Výroba membrán reverzní osmózy
FilmTec Corporation, strukturální podskupina DOW Chemical Corporation (USA), je světovým lídrem ve výrobě membránových prvků. Membránové prvky jsou vyráběny přímo v USA.
Membrány společnosti jsou celosvětově certifikovány pro úpravu vody jak pro pitné účely, tak pro průmysl.
Membrány DOW FilmTec o průměru 2,5” - 4” - 8” jsou prezentovány v několika sériích pro hlavní typy vody:
- XLE - pro čerstvé;
- BW - pro slané;
- JZ - pro moře a s vysokou úrovní salinity.
Od roku 1995 je společnost Ecosoft oficiálním dovozcem membrán DOW FilmTec na Ukrajinu.
A od roku 1017 začala společnost vyrábět vlastní membránové prvky z amerického plátna, což umožnilo snížit náklady na technologii reverzní osmózy.
Požadavky na vodu dodávanou do membrány reverzní osmózy
Fólie membrány je vyrobena z poměrně citlivého materiálu, takže kvalita vody dodávané k úpravě musí přísně odpovídat přípustným hodnotám:
- méně než 0,56 mg/l nerozpuštěných látek;
- oxidovatelnost - méně než 4 mgO2 / l;
- volný chlor méně než 0,1 mg/l;
- teplota přívodní vody - 4 - 30 ° С;
- železo - až 0,1 mg / l;
- mangan - do 0,05 mg/l;
- tvrdost - až 3 mg-ekv / l.
Některé parametry (železo, mangan, silikáty) mohou být v případě použití antiscalants (speciálních látek zabraňujících usazování sedimentu na povrchu membrány) vyšší než deklarované normy.
Zbývajících parametrů je dosaženo předúpravou, která může v závislosti na parametrech zdrojové vody zahrnovat mechanickou filtraci, změkčování, odstraňování železa nebo adsorpci.
Silné a slabé stránky systému reverzní osmózy
Mezi výhody osmózového systému čištění vody patří:
- Vysoká úroveň čištění. Tato vlastnost je charakteristickým znakem systému reverzní osmózy. Jak ukázaly zkoušky, čištěná voda obsahuje 10x méně nečistot, než je uvedeno v příslušných normách. Membránový blok je sestaven tak, aby se nečistoty nemohly náhodně dostat do čištěné kapaliny.
- Možnost přípravy vody pro různé účely. Tekutinu, která se dostala do zásobníku, lze bez omezení používat k pití a vaření. Před použitím se nemusí vařit. Z lékařského hlediska je taková voda mnohem zdravější než převařená voda z městské dýmky. Pokud má dům akvárium, lze jej doplnit ze zásobní nádrže bez předchozího usazení.
- Snadná instalace. Přestože je návrh systému řádově složitější než běžné domácí filtry, jeho instalace nevyžaduje speciální dovednosti. Kompletní sada zařízení zpravidla obsahuje všechny prvky potřebné pro instalaci. Kromě toho lze každý z uzlů součásti kdykoli vyměnit.
- kompaktnost. Systém nelze klasifikovat jako příliš objemný. Zpravidla se skládá z nádoby a několika filtrů s membránou. Pro umístění komplexu se obvykle používá prostor pod umyvadlem. Kompaktní baterie je pohodlně vystavena a umístěna na povrchu dřezu. Díky modernímu designu se hodí do každého interiéru kuchyně.
Slabé stránky reverzní osmózy jsou také běžně připisovány nízké rychlosti filtrace vody. Kapalina prochází membránou velmi pomalu. V průměru je standardní membrána schopna vyčistit 150-300 l/den. Je také třeba mít na paměti, že 2/3 objemu vody spolu se znečištěním jsou vypouštěny do kanalizace, což mírně zvyšuje účty za energie.Aby se předešlo nepohodlí při provozu systému, je nutné správně zvolit objem akumulační nádrže. V tomto případě může dojít k deficitu až bezprostředně po uvedení systému do provozu.
Nádrž na koncentraci vody
Filtrovaná voda se shromažďuje ve speciální nádobě o objemu 4-12 litrů: přesný ukazatel je ovlivněn úrovní výkonu systému. Nejčastěji používaným materiálem pro výrobu kontejnerů je vysoce kvalitní ocel. Z vnější strany je nádoba opatřena odolným smaltem. Uvnitř nádrže jsou dvě přihrádky - na vodu a vzduch. Uprostřed jsou komory od sebe odděleny silikonovým těsněním. Pro nastavení množství vzduchu je nádoba vybavena vsuvkou, jejíž zadní konec jde mimo nádrž. K huštění se obvykle používá autopumpa.
Díky vzduchové komoře uvnitř nádoby je vytvořen určitý tlak, který umožňuje dopravit vodu do baterie s určitým tlakem. Pro dodávku vody spotřebiteli je nádoba vybavena spolehlivou hadicí s tryskou. K instalaci reverzní osmózy se zpravidla používá samostatný kohoutek umístěný na dřezu vedle hlavního mixéru. To umožňuje v případě přerušení dodávky vody přes vodovodní systém využít zásobu, která je k dispozici uvnitř akumulační nádrže. Aby bylo možné přivádět kapalinu pod stabilním tlakem, je někdy nutné protlačit vzduch přes výstup vsuvky.
Balíček zařízení
Nejcennější součástí systému reverzní osmózy je membrána. Tento prvek je vyroben z vysoce kvalitního mikroporézního materiálu. Pokládá se v jedné nebo více vrstvách kolem perforované plastové tyče. Na horní části membrány je plastové ochranné pouzdro, k jehož upevnění jsou použita spolehlivá těsnění.
Membránový modul funguje takto:
- Poté, co je voda přivedena dovnitř pouzdra, prochází skrz porézní materiál. Někdy se pro zvýšení tlaku používá elektrické čerpadlo.
- Molekuly čisté vody, které prošly membránou, následují uvnitř skladovací nádrže a koncentrát zatížený nečistotami je zadržen membránovou bariérou.
- Dále je tento roztok odstraněn mimo membránové zařízení do kanalizační trubky.
Jak již bylo zmíněno, přímý kontakt membránového filtru s obyčejnou vodou z městského potrubí je plný nejnešťastnějších důsledků. Je to všechno o mikroskopických rozměrech jeho pórů (0,0001 mikronu). Membránu nelze čistit ani mýt jako mechanické filtry: lze ji pouze vyměnit. Doporučená frekvence výměny tohoto drahého prvku je jednou za dva až tři roky.
Přesná doba výměny je ovlivněna provozními podmínkami výrobku - úrovní tlaku ve vodovodu, koncentrací a chemickým složením nečistot, teplotou vody atd. Stává se, že membrána pravidelně slouží 5 a více let. Někdy je nutné provést výměnu po prvním roce používání. Aby byly póry membrány chráněny před předčasným ucpáním, jsou do systému zavedeny předfiltry pro vodu s reverzní osmózou.
Standardně mluvíme o dvou mechanických a jednom uhelném zařízení:
- Úkolem prvního mechanického filtru je zadržovat nečistoty, které se ve vodě nemohou rozpustit. Velikost těchto částic je zpravidla větší než 0,5 mikronu. Ty obvykle zahrnují písek, kousky koroze, vodní kámen atd.
- Poté voda protéká uhelným modulem, který vybírá chemické nečistoty - molekuly chlóru, těžké kovy, hnojiva z půdy, rozpuštěné železo a různé organické látky.
- Další je jeden mechanický filtr schopný zachytit menší částice. Je to poslední článek v modulu předčističe.
Teorie
Osmóza je chápána jako technologická operace, jejíž podstatou je tendence vody vyrovnávat míru koncentrace přísad v roztocích oddělených membránou. Tyto přepážky jsou vybaveny tak mikroskopickými otvory, že jimi mohou prosakovat pouze molekuly vody.
Se zvýšením procenta nečistot v kterémkoli oddělení takové nádoby začne proces proudění vody do něj, dokud se hustota kapaliny v obou odděleních zcela nevyrovná. Reverzní osmóza vede k opačnému efektu: zde membrána nevyrovnává hustotu vody, ale rozděluje ji na dvě části – čistou a špinavou. Z tohoto důvodu proces obdržel předponu „reverse“.
Přídavný blok
Osmické vodní filtry přivádějí kapalinu do stavu blízkého destilované vodě. Membránové póry nezadržují rozpuštěné molekuly kyslíku, díky čemuž je čištěná voda velmi kvalitní. Pro zlepšení chuti kapaliny se používá další mineralizátor a další bloky. Vodu lze ale použít i ihned po opuštění membrány: není třeba ji ani předem vařit.
Pokud jde o přídavný blok, ten obvykle obsahuje mineralizátor a biokeramickou kartuši. Voda procházející jimi je obohacena o vápník, sodík, hořčík atd. Tyto prvky mají velmi pozitivní vliv na lidský nervový a kardiovaskulární systém, který pomáhá předcházet mnoha nebezpečným nemocem. Voda bohatá na minerály se díky tomu stává nejen pitnou, ale i léčivou.
Působení biokeramické patrony je poněkud odlišné. Uvnitř jsou granule, k jejichž výrobě se používá pečená hlína a úlomky turmalínu. Tyto materiály mají velmi příznivý vliv na vodu, korigují její strukturu. Pití takové vody může výrazně posílit endokrinní a imunitní systém.
Instalaci filtru pro reverzní osmózu lze rozdělit do několika etap
1. Filtr je připevněn ke kohoutku. Většina systémů OO se dodává s přepínačem, který lze připevnit k jakémukoli dřezu v jakékoli domácnosti. Chcete-li začít pracovat s filtrem, pusťte studenou vodu a přepněte malou páčku na divertoru. Voda tak začne proudit do systému. Chcete-li přestat pracovat, jednoduše vypněte přívod vody. Existuje několik možností připojení přívodu vody z vodovodu k filtru. Například lze použít hadicovou armaturu nebo sedlový ventil;
2. Umístěte vypouštěcí hadici na odtok ve dřezu. Takže všechny nečistoty půjdou do kanalizace. Přívod odpadní vody může být uspořádán sedlovým ventilem v odtokovém potrubí;
3. Umístěte výstupní hadici vody do sudu nebo skladovací nádoby. Při použití ventilu pro automatické vypnutí je instalován plovák. Za zmínku stojí, že automatický uzavírací ventil většinou není součástí standardní dodávky filtrů pro reverzní osmózu, lze je však dokoupit jako příslušenství.
Schéma zapojení filtru reverzní osmózy. Obrázek ukazuje princip činnosti automatického uzavíracího ventilu. Voda je přiváděna do systému reverzní osmózy (4) červenou hadicí, voda s vysokým obsahem soli odtéká černou hadicí, voda vyčištěná reverzní osmózou vstupuje do zásobníku modrou. Plovák (3) blokuje průtok vody do nádrže, v automatickém uzavíracím ventilu (4) vzniká hydrostatický tlak, který blokuje průtok vody z předfiltrů. Ventil (2) umožňuje průtok vody jedním směrem.
Po připojení všech hadic zapněte přívod studené vody. Systém je nyní funkční. Účinnost závisí na teplotě a tlaku průtoku.Systémy s reverzní osmózou by měly používat pouze studenou vodu.
Filtry s reverzní osmózou se vyznačují výkonem galonů za den (24 hodin). Během provozu voda aktivně nevytéká, ale tvoří pomalý a stálý tok kapek. V městských oblastech není tlak obvykle problém, ale v některých případech je nutné jednoduché zařízení pro jeho zvýšení.
Co je membrána
Existují tři typy membrán reverzní osmózy: role, duté vlákno a ploché.
Membrána "Roll" se skládá z těla a vlastního filtračního prvku.
Uvnitř role je perforovaná trubka, která slouží k vytvoření pevnosti prvku, ke shromažďování vyčištěné vody a jako základna pro navíjení membrány během výrobního procesu. Kolem ní je navinuta silná vrstva polopropustné polyamidové membrány.
Během procesu filtrace voda vstupuje do tloušťky pásu a shromažďuje se v trubici.
Díky této konstrukci mají tyto membrány nejvyšší výkon, minimální spotřebu materiálu a zabírají nejméně místa. Proto jsou rolované membrány nejrozšířenější na světě a zaujímají 95 % průmyslového trhu.
5 % zaujímají zařízení s plochými membránovými prvky a zařízení na úpravu vody na bázi dutých vláken.
Porovnání filtračních technologií
Srovnáme-li reverzní osmózu s jinými membránovými procesy, můžeme říci, že jde o nejúčinnější technologii čištění vody.
Proč?
Níže uvedený obrázek ukazuje srovnání reverzní osmózy s jinými metodami filtrace.
Nejprve se podívejme na další metody separace médií neboli filtrace.
Konvenční filtrace – zahrnuje odstranění velkých částic znečištění (podmíněně těch, které můžeme cítit a vidět pouhým okem) – písek, rez, bahno.
Velikost těchto částic je od 1000 µm (1 mm) do 1 µm.
Procesy oddělování takových částic od kapalné fáze probíhají na nábojových, patronových, kotoučových, sáčkových, promývacích a dalších typech filtrů. Takové procesy se běžně používají při předúpravě vody.
Výhodou jednoduché mechanické filtrace je, že může probíhat za nízkého tlaku, například filtrace na vsázkových filtrech probíhá často bez tlakování a kartušové filtry v domácnostech pracují při tlaku vytvářeném potrubím.
Mikrofiltrace je proces odstraňování částic o velikosti od 1 do 0,1 mikronu z vody. Patří mezi ně bakterie, velké molekuly barviv, pesticidy, želatina, latexová emulze.
Mikrofiltrační procesy nejsou široce používány v technologii úpravy pitné vody, ale jsou široce používány pro čištění odpadních vod a procesní vody pro průmyslové procesy.
Ultrafiltrace umožňuje odstranit malé částice o velikosti od 0,005 do 0,1 mikronu (viry, částice některých proteinů, částice léků atd.). Procesy jsou široce používány pro úpravu pitné vody v evropských zemích. Ultrafiltraci lze považovat za nejlepší metodu pro přípravu relativně čisté pitné vody. Tyto procesy jsou také široce používány ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu.
Využití ultrafiltrace v běžném životě je omezeno tím, že tento proces neodstraňuje iontové nečistoty (soli tvrdosti, těžké kovy, dusičnany) a ty představují značné nebezpečí pro člověka, stejně jako vysoký aplikovaný tlak.
Reverzní osmóza je schopna odstranit částice menší než 0,001 mikronu, což zajišťuje odstranění i iontových nečistot (ionty tvrdosti, těžké kovy, dusičnany, sírany atd.).
Technologie reverzní osmózy se často používají při přípravě pitné vody, při přípravě destilátu pro parní kotle, v potravinářském průmyslu.
Nyní se podívejme na typy zařízení na reverzní osmózu a jejich aplikace, od domácích spotřebičů až po velké průmyslové procesy.
Průvodce výběrem
Při výběru filtračního komplexu pro váš domov je třeba vzít v úvahu následující body:
Kompletní sada systémů na čištění vody s reverzní osmózou je vyráběna podle určitého standardu, což umožňuje snadno najít náhradu za opotřebovanou jednotku. Ne všichni výrobci zařízení však tento princip dodržují. Tento bod je třeba mít na paměti a upřednostňovat komplexy se standardními parametry. Mezi nimi je mnoho zařízení domácí výroby poměrně dobré kvality. Náklady na ruské systémy jsou zpravidla nižší než u zahraničních protějšků.
Nejvýnosnější je nákup filtru přímo od výrobce, ověřeného prodejce nebo v podnikové prodejně. Ukazatelem dobré kvality systému reverzní osmózy je dostupnost technické dokumentace, oficiální záruka a jasné pokyny k instalaci a použití. Při nákupu musíte určitě vyžadovat certifikát kvality. Je také lepší vědět, jak vyměnit vodní filtr sami, abyste tuto službu nepřeplatili.
Při volbě objemu akumulační nádrže je nutné počítat s průměrnou měsíční sazbou spotřeby vody v bytě. Pro úsporu zdrojů osmózového filtru není nutné přes něj propouštět veškerou kuchyňskou vodu. Část určenou na mytí nádobí, rukou a domácích spotřebičů lze odebírat přímo z vodovodu. Podle norem jedna osoba spotřebuje asi 3 litry vody denně. Vynásobením tohoto čísla počtem členů rodiny dostanou denní sazbu za celý byt.
Velký význam mají rozměry vnitřního prostoru dřezu. Pro velkou rodinu s prostornou kuchyní a celkovým nábytkem má smysl objednat nádrž významných rozměrů. Nejoblíbenější jsou nádoby o objemu 8-10 litrů. Tyto modely jsou dostatečně kompaktní, aby se vešly do standardního dřezu.
Velmi důležitá je úroveň pracovního tlaku uvnitř vodovodu. Technologie reverzní osmózy je navržena pro indikátor 2,8 bar. Pokud měření ukázala, že tlak vody je nižší, měli byste si zakoupit speciální komplex s vnitřním čerpadlem. Zajistí potřebný tlak pro průchod kapaliny přes membránový filtr. Vodovodní potrubí s příliš vysokým provozním tlakem je vybaveno redukčním ventilem. Pokud tak neučiníte, membrána rychle selže.
Vzhledem ke zvláštní roli, kterou membrána hraje v systému reverzní osmózy, musí být před nákupem pečlivě zkontrolována.
Je důležité, aby byly pro výrobu tohoto prvku použity vysoce kvalitní materiály. Prodejna musí vyžadovat samostatný certifikát kvality membrány
Pokud jde o jeho výkon, pro průměrnou rodinu stačí filtrační výkon 7 l/h. Pokud v domě bydlí více než 4 členové rodiny, je nutné zakoupit účinnější membránu nebo pořídit velkou kapacitu.
Je třeba vzít v úvahu, že s rostoucím výkonem membrány roste její cena. Proto není praktické brát si domů příliš výkonné spotřebiče. Například systém s kapacitou 15 l / h je schopen pokrýt potřeby čisté vody malé jídelny nebo kavárny.
Důležitým bodem při nákupu je kontrola konfigurace systému. Kompletní sada obsahuje standardně pět základních čistících stupňů: tři předfiltry, membránu a přídavný modul. Výrobní materiál a funkce posledního stupně se u různých modelů mohou lišit.Kromě již zmíněného mineralizátoru a biokeramické kartuše jsou velmi oblíbené bloky plněné kokosovou skořápkou, aktivním uhlím a ionty stříbra. Materiály tohoto typu působí antisepticky a zvyšují chuť vody.
