Osmosi inversa i nanofiltració

Producció de membranes d'osmosi inversa

FilmTec Corporation, una subdivisió estructural de DOW Chemical Corporation (EUA), és líder mundial en la producció d'elements de membrana. La producció d'elements de membrana es realitza directament als EUA.

Les membranes de la companyia estan certificades a tot el món per al tractament d'aigües tant per a consums com per a la indústria.

Les membranes DOW FilmTec amb un diàmetre de 2,5" - 4" - 8" es presenten en diverses sèries per als principals tipus d'aigua:

• XLE - per fresc;
• BW - per salat;
• SW - per mar i amb un alt nivell de salinitat.

Ecosoft és l'importador oficial de membranes DOW FilmTec a Ucraïna des de 1995.

I des del 1017, l'empresa va començar a produir els seus propis elements de membrana a partir de lli americà, cosa que va permetre reduir el cost de la tecnologia d'osmosi inversa.

Requisits de l'aigua subministrada a la membrana d'osmosi inversa

La làmina de membrana està feta d'un material bastant sensible, de manera que la qualitat de l'aigua subministrada per al tractament ha de complir estrictament els valors permesos:

• menys de 0,56 mg/l de sòlids en suspensió;
• oxidabilitat - menys de 4 mgO2 / l;
• clor lliure inferior a 0,1 mg/l;
• temperatura de l'aigua de subministrament - 4 - 30 ° С;
• ferro - fins a 0,1 mg / l;
• manganès - fins a 0,05 mg/l;
• duresa - fins a 3 mg-eq / l.

Alguns dels paràmetres (ferro, manganès, silicats) poden ser superiors a les normes declarades en el cas d'utilitzar antiincrustantes (substàncies especials que impedeixen la deposició de sediments a la superfície de la membrana).

La resta de paràmetres s'aconsegueixen mitjançant un pretractament, que pot incloure filtració mecànica, suavització, eliminació de ferro o adsorció, en funció dels paràmetres de l'aigua d'origen.

Punts forts i febles del sistema d'osmosi inversa

Entre els avantatges del sistema de purificació d'aigua per osmosi es troben els següents:

• Alt nivell de neteja. Aquesta característica és el segell distintiu del sistema d'osmosi inversa. Tal com han demostrat els exàmens, l'aigua purificada conté 10 vegades menys impureses que les indicades a les normes pertinents. La unitat de membrana està muntada de manera que les impureses no puguin entrar accidentalment al líquid purificat.
• Possibilitat de preparar aigua per a diferents finalitats. El líquid que ha entrat al dipòsit d'emmagatzematge es pot utilitzar sense restriccions per beure i cuinar. No cal bullir abans d'utilitzar-lo. Des del punt de vista mèdic, aquesta aigua és molt més saludable que l'aigua bullida d'una canonada de la ciutat. Si la casa disposa d'un aquari, es pot reposar des del dipòsit d'emmagatzematge sense necessitat d'assentaments previs.
• Facilitat d'instal·lació. Tot i que el disseny del sistema és un ordre de magnitud més complicat que els filtres domèstics convencionals, no requereix habilitats especials per instal·lar-lo. Per regla general, el conjunt complet del dispositiu inclou tots els elements necessaris per a la instal·lació. A més, cadascun dels nodes de components es pot substituir en qualsevol moment.
• compacitat. El sistema no es pot classificar com a massa voluminós. Com a regla general, consta d'un recipient i diversos filtres amb membrana. Per acomodar el complex s'acostuma a utilitzar l'espai sota la pica. L'aixeta compacta es mostra convenientment i es col·loca a la superfície de la pica. El disseny modern permet que s'adapti bé a qualsevol interior de la cuina.

Les debilitats de l'osmosi inversa també s'atribueixen habitualment a la baixa taxa de filtració de l'aigua. El líquid es mou a través de la membrana molt lentament. De mitjana, una membrana estàndard és capaç de purificar 150-300 l/dia. També cal tenir en compte que 2/3 del volum d'aigua, juntament amb la contaminació, s'aboquen al clavegueram, la qual cosa augmenta lleugerament les factures dels serveis públics.Per evitar molèsties durant el funcionament del sistema, cal seleccionar correctament el volum del dipòsit d'emmagatzematge. En aquest cas, el dèficit només es pot produir immediatament després de la posada en funcionament del sistema.

Dipòsit de concentració d'aigua

L'aigua filtrada es recull dins d'un recipient especial amb un volum de 4-12 litres: l'indicador exacte es veu afectat pel nivell de rendiment del sistema. El material més utilitzat per a la fabricació d'envasos és l'acer d'alta qualitat. Des de l'exterior, el recipient està acabat amb un esmalt durador. Dins del dipòsit hi ha dos compartiments: per a aigua i aire. Al mig, les cambres estan separades entre si per una junta de silicona. Per ajustar el volum d'aire, el contenidor està equipat amb un mugró, l'extrem invers del qual surt fora del dipòsit. Per inflar, normalment s'utilitza una bomba de cotxe.

Gràcies a la cambra d'aire a l'interior del recipient es crea una certa pressió, que permet transportar l'aigua fins a l'aixeta amb certa pressió. Per subministrar aigua al consumidor, el contenidor està equipat amb una mànega fiable amb broquet. Per regla general, s'utilitza una aixeta independent per instal·lar l'osmosi inversa, col·locada a l'aigüera al costat del mesclador principal. Això permet, en cas d'interrupció del subministrament d'aigua a través del sistema de subministrament d'aigua, utilitzar el subministrament disponible a l'interior del dipòsit d'emmagatzematge. Per subministrar líquid a una pressió estable, de vegades és necessari forçar l'aire a través de la sortida del mugró.

Paquet del dispositiu

El component més valuós d'un sistema d'osmosi inversa és la membrana. Aquest element està fet de material microporós d'alta qualitat. Es col·loca en una o més capes al voltant d'una vareta de plàstic perforada. A la part superior de la membrana hi ha una carcassa protectora de plàstic, per fixar quins segells fiables s'utilitzen.

El mòdul de membrana funciona així:

1. Després de subministrar aigua a l'interior de l'habitatge, es fa passar pel material porós. De vegades s'utilitza una bomba elèctrica per augmentar la pressió.
2. Les molècules d'aigua pura que han passat per la membrana segueixen dins del dipòsit d'emmagatzematge, i el concentrat, carregat d'impureses, és retingut per la barrera de membrana.
3. A més, aquesta solució s'elimina fora del dispositiu de membrana a la canonada de clavegueram.

Com ja s'ha esmentat, el contacte directe d'un filtre de membrana amb aigua plana d'una canonada de la ciutat està ple de les conseqüències més desafortunades. Es tracta de les dimensions microscòpiques dels seus porus (0,0001 micres). La membrana no es pot netejar ni rentar com els filtres mecànics: només es pot substituir. La freqüència de substitució recomanada per a aquest element car és un cop cada dos o tres anys.

El temps de substitució exacte es veu afectat per les condicions de funcionament del producte: el nivell de pressió al subministrament d'aigua, la concentració i la composició química de les impureses, la temperatura de l'aigua, etc. Succeeix que la membrana serveix regularment 5 anys o més. De vegades, la substitució s'ha de fer després del primer any d'ús. Per tal de protegir els porus de la membrana de l'obstrucció prematura, s'introdueixen al sistema prefiltres per a aigua amb osmosi inversa.

Com a estàndard, estem parlant de dos dispositius mecànics i un de carbó:

• La funció del primer filtre mecànic és retenir les impureses que no es poden dissoldre en aigua. Per regla general, la mida d'aquestes partícules és de més de 0,5 micres. Aquests solen incloure sorra, peces de corrosió, escates, etc.
• Després d'això, l'aigua flueix a través del mòdul de carbó, que selecciona contaminants químics: molècules de clor, metalls pesants, fertilitzants del sòl, ferro dissolt i diversos orgànics.
• El següent és un filtre mecànic capaç d'atrapar partícules més petites. És l'enllaç final del mòdul de neteja prèvia.

Teoria

L'osmosi s'entén com una operació tecnològica, l'essència de la qual és la tendència de l'aigua a igualar el grau de concentració d'additius en solucions separades per una membrana. Aquestes particions estan equipades amb forats tan microscòpics que només les molècules d'aigua poden filtrar-s'hi.

Amb un augment del percentatge d'impureses en qualsevol compartiment d'aquest recipient, s'iniciarà el procés d'aigua que hi flueix, fins que la densitat del líquid en ambdós compartiments s'igualitza completament. L'osmosi inversa condueix a l'efecte contrari: aquí la membrana no iguala la densitat de l'aigua, sinó que la divideix en dues parts: neta i bruta. Per aquest motiu, el procés va rebre el prefix "revers".

Bloc addicional

Els filtres d'aigua d'osmosi porten el líquid a un estat proper a l'aigua destil·lada. Els porus de la membrana no retenen molècules d'oxigen dissoltes, la qual cosa fa que l'aigua purificada sigui de molt alta qualitat. Per millorar el gust del líquid, s'utilitza un mineralitzador addicional i altres blocs. No obstant això, l'aigua també es pot utilitzar immediatament després de sortir de la membrana: ni tan sols cal bullir-la abans.

Pel que fa al bloc addicional, sol incloure un mineralitzador i un cartutx bioceràmic. L'aigua que hi passa està enriquida amb calci, sodi, magnesi, etc. Aquests elements tenen un efecte molt positiu sobre el sistema nerviós i cardiovascular humà, la qual cosa ajuda a evitar moltes malalties perilloses. Com a resultat, l'aigua rica en minerals esdevé no només potable, sinó també curativa.

L'acció del cartutx bioceràmic és una mica diferent. A l'interior hi ha grànuls, per a la fabricació dels quals s'utilitza argila cuita i fragments de turmalina. Aquests materials tenen un efecte molt beneficiós sobre l'aigua, corregint la seva estructura. Beure aquesta aigua pot enfortir significativament els sistemes endocrí i immunitari.

La instal·lació d'un filtre d'osmosi inversa es pot dividir en diverses etapes

1. El filtre està connectat a l'aixeta. La majoria dels sistemes OO inclouen un desviador que es pot connectar a qualsevol pica de qualsevol llar. Per començar a treballar amb el filtre, enceneu aigua freda i enceneu la palanca petita del desviador. Així, l'aigua començarà a fluir al sistema. Per deixar de funcionar, només cal tancar el subministrament d'aigua. Hi ha diverses opcions per connectar el subministrament d'aigua de l'aixeta al filtre. Per exemple, es pot utilitzar un accessori de mànega o una vàlvula de seient;

2. Col·loqueu la mànega de desguàs al desguàs de l'aigüera. Així, totes les impureses aniran a la claveguera. El subministrament d'aigües residuals es pot organitzar amb una vàlvula de selló a la línia de drenatge;

3. Col·loqueu la mànega de sortida d'aigua al barril o al recipient d'emmagatzematge. Quan s'utilitza una vàlvula per a l'aturada automàtica, s'instal·la un flotador. Val la pena assenyalar que la vàlvula de tancament automàtica normalment no s'inclou en el lliurament estàndard dels filtres d'osmosi inversa, però es poden comprar com a accessori.Diagrama de cablejat del filtre d'osmosi inversa. La il·lustració mostra el principi de funcionament de la vàlvula de tancament automàtica. L'aigua es subministra al sistema d'osmosi inversa (4) a través de la mànega vermella, l'aigua amb un alt contingut de sal surt per la mànega negra, l'aigua purificada per osmosi inversa entra a l'emmagatzematge a través de la blava. El flotador (3) bloqueja el flux d'aigua al dipòsit, la pressió hidrostàtica s'acumula a la vàlvula de tancament automàtica (4), que bloqueja el flux d'aigua dels prefiltres. La vàlvula (2) permet que l'aigua flueixi en una direcció.

Després de connectar totes les mànegues, enceneu el subministrament d'aigua freda. El sistema ja està operatiu. L'eficiència depèn de la temperatura i la pressió del flux.Els sistemes d'osmosi inversa només haurien d'utilitzar aigua freda.

Els filtres d'osmosi inversa es caracteritzen per la producció de galons per dia (període de 24 hores). Durant el funcionament, l'aigua no surt activament, sinó que forma un flux de gotes lent i constant. La pressió no sol ser un problema a les zones urbanes, però en alguns casos és necessari un senzill dispositiu per elevar-la.

Què és una membrana

Hi ha tres tipus de membranes d'osmosi inversa: en rotllo, de fibra buida i plana.

La membrana "roll" consta d'un cos i l'element filtrant real.

A l'interior del rotlle hi ha un tub perforat, que serveix per crear la força de l'element, per recollir aigua purificada i com a base per enrotllar la membrana durant el procés de producció. Al seu voltant s'enrotlla una gruixuda capa de xarxa de membrana de poliamida semipermeable.

Durant el procés de filtració, l'aigua entra al gruix de la tela i s'acumula al tub.

Gràcies a aquest disseny, aquestes membranes tenen el màxim rendiment, el mínim consum de material i ocupen el menor espai. Per tant, les membranes laminats són les més comunes al món i ocupen el 95% del mercat industrial.

El 5% està ocupat per aparells amb elements de membrana plana i aparells per al tractament d'aigua a base de fibres buides.

Comparació de tecnologies de filtració

Si comparem l'osmosi inversa amb altres processos de membrana, podem dir que és la tecnologia de purificació d'aigua més eficaç.

Per què?

La figura següent mostra una comparació de l'osmosi inversa amb altres mètodes de filtració.

Primer, mirem altres mètodes de separació o filtratge de mitjans.

Filtració convencional - implica l'eliminació de grans partícules de contaminació (condicionalment les que podem sentir i veure a ull nu) - sorra, òxid, llim.

La mida d'aquestes partícules és de 1000 µm (1 mm) a 1 µm.

Els processos de separació d'aquestes partícules de la fase líquida tenen lloc amb filtres de càrrega, cartutx, disc, bossa, rentat i altres tipus de filtres. Aquests processos s'utilitzen habitualment durant el tractament previ de l'aigua.

L'avantatge de la filtració mecànica simple és que pot tenir lloc a baixa pressió, per exemple, la filtració en filtres de càrrega sovint es fa sense pressurització, i els filtres de cartutxos a les llars funcionen a la pressió creada per la canonada.

La microfiltració és un procés d'eliminació de partícules d'1 a 0,1 micres de mida de l'aigua. Inclou bacteris, grans molècules de colorant, pesticides, gelatina, emulsió de làtex.

Els processos de microfiltració no s'utilitzen àmpliament en la tecnologia de tractament d'aigua potable, però s'utilitzen àmpliament per al tractament d'aigües residuals i aigua de procés per a processos industrials.

La ultrafiltració permet eliminar petites partícules de mida que oscil·len entre 0,005 i 0,1 micres (virus, partícules d'algunes proteïnes, partícules de medicaments, etc.). Els processos s'utilitzen àmpliament per al tractament d'aigua potable als països europeus. La ultrafiltració es pot considerar el millor mètode per preparar aigua potable relativament pura. A més, aquests processos s'utilitzen àmpliament en la indústria farmacèutica i alimentària.

L'ús de l'ultrafiltració a la vida quotidiana és limitat pel fet que aquest procés no elimina les impureses iòniques (sals de duresa, metalls pesants, nitrats) i representen un perill considerable per als humans, així com l'alta pressió aplicada.

L'osmosi inversa és capaç d'eliminar partícules de menys de 0,001 micres, la qual cosa garanteix l'eliminació de contaminants fins i tot de mida iònica (ions de duresa, metalls pesants, nitrats, sulfats, etc.).

Les tecnologies d'osmosi inversa s'utilitzen sovint en la preparació d'aigua potable, en la preparació de destil·lats per a calderes de vapor, a la indústria alimentària.

Ara fem una ullada als tipus de plantes d'osmosi inversa i les seves aplicacions que van des d'electrodomèstics fins a grans processos industrials.

Guia de selecció

Quan escolliu un complex de filtració per a la vostra llar, heu de tenir en compte els punts següents:

El conjunt complet de sistemes de purificació d'aigua d'osmosi inversa es fa d'acord amb un estàndard determinat, cosa que permet trobar fàcilment un substitut per a una unitat gastada. Tanmateix, no tots els fabricants d'equips segueixen aquest principi. Cal tenir en compte aquest punt, donant preferència als complexos amb paràmetres estàndard. Entre ells hi ha molts dispositius de producció nacional de força bona qualitat. El cost dels sistemes russos, per regla general, és més baix que els homòlegs estrangers.
El més rendible és comprar un filtre directament al fabricant, a un distribuïdor verificat o a la botiga de l'empresa. Un indicador de la bona qualitat d'un sistema d'osmosi inversa és la disponibilitat de documentació tècnica, una garantia oficial i instruccions clares d'instal·lació i ús. Quan compreu, definitivament heu d'exigir un certificat de qualitat. També és millor saber com canviar el filtre d'aigua tu mateix, per no pagar en excés per aquest servei.
En triar el volum del dipòsit d'emmagatzematge, cal calcular la taxa mitjana mensual de consum d'aigua a l'apartament. Per estalviar el recurs del filtre d'osmosi, no cal passar-hi tota l'aigua de la cuina. La part destinada a rentar vaixella, mans i electrodomèstics es pot agafar directament del subministrament d'aigua. Segons les normes, una persona consumeix uns 3 litres d'aigua al dia. Multiplicant aquesta xifra pel nombre de membres de la família, obtenen la tarifa diària per a tot l'apartament.
Són de gran importància les dimensions de l'espai interior de la pica. Té sentit demanar un dipòsit de dimensions importants per a una família nombrosa amb una cuina àmplia i mobles en general. Els més populars són els contenidors amb una capacitat de 8-10 litres. Aquests models són prou compactes com per cabre dins d'una pica estàndard.
De gran importància és el nivell de pressió de treball dins del subministrament d'aigua. La tecnologia d'osmosi inversa està dissenyada per a un indicador de 2,8 bar. Si les mesures van mostrar que la pressió de l'aigua és menor, hauríeu de comprar un complex especial amb una bomba interna. Proporcionarà la pressió necessària perquè el líquid passi a través del filtre de membrana. Les canonades d'aigua amb pressió de funcionament massa alta estan equipades amb un reductor de pressió. Si això no es fa, la membrana fallarà ràpidament.
Donat el paper especial que juga la membrana en un sistema d'osmosi inversa, s'ha de revisar acuradament abans de comprar.

És important que s'utilitzin materials d'alta qualitat per a la fabricació d'aquest element. La botiga ha d'exigir un certificat de qualitat separat per a la membrana

Pel que fa al seu rendiment, una taxa de filtració de 7 l/h és suficient per a una família mitjana. Si a la casa hi viuen més de 4 familiars, cal comprar una membrana més eficient o adquirir una gran capacitat.
Cal tenir en compte que a mesura que augmenta el rendiment de la membrana, també augmenta el seu cost. Per tant, portar a casa electrodomèstics massa potents no és pràctic. Per exemple, un sistema amb una capacitat de 15 l / h és capaç de cobrir les necessitats d'aigua neta d'una petita cantina o cafeteria.

Un punt important a l'hora de comprar és comprovar la configuració del sistema. El conjunt complet inclou cinc etapes bàsiques de purificació de sèrie: tres prefiltres, una membrana i un mòdul addicional. El material de fabricació i la funció de l'última etapa en diferents models poden diferir.A més del mineralitzador i el cartutx bioceràmic esmentats anteriorment, són molt populars els blocs farcits de closca de coco, carbó activat i ions de plata. Els materials d'aquest tipus tenen un efecte antisèptic i augmenten el gust de l'aigua.