Umkehrosmose und Nanofiltration

Herstellung von Umkehrosmosemembranen

Die FilmTec Corporation, eine strukturelle Tochtergesellschaft der DOW Chemical Corporation (USA), ist weltweit führend in der Herstellung von Membranelementen. Die Produktion von Membranelementen erfolgt direkt in den USA.

Die Membranen des Unternehmens sind weltweit für die Wasseraufbereitung sowohl für Trinkzwecke als auch in der Industrie zertifiziert.

DOW FilmTec-Membranen mit einem Durchmesser von 2,5" - 4" - 8" werden in mehreren Serien für die wichtigsten Wasserarten präsentiert:

• XLE - für frisch;
• BW - für salzig;
• SW - für Meer und mit hohem Salzgehalt.

Ecosoft ist seit 1995 offizieller Importeur von DOW FilmTec-Membranen in der Ukraine.

Und seit 1017 begann das Unternehmen mit der Herstellung eigener Membranelemente aus amerikanischem Leinen, wodurch die Kosten für die Umkehrosmosetechnologie gesenkt werden konnten.

Anforderungen an das der Umkehrosmosemembran zugeführte Wasser

Die Membranfolie besteht aus einem ziemlich empfindlichen Material, daher muss die Qualität des zur Behandlung gelieferten Wassers die zulässigen Werte strikt einhalten:

• weniger als 0,56 mg/l Schwebstoffe;
• Oxidationsfähigkeit - weniger als 4 mgO2 / l;
• freies Chlor weniger als 0,1 mg/l;
• Vorlauftemperatur - 4 - 30 ° C;
• Eisen - bis zu 0,1 mg / l;
• Mangan - bis zu 0,05 mg/l;
• Härte - bis zu 3 mg-eq / l.

Einige der Parameter (Eisen, Mangan, Silikate) können bei Verwendung von Antiscalants (spezielle Substanzen, die die Ablagerung von Sedimenten auf der Membranoberfläche verhindern) über den angegebenen Normen liegen.

Die restlichen Parameter werden durch Vorbehandlung erreicht, die je nach Parameter des Quellwassers mechanische Filtration, Enthärtung, Enteisenung oder Adsorption umfassen kann.

Stärken und Schwächen der Umkehrosmoseanlage

Zu den Vorteilen der Osmose-Wasseraufbereitungsanlage gehören:

• Hoher Reinigungsgrad. Diese Eigenschaft ist das Markenzeichen der Umkehrosmoseanlage. Wie Untersuchungen gezeigt haben, enthält gereinigtes Wasser 10-mal weniger Verunreinigungen als in den einschlägigen Normen angegeben. Die Membraneinheit ist so montiert, dass Verunreinigungen nicht versehentlich in die gereinigte Flüssigkeit gelangen können.
• Möglichkeit, Wasser für verschiedene Zwecke vorzubereiten. Die in den Vorratsbehälter gelangte Flüssigkeit kann uneingeschränkt zum Trinken und Kochen verwendet werden. Es muss vor Gebrauch nicht abgekocht werden. Aus medizinischer Sicht ist solches Wasser viel gesünder als abgekochtes Wasser aus einer Stadtleitung. Verfügt das Haus über ein Aquarium, kann dieses ohne vorheriges Absetzen aus dem Vorratstank nachgefüllt werden.
• Erleichterte Installation. Obwohl die Konstruktion des Systems um eine Größenordnung komplizierter ist als bei herkömmlichen Haushaltsfiltern, erfordert die Installation keine besonderen Fähigkeiten. In der Regel enthält der komplette Satz des Geräts alle für die Installation erforderlichen Elemente. Außerdem kann jeder der Komponentenknoten jederzeit ausgetauscht werden.
• Kompaktheit. Als zu klobig ist das System nicht einzustufen. Sie besteht in der Regel aus einem Behälter und mehreren Filtern mit Membran. Um den Komplex unterzubringen, wird normalerweise der Raum unter der Spüle genutzt. Der kompakte Wasserhahn wird bequem ausgestellt und auf der Oberfläche der Spüle platziert. Modernes Design ermöglicht es, sich gut in jedes Kücheninterieur einzufügen.

Die Schwächen der Umkehrosmose werden auch häufig auf die geringe Wasserfiltration zurückgeführt. Die Flüssigkeit bewegt sich sehr langsam durch die Membran. Im Durchschnitt kann eine Standardmembran 150-300 l/Tag reinigen. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass 2/3 des Wasservolumens zusammen mit der Verschmutzung in die Kanalisation eingeleitet werden, was die Stromrechnung leicht erhöht.Um Beschwerden während des Betriebs des Systems zu vermeiden, ist es notwendig, das Volumen des Speichers richtig zu wählen. In diesem Fall darf der Mangel erst unmittelbar nach Inbetriebnahme der Anlage auftreten.

Wasserkonzentrationsbehälter

Das gefilterte Wasser wird in einem speziellen Behälter mit einem Volumen von 4-12 Litern gesammelt: Der genaue Indikator wird von der Systemleistung beeinflusst. Das am häufigsten verwendete Material für die Herstellung von Behältern ist hochwertiger Stahl. Von außen ist das Gefäß mit dauerhafter Emaille veredelt. Im Inneren des Tanks befinden sich zwei Fächer - für Wasser und Luft. In der Mitte sind die Kammern durch eine Silikondichtung voneinander getrennt. Zur Einstellung der Luftmenge ist der Behälter mit einem Nippel ausgestattet, dessen hinteres Ende aus dem Tank herausragt. Zum Aufpumpen wird meist eine Autopumpe verwendet.

Dank der Luftkammer im Inneren des Behälters entsteht ein gewisser Druck, der es ermöglicht, Wasser mit etwas Druck zum Wasserhahn zu transportieren. Zur Wasserversorgung des Verbrauchers ist der Behälter mit einem zuverlässigen Schlauch mit Düse ausgestattet. In der Regel wird für die Installation der Umkehrosmose ein separater Wasserhahn verwendet, der auf der Spüle neben dem Hauptmischer platziert wird. Dadurch ist es möglich, im Falle einer Unterbrechung der Wasserversorgung durch das Wasserversorgungssystem, den im Vorratstank verfügbaren Vorrat zu nutzen. Um Flüssigkeit unter einem stabilen Druck zuzuführen, ist es manchmal notwendig, Luft durch den Nippelauslass zu zwingen.

Gerätepaket

Die wertvollste Komponente einer Umkehrosmoseanlage ist die Membran. Dieses Element besteht aus hochwertigem mikroporösem Material. Es wird in einer oder mehreren Lagen um einen perforierten Kunststoffstab gelegt. Auf dem oberen Teil der Membran befindet sich eine Kunststoffschutzhülle, zu deren Befestigung zuverlässige Dichtungen verwendet werden.

Das Membranmodul funktioniert wie folgt:

1. Nachdem Wasser in das Gehäuse zugeführt wurde, wird es durch das poröse Material geleitet. Manchmal wird eine elektrische Pumpe verwendet, um den Druck zu erhöhen.
2. Die Moleküle des reinen Wassers, die die Membran passiert haben, folgen in den Vorratstank, und das mit Verunreinigungen beschwerte Konzentrat wird von der Membranbarriere zurückgehalten.
3. Weiterhin wird diese Lösung außerhalb der Membranvorrichtung in das Abwasserrohr entfernt.

Wie bereits erwähnt, ist der direkte Kontakt eines Membranfilters mit klarem Wasser aus einer Stadtleitung mit den unglücklichsten Folgen behaftet. Es dreht sich alles um die mikroskopischen Abmessungen seiner Poren (0,0001 Mikrometer). Die Membran kann nicht wie mechanische Filter gereinigt oder gewaschen werden, sie kann nur ausgetauscht werden. Die empfohlene Austauschhäufigkeit für dieses teure Element ist einmal alle zwei bis drei Jahre.

Die genaue Austauschzeit wird von den Betriebsbedingungen des Produkts beeinflusst - dem Druckniveau in der Wasserversorgung, der Konzentration und chemischen Zusammensetzung von Verunreinigungen, der Wassertemperatur usw. Es kommt vor, dass die Membran regelmäßig 5 oder mehr Jahre hält. Manchmal muss nach dem ersten Jahr der Nutzung ein Austausch vorgenommen werden. Um die Poren der Membran vor vorzeitiger Verstopfung zu schützen, werden Vorfilter für Wasser mit Umkehrosmose in das System eingebracht.

Standardmäßig sprechen wir von zwei mechanischen und einem Kohlegerät:

• Die Rolle des ersten mechanischen Filters besteht darin, Verunreinigungen zurückzuhalten, die sich nicht in Wasser lösen können. In der Regel beträgt die Größe dieser Partikel mehr als 0,5 Mikrometer. Dazu gehören in der Regel Sand, Korrosionsstücke, Zunder usw.
• Danach fließt das Wasser durch das Kohlemodul, das chemische Verunreinigungen selektiert – Chlormoleküle, Schwermetalle, Düngemittel aus dem Boden, gelöstes Eisen und verschiedene organische Stoffe.
• Als nächstes kommt ein mechanischer Filter, der kleinere Partikel einfangen kann. Es ist das letzte Glied im Vorfiltermodul.

Theorie

Unter Osmose wird ein technologischer Vorgang verstanden, dessen Wesen die Tendenz des Wassers ist, den Konzentrationsgrad von Zusatzstoffen in durch eine Membran getrennten Lösungen auszugleichen. Diese Trennwände sind mit so mikroskopisch kleinen Löchern versehen, dass nur Wassermoleküle hindurchsickern können.

Mit einer Erhöhung des Prozentsatzes an Verunreinigungen in einem Fach eines solchen Gefäßes beginnt der Prozess des Einfließens von Wasser, bis die Dichte der Flüssigkeit in beiden Fächern vollständig ausgeglichen ist. Die Umkehrosmose führt zum gegenteiligen Effekt: Hier gleicht die Membran die Dichte des Wassers nicht aus, sondern teilt es in zwei Teile - sauber und schmutzig. Aus diesem Grund erhielt der Prozess das Präfix „umgekehrt“.

Zusätzlicher Block

Osmose-Wasserfilter bringen die Flüssigkeit in einen Zustand, der destilliertem Wasser nahe kommt. Membranporen halten gelöste Sauerstoffmoleküle nicht zurück, wodurch gereinigtes Wasser von sehr hoher Qualität entsteht. Um den Geschmack der Flüssigkeit zu verbessern, werden ein zusätzlicher Mineralisator und andere Blöcke verwendet. Wasser kann aber auch direkt nach Verlassen der Membran verwendet werden: Es muss nicht einmal vorher abgekocht werden.

Der zusätzliche Block enthält normalerweise einen Mineralisator und eine biokeramische Patrone. Das durch sie fließende Wasser ist mit Kalzium, Natrium, Magnesium usw. angereichert. Diese Elemente wirken sich sehr positiv auf das menschliche Nerven- und Herz-Kreislauf-System aus, wodurch viele gefährliche Krankheiten vermieden werden können. Dadurch wird mineralreiches Wasser nicht nur trinkbar, sondern auch heilsam.

Die Wirkungsweise der biokeramischen Kartusche ist etwas anders. Darin befindet sich Granulat, für dessen Herstellung gebrannter Ton und Turmalinfragmente verwendet werden. Diese Materialien wirken sich sehr positiv auf das Wasser aus und korrigieren seine Struktur. Das Trinken eines solchen Wassers kann das endokrine und das Immunsystem erheblich stärken.

Die Installation eines Umkehrosmosefilters kann in mehrere Schritte unterteilt werden

1. Der Filter ist am Wasserhahn befestigt. Die meisten OO-Systeme werden mit einem Umsteller geliefert, der an jedem Waschbecken in jedem Haushalt angebracht werden kann. Um mit der Arbeit mit dem Filter zu beginnen, kaltes Wasser aufdrehen und den kleinen Hebel am Umsteller umlegen. Somit beginnt Wasser in das System zu fließen. Um die Arbeit zu beenden, schalten Sie einfach die Wasserzufuhr ab. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Leitungswasserversorgung an den Filter anzuschließen. Beispielsweise kann ein Schlauchfitting oder ein Sitzventil verwendet werden;

2. Bringen Sie den Ablaufschlauch am Abfluss im Waschbecken an. So gelangen alle Verunreinigungen in die Kanalisation. Der Abwasserzulauf kann mit einem Sattelventil in der Ablaufleitung angeordnet werden;

3. Stecken Sie den Wasserablaufschlauch in das Fass oder den Vorratsbehälter. Bei Verwendung eines Ventils zur automatischen Abschaltung wird ein Schwimmer eingebaut. Zu beachten ist, dass das automatische Absperrventil in der Regel nicht im Standardlieferumfang von Umkehrosmosefiltern enthalten ist, diese aber als Zubehör erworben werden können.Schaltplan für Umkehrosmosefilter. Die Abbildung zeigt das Funktionsprinzip des automatischen Absperrventils. Durch den roten Schlauch wird der Umkehrosmoseanlage (4) Wasser zugeführt, durch den schwarzen Schlauch fließt stark salzhaltiges Wasser ab, durch den blauen Schlauch gelangt durch Umkehrosmose gereinigtes Wasser in den Speicher. Der Schwimmer (3) blockiert den Wasserfluss in den Tank, im automatischen Absperrventil (4) baut sich ein hydrostatischer Druck auf, der den Wasserfluss aus den Vorfiltern blockiert. Das Ventil (2) lässt das Wasser in eine Richtung fließen.

Nachdem Sie alle Schläuche angeschlossen haben, schalten Sie die Kaltwasserversorgung ein. Das System ist jetzt betriebsbereit. Der Wirkungsgrad ist abhängig von Temperatur und Fließdruck.Umkehrosmoseanlagen sollten nur kaltes Wasser verwenden.

Umkehrosmosefilter sind durch die Leistung von Gallonen pro Tag (24-Stunden-Zeitraum) gekennzeichnet. Während des Betriebs strömt Wasser nicht aktiv aus, sondern bildet einen langsamen und stetigen Tropfenfluss. Druck ist in städtischen Gebieten normalerweise kein Problem, aber in einigen Fällen ist eine einfache Vorrichtung zum Anheben erforderlich.

Was ist eine Membran

Es gibt drei Arten von Umkehrosmosemembranen: Rollen-, Hohlfaser- und Flachmembranen.

Die „Roll“-Membran besteht aus einem Körper und dem eigentlichen Filterelement.

Im Inneren der Rolle befindet sich ein perforiertes Rohr, das dazu dient, die Festigkeit des Elements zu erzeugen, gereinigtes Wasser zu sammeln und als Basis zum Aufwickeln der Membran während des Produktionsprozesses dient. Um sie herum wird eine dicke Lage semipermeables Polyamid-Membrangewebe gewickelt.

Während des Filtrationsprozesses dringt Wasser in die Dicke der Bahn ein und sammelt sich im Rohr.

Dank dieser Konstruktion haben diese Membranen die höchste Leistung, den geringsten Materialverbrauch und den geringsten Platzbedarf. Daher sind Rollmembranen weltweit am weitesten verbreitet und nehmen 95 % des Industriemarktes ein.

5 % entfallen auf Geräte mit Flachmembranelementen und Geräte zur Wasseraufbereitung auf Basis von Hohlfasern.

Vergleich von Filtrationstechnologien

Wenn wir die Umkehrosmose mit anderen Membranverfahren vergleichen, können wir sagen, dass sie die effektivste Wasserreinigungstechnologie ist.

Wieso den?

Die folgende Abbildung zeigt einen Vergleich der Umkehrosmose mit anderen Filtrationsverfahren.

Schauen wir uns zunächst andere Methoden der Medientrennung oder Filterung an.

Herkömmliche Filterung - beinhaltet die Entfernung großer Verschmutzungspartikel (bedingt die, die wir mit bloßem Auge fühlen und sehen können) - Sand, Rost, Schlick.

Die Größe dieser Partikel liegt zwischen 1000 µm (1 mm) und 1 µm.

Die Prozesse zum Trennen solcher Partikel von der flüssigen Phase finden auf Ladungs-, Kartuschen-, Scheiben-, Beutel-, Wasch- und anderen Arten von Filtern statt. Solche Prozesse werden üblicherweise während der Vorbehandlung von Wasser verwendet.

Der Vorteil der einfachen mechanischen Filterung besteht darin, dass sie bei niedrigem Druck erfolgen kann, beispielsweise erfolgt die Filterung auf Ladefiltern oft ohne Druckbeaufschlagung, und Patronenfilter in Haushalten arbeiten mit dem Druck, der von der Rohrleitung erzeugt wird.

Mikrofiltration ist ein Verfahren zur Entfernung von Partikeln mit einer Größe von 1 bis 0,1 Mikrometer aus Wasser. Dazu gehören Bakterien, große Farbstoffmoleküle, Pestizide, Gelatine, Latexemulsion.

Mikrofiltrationsverfahren sind in der Trinkwasseraufbereitungstechnik nicht weit verbreitet, werden aber häufig zur Abwasserbehandlung und Prozesswasser für industrielle Prozesse eingesetzt.

Mit der Ultrafiltration können Sie kleine Partikel mit einer Größe von 0,005 bis 0,1 Mikrometer (Viren, Partikel einiger Proteine, Partikel von Arzneimitteln usw.) entfernen. Die Verfahren sind in der Trinkwasseraufbereitung in europäischen Ländern weit verbreitet. Die Ultrafiltration kann als beste Methode zur Aufbereitung von relativ reinem Trinkwasser angesehen werden. Auch in der Pharma- und Lebensmittelindustrie sind diese Verfahren weit verbreitet.

Der Anwendung der Ultrafiltration im Alltag sind dadurch Grenzen gesetzt, dass bei diesem Verfahren ionische Verunreinigungen (Härtesalze, Schwermetalle, Nitrate) nicht entfernt werden und diese eine erhebliche Gefahr für den Menschen darstellen, sowie der hohe angewandte Druck.

Die Umkehrosmose ist in der Lage, Partikel kleiner als 0,001 Mikrometer zu entfernen, was die Entfernung von sogar ionengroßen Verunreinigungen (Härteionen, Schwermetalle, Nitrate, Sulfate usw.) gewährleistet.

Umkehrosmose-Technologien werden häufig bei der Trinkwasseraufbereitung, bei der Aufbereitung von Destillat für Dampfkessel, in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.

Werfen wir nun einen Blick auf die Arten von Umkehrosmoseanlagen und ihre Anwendungen, die von Haushaltsgeräten bis hin zu großen Industrieprozessen reichen.

Auswahlhilfe

Bei der Auswahl eines Filterkomplexes für Ihr Zuhause müssen Sie die folgenden Punkte berücksichtigen:

Das komplette Set der Umkehrosmose-Wasseraufbereitungssysteme wird nach einem bestimmten Standard hergestellt, wodurch es möglich ist, leicht einen Ersatz für eine verschlissene Einheit zu finden. Allerdings folgen nicht alle Gerätehersteller diesem Prinzip. Dieser Punkt muss beachtet werden, wobei Komplexe mit Standardparametern bevorzugt werden. Darunter sind viele Geräte aus heimischer Produktion von recht guter Qualität. Die Kosten russischer Systeme sind in der Regel niedriger als bei ausländischen Pendants.
Am rentabelsten ist es, einen Filter direkt beim Hersteller, einem geprüften Händler oder in einem Firmengeschäft zu kaufen. Ein Indikator für die gute Qualität einer Umkehrosmoseanlage ist die Verfügbarkeit von technischen Unterlagen, einer offiziellen Garantie und klaren Installations- und Gebrauchsanweisungen. Beim Kauf müssen Sie unbedingt ein Qualitätszertifikat verlangen. Es ist auch besser zu wissen, wie man den Wasserfilter selbst wechselt, um für diesen Service nicht zu viel zu bezahlen.
Bei der Wahl des Volumens des Speichers muss der durchschnittliche monatliche Wasserverbrauch in der Wohnung berechnet werden. Um die Ressource des Osmosefilters zu schonen, muss nicht das gesamte Küchenwasser durchgeleitet werden. Der zum Spülen von Geschirr, Händen und Haushaltsgeräten bestimmte Anteil kann direkt aus der Wasserversorgung entnommen werden. Laut Norm verbraucht eine Person etwa 3 Liter Wasser pro Tag. Multipliziert man diese Zahl mit der Anzahl der Familienmitglieder, erhält man den Tagessatz für die gesamte Wohnung.
Von großer Bedeutung sind die Abmessungen des Innenraums der Spüle. Es ist sinnvoll, für eine große Familie mit einer geräumigen Küche und Gesamtmöbeln einen Tank mit beträchtlichen Abmessungen zu bestellen. Am beliebtesten sind Behälter mit einem Fassungsvermögen von 8-10 Litern. Diese Modelle sind kompakt genug, um in eine Standardspüle zu passen.
Von großer Bedeutung ist der Arbeitsdruck in der Wasserversorgung. Die Umkehrosmose-Technologie ist für eine Anzeige von 2,8 bar ausgelegt. Wenn die Messungen ergeben haben, dass der Wasserdruck geringer ist, sollten Sie einen speziellen Komplex mit einer internen Pumpe kaufen. Er sorgt für den nötigen Druck, damit die Flüssigkeit den Membranfilter passieren kann. Wasserleitungen mit zu hohem Betriebsdruck sind mit einem Druckminderer ausgestattet. Geschieht dies nicht, versagt die Membran schnell.
Angesichts der besonderen Rolle, die die Membran in einer Umkehrosmoseanlage spielt, muss sie vor dem Kauf genau geprüft werden.

Es ist wichtig, dass für die Herstellung dieses Elements hochwertige Materialien verwendet werden. Der Handel muss ein separates Qualitätszertifikat für die Folie verlangen

Was die Leistung betrifft, reicht eine Filtrationsrate von 7 l / h für eine durchschnittliche Familie aus. Wenn mehr als 4 Familienmitglieder im Haus leben, ist es notwendig, eine effizientere Membran zu kaufen oder eine große Kapazität zu erwerben.
Es sollte berücksichtigt werden, dass mit zunehmender Leistung der Membran auch ihre Kosten steigen. Daher ist es nicht praktikabel, zu starke Geräte mit nach Hause zu nehmen. Beispielsweise kann ein System mit einer Kapazität von 15 l / h den Bedarf an sauberem Wasser einer kleinen Kantine oder eines Cafés decken.

Ein wichtiger Punkt beim Kauf ist die Konfiguration des Systems zu prüfen. Das Komplettset beinhaltet standardmäßig fünf grundlegende Reinigungsstufen: drei Vorfilter, eine Membran und ein Zusatzmodul. Das Herstellungsmaterial und die Funktion der letzten Stufe in verschiedenen Modellen können unterschiedlich sein.Neben dem bereits erwähnten Mineralisator und der biokeramischen Kartusche sind mit Kokosnussschale, Aktivkohle und Silberionen gefüllte Blöcke sehr beliebt. Materialien dieser Art wirken antiseptisch und verstärken den Geschmack von Wasser.