой войны американцы, используя немецкие наработки, наладили производство ацетат целлюлозных 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 же промышленные обратноосмотические системы появились только в начале 70-х годов. Тем не менее, в Западных странах обратный осмос стал одним из самых экономичных, универсальных и надежных методов очистки воды, который позволяет снижать концентрацию находящихся в воде растворённых примесей на 96-99% и на 100% избавляться от всех имеющихся в воде болезнетворных вирусов и микроорганизмов.

Осмос живой клетки

Явление осмоса заложено самой природой и лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки. Например, подкладка скорлупы куриного яйца является естественной мембраной, через нее проходят молекулы кислорода, но задерживаются загрязнители. Стенки клеток растений, животных и человека представляют собой естественную мембрану, которая является частично проницаемой, поскольку она свободно пропускает молекулы воды, но не молекулы других веществ. Когда корни растений впитывают воду, стенки их клеток формируют натуральную осмотическую мембрану, которая пропускает молекулы воды и отторгает большинство примесей. Травы и цветы стоят вертикально только за счет так называемого осмотического давления. Поэтому при недостатке воды они выглядят пожухлыми и вялыми. Фильтрующая способность природной мембраны уникальна, она отделяет вещества от воды на молекулярном уровне и именно это позволяет любому живому организму существовать. Когда в естественной среде по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся растворы с разной концентрацией растворённых веществ, по законам природы, молекулы воды будут перемещаться через эту мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Этот процесс и называется осмосом. Сила же под действием которой вода проходит через мембрану называется осмотическим давлением. В ряде случаев обратноосмотическое давление бывает достаточно велико, например давление при котором вода и питательные вещества поступают от корней к листьям самых высоких деревьев.

Как это устроено?

Обратный осмос это процесс, при котором с помощью искусственно созданного внешнего давления с одной стороны полупроницаемой мембраны, принуждают растворитель (обычно воду) проходить через полупроницаемую мембрану из более концентрированного раствора в менее концентрированный, то есть в обратном для осмоса направлении.

06По этому принципу работают все мембраны обратного осмоса. Процесс обратного осмоса осуществляется на осмотических установках, содержащих специальные искусственные, полимерные мембраны, через которые под давлением пропускается вода либо другой раствор. Очистка воды мембранами происходит на молекулярном уровне, растворенные в исходной воде вещества имеют электрический заряд и полупроницаемая мембрана также имеет собственный электрический заряд. За счет этого 98 – 99% молекул растворённых в воде веществ отталкивается от обратноосмотической мембраны и удаляются в дренаж потоком исходной воды, а сквозь мембрану проходят только молекулы воды и кислорода. Однако все молекулы и ионы находятся в постоянном, хаотичном движении. В какой-то момент движущиеся, противоположно заряженные ионы оказываются на очень близком расстоянии друг от друга, притягиваются, их электрические заряды взаимно нейтрализуются, и образуется незаряженная частица. Незаряженные частицы уже не отталкиваются от мембраны и могут проходить через нее. Но и в этом случае не все незаряженные частицы попадают в чистую воду. Обратноосмотическая мембрана устроена таким образом, что величина ее пор максимально приближена к величине одних из самых маленьких в природе молекул, молекул воды (порядка 0,0001 микрон) , поэтому через обратноосмотическую мембрану могут проходить только мельчайшие незаряженные молекулы минеральных веществ, а все опасные молекулы, не смогут проникнуть через нее и удаляются с её поверхности потоком воды. Так устроены все мембраны обратного осмоса от бытовых фильтров для очистки питьевой воды, до промышленных систем, производительностью несколько десятков кубических метров очищенной воды в час. Ну а все остальные конструктивные элементы обратноосмотической установки призваны только обеспечивать благоприятные условия для работы мембраны. Представьте себе, как быстро должны забиться грязью такие маленькие поры мембраны, если на нее будет поступать предварительно неочищенная вода! Для того чтоб этого не случилось, перед мембраной устанавливаются одна или несколько ступеней предварительной очистки. Среди них обязательно присутствует ступень очистки от механических загрязнений. В зависимости от качества исходной воды количество ступеней предварительной очистки может достигать трёх и более ступеней.

Перед другими фильтрами, обратноосмотические имеют целый ряд преимуществ, вот основные из них:07

  • Загрязнения не накапливаются внутри мембраны, а постоянно удаляются в дренаж, в силу чего каждый следующий литр очищенной воды не становиться загрязнённее предыдущего.
  • Благодаря технологии обратного осмоса даже при значительном ухудшении параметров исходной воды, качество очищенной воды остается стабильно высоким.
  • Полное отсутствие, в технологии обратного осмоса, агрессивных химических реагентов, обеспечивает высокую экологическую безопасность очищенной воды.
  • В отличии от дистилляции, вода очищенная обратным осмосом не является полностью деминерализованной, так же в воде сохраняется растворённый кислород.

Эксплуатационные затраты при использовании технологии обратного осмоса значительно ниже чем при применении любых других методов очистки воды.

Применение

В промышленных и коммерческих целях, очистка воды методом обратного осмоса применяется для пищевых производств, получения воды в медицине, микроэлектронике, фармацевтике, парфюмерии, химической промышленности, теплоэнергетике и многих других областях. Например, 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. Традиционно применяемые в этой области деионизаторы с регенерацией ионообменных смол растворами кислот и щелочей, при сопоставимой с обратноосмотическими системами стоимости имеют целый ряд существенных недостатков. Это и необходимость содержания реагентного хозяйства, и постоянный контроль за качеством исходной воды, и большой объем агрессивных кислотно-щелочных стоков. Затраты на расходные материалы (кислоты, щелочи) тоже составляют немалые суммы. Для обеспечения непрерывной подачи очищенной воды необходимо дублирование оборудования, поскольку данная технология не допускает перерывов в работе. Системы обратного осмоса практически лишены этих недостатков. Они способны работать 24 часа в сутки, более удобны в эксплуатации, практически не требуют расходных материалов, имеют неагрессивные дренажные сбросы. Все большую популярность обратноосмотические фильтры получают и в бытовом использовании, благодаря надежности, компактности, удобству в эксплуатации и конечно же, стабильно высокому качеству получаемой воды. Эти системы компактны и прекрасно вписываются в интерьер. Они просты в эксплуатации и не нуждаются во внимании со стороны пользователя. Многие потребители утверждают, что только благодаря обратному осмосу узнали настоящий цвет чистой воды. Большинство фильтров на основе обратного осмоса, используемых в жилых помещениях, комплектуются композитными тонкопленочными мембранами, способными задерживать 99,9% всех растворенных веществ.

Цена вопроса

Стоимость обратноосмотических установок для промышленного и коммерческого применения может составлять десятки и даже сотни тысяч рублей, цена же бытовой системы обратного осмоса вполне доступна. Естественно, стоимость подобной системы не может быть совсем низкой - если розничная цена опускается ниже 6 500 – 7 000 рублей, то, скорее всего, это контрафактный товар, изготовленный, из низкокачественных комплектующих. Качественная система обратного осмоса, независимо от производителя стоит от 250 у.е. Это не очень дорого, а учитывая срок службы системы, каждый литр очищенной воды обойдётся Вам не дороже 5-6 копеек. Таким образом, даже экономическая выгода от приобретения обратноосмотического фильтра очевидна.

Для получения более развёрнутой консультации по вопросам применения обратноосмотических систем очистки воды в быту и на производстве, связывайтесь с менеджерами компании.

Компания «Студия Воды» оказывает полный комплекс услуг по подбору, монтажу и обслуживанию бытовых и промышленных систем обратного осмоса.

  • Выезд на объект для проведения всестороннего технического обследования.
  • Отбор проб воды для проведения анализа в лаборатории ФБУЗ ЦГиЭ (СанЭпидСтанция).
  • Проектирование и подбор необходимого оборудования.
  • Монтаж и ввод в эксплуатацию обратноосмотических установок любой производительности.
  • Гарантийное и сервисное обслуживание всех типов обратноосмотических фильтров и систем.

Обратноосмотические системы и комплектующие, предлагаемые нашей компанией, представлены ведущими торговыми марками – ATOLL, PENTEK и FILMTEC.