Producción de membranas de ósmosis inversa
FilmTec Corporation, una subdivisión estructural de DOW Chemical Corporation (EE. UU.), es líder mundial en la producción de elementos de membrana. La producción de elementos de membrana se lleva a cabo directamente en los EE. UU.
Las membranas de la empresa están certificadas a nivel mundial para el tratamiento de agua tanto para consumo como en la industria.
Las membranas DOW FilmTec con un diámetro de 2,5” - 4” - 8” se presentan en varias series para los principales tipos de agua:
- XLE - para fresco;
- BW - para salado;
- SW - para mar y con un alto nivel de salinidad.
Ecosoft ha sido el importador oficial de membranas DOW FilmTec en Ucrania desde 1995.
Y desde 1017, la compañía comenzó a producir sus propios elementos de membrana a partir de lino estadounidense, lo que permitió reducir el costo de la tecnología de ósmosis inversa.
Requisitos para el agua suministrada a la membrana de ósmosis inversa
La lámina de la membrana está hecha de un material bastante sensible, por lo que la calidad del agua suministrada para el tratamiento debe cumplir estrictamente con los valores permisibles:
- menos de 0,56 mg/l de sólidos en suspensión;
- oxidabilidad - menos de 4 mgO2 / l;
- cloro libre inferior a 0,1 mg/l;
- temperatura del agua de suministro - 4 - 30 ° С;
- hierro - hasta 0,1 mg / l;
- manganeso - hasta 0,05 mg/l;
- dureza - hasta 3 mg-eq / l.
Algunos de los parámetros (hierro, manganeso, silicatos) pueden ser superiores a las normas declaradas en el caso de utilizar antiincrustantes (sustancias especiales que evitan la deposición de sedimentos en la superficie de la membrana).
Los parámetros restantes se logran mediante un pretratamiento, que puede incluir filtración mecánica, ablandamiento, eliminación de hierro o adsorción, según los parámetros de la fuente de agua.
Puntos fuertes y débiles del sistema de ósmosis inversa
Entre las ventajas del sistema de purificación de agua por ósmosis se encuentran las siguientes:
- Alto nivel de limpieza. Esta característica es el sello distintivo del sistema de ósmosis inversa. Como han demostrado los exámenes, el agua purificada contiene 10 veces menos impurezas que las indicadas en las normas pertinentes. La unidad de membrana está ensamblada de tal manera que las impurezas no pueden entrar accidentalmente en el líquido purificado.
- Posibilidad de preparar agua para diferentes propósitos. El líquido que ha entrado en el tanque de almacenamiento se puede usar sin restricciones para beber y cocinar. No es necesario hervirlo antes de usarlo. Desde un punto de vista médico, esa agua es mucho más saludable que el agua hervida de una tubería de la ciudad. Si la casa tiene un acuario, se puede reponer desde el tanque de almacenamiento sin sedimentación previa.
- Facilidad de instalación. Aunque el diseño del sistema es un orden de magnitud más complicado que los filtros domésticos convencionales, no requiere habilidades especiales para instalarlo. Como regla general, el juego completo del dispositivo incluye todos los elementos necesarios para la instalación. Además, cada uno de los nodos componentes se puede reemplazar en cualquier momento.
- compacidad. El sistema no puede clasificarse como demasiado voluminoso. Por regla general, consta de un recipiente y varios filtros con una membrana. Para acomodar el complejo, se suele utilizar el espacio debajo del fregadero. El grifo compacto se muestra y coloca convenientemente en la superficie del fregadero. El diseño moderno le permite adaptarse bien a cualquier interior de cocina.
Las debilidades de la ósmosis inversa también se atribuyen comúnmente a la baja tasa de filtración del agua. El líquido se mueve a través de la membrana muy lentamente. En promedio, una membrana estándar es capaz de purificar 150-300 l/día. También hay que tener en cuenta que 2/3 del volumen de agua, junto con la contaminación, se vierte al alcantarillado, lo que aumenta ligeramente la factura de los servicios públicos.Para evitar molestias durante el funcionamiento del sistema, es necesario seleccionar correctamente el volumen del tanque de almacenamiento. En este caso, el déficit puede ocurrir solo inmediatamente después de la puesta en funcionamiento del sistema.
Depósito de concentración de agua
El agua filtrada se recoge dentro de un recipiente especial con un volumen de 4-12 litros: el indicador exacto se ve afectado por el nivel de rendimiento del sistema. El material más utilizado para la fabricación de contenedores es el acero de alta calidad. Desde el exterior, el recipiente está acabado con esmalte duradero. Dentro del tanque hay dos compartimentos: para agua y aire. En el medio, las cámaras están separadas entre sí por una junta de silicona. Para ajustar el volumen de aire, el contenedor está equipado con una boquilla, cuyo extremo inverso sale del tanque. Para inflar, generalmente se usa una bomba de automóvil.
Gracias a la cámara de aire del interior del recipiente se crea una cierta presión, que permite transportar el agua hasta el grifo con cierta presión. Para suministrar agua al consumidor, el contenedor está equipado con una manguera confiable con una boquilla. Como regla general, se usa un grifo separado para instalar ósmosis inversa, colocado en el fregadero al lado del mezclador principal. Esto hace posible, en caso de interrupción del suministro de agua a través del sistema de suministro de agua, utilizar el suministro que está disponible dentro del tanque de almacenamiento. Para suministrar líquido a una presión estable, a veces es necesario forzar el aire a través de la salida de la boquilla.
Paquete de dispositivos
El componente más valioso de un sistema de ósmosis inversa es la membrana. Este elemento está hecho de material microporoso de alta calidad. Se coloca en una o más capas alrededor de una varilla de plástico perforada. En la parte superior de la membrana hay una carcasa protectora de plástico, para la fijación se utilizan sellos confiables.
El módulo de membrana funciona así:
- Una vez que se suministra agua dentro de la carcasa, se pasa a través del material poroso. A veces se utiliza una bomba eléctrica para aumentar la presión.
- Las moléculas de agua pura que han atravesado la membrana siguen dentro del tanque de almacenamiento, y el concentrado, cargado de impurezas, es retenido por la barrera de la membrana.
- Además, esta solución se elimina fuera del dispositivo de membrana hacia la tubería de alcantarillado.
Como ya se mencionó, el contacto directo de un filtro de membrana con agua corriente de una tubería de la ciudad está plagado de las consecuencias más desafortunadas. Se trata de las dimensiones microscópicas de sus poros (0,0001 micras). La membrana no se puede limpiar ni lavar como los filtros mecánicos: solo se puede reemplazar. La frecuencia de reemplazo recomendada para este costoso elemento es una vez cada dos o tres años.
El tiempo exacto de reemplazo se ve afectado por las condiciones de funcionamiento del producto: el nivel de presión en el suministro de agua, la concentración y composición química de las impurezas, la temperatura del agua, etc. Sucede que la membrana sirve regularmente 5 o más años. A veces, el reemplazo debe realizarse después del primer año de uso. Para proteger los poros de la membrana de una obstrucción prematura, se introducen en el sistema filtros previos para agua con ósmosis inversa.
Como estándar, estamos hablando de dos dispositivos mecánicos y uno de carbón:
- El papel del primer filtro mecánico es retener las impurezas que no pueden disolverse en agua. Por regla general, el tamaño de estas partículas es superior a 0,5 micras. Estos suelen incluir arena, piezas de corrosión, escamas, etc.
- Después de eso, el agua fluye a través del módulo de carbón, que selecciona contaminantes químicos: moléculas de cloro, metales pesados, fertilizantes del suelo, hierro disuelto y varios compuestos orgánicos.
- El siguiente es un filtro mecánico capaz de atrapar partículas más pequeñas. Es el eslabón final del módulo de limpieza previa.
Teoría
La ósmosis se entiende como una operación tecnológica, cuya esencia es la tendencia del agua a igualar el grado de concentración de aditivos en soluciones separadas por una membrana. Estas particiones están equipadas con agujeros tan microscópicos que solo las moléculas de agua pueden filtrarse a través de ellos.
Con un aumento en el porcentaje de impurezas en cualquier compartimento de dicho recipiente, comenzará el proceso de flujo de agua hacia él, hasta que la densidad del líquido en ambos compartimentos se iguale por completo. La ósmosis inversa produce el efecto contrario: aquí la membrana no iguala la densidad del agua, sino que la divide en dos partes: limpia y sucia. Por esta razón, el proceso recibió el prefijo "inverso".
bloque adicional
Los filtros de agua de ósmosis llevan el líquido a un estado cercano al agua destilada. Los poros de la membrana no retienen moléculas de oxígeno disueltas, lo que hace que el agua purificada sea de muy alta calidad. Para mejorar el sabor del líquido, se utilizan un mineralizador adicional y otros bloques. Sin embargo, el agua también se puede utilizar inmediatamente después de salir de la membrana: ni siquiera es necesario hervirla antes.
En cuanto al bloque adicional, suele incluir un mineralizador y un cartucho de biocerámica. El agua que pasa por ellos está enriquecida con calcio, sodio, magnesio, etc. Estos elementos tienen un efecto muy positivo en el sistema nervioso y cardiovascular humano, lo que ayuda a evitar muchas enfermedades peligrosas. Como resultado, el agua rica en minerales se vuelve no solo potable, sino también curativa.
La acción del cartucho de biocerámica es algo diferente. En su interior hay gránulos, para cuya fabricación se utilizan arcilla cocida y fragmentos de turmalina. Estos materiales tienen un efecto muy beneficioso sobre el agua, corrigiendo su estructura. Beber tal agua puede fortalecer significativamente los sistemas endocrino e inmunológico.
La instalación de un filtro de ósmosis inversa se puede dividir en varias etapas
1. El filtro está conectado al grifo. La mayoría de los sistemas OO vienen con un desviador que se puede conectar a cualquier fregadero en cualquier hogar. Para comenzar a trabajar con el filtro, abra el agua fría y cambie la pequeña palanca del desviador. Por lo tanto, el agua comenzará a fluir hacia el sistema. Para dejar de funcionar, simplemente cierre el suministro de agua. Hay varias opciones para conectar el suministro de agua del grifo al filtro. Por ejemplo, se puede usar un accesorio de manguera o una válvula de asiento;
2. Coloque la manguera de desagüe en el desagüe del fregadero. Entonces todas las impurezas irán a la alcantarilla. El suministro de aguas residuales se puede arreglar con una válvula de asiento en la línea de drenaje;
3. Coloque la manguera de salida de agua en el barril o recipiente de almacenamiento. Cuando se usa una válvula para cierre automático, se instala un flotador. Vale la pena señalar que la válvula de cierre automático generalmente no se incluye en la entrega estándar de los filtros de ósmosis inversa, pero se pueden comprar como accesorio.
Diagrama de cableado del filtro de ósmosis inversa. La ilustración muestra el principio de funcionamiento de la válvula de cierre automático. El agua se suministra al sistema de ósmosis inversa (4) a través de la manguera roja, el agua con un alto contenido de sal sale por la manguera negra, el agua purificada por ósmosis inversa ingresa al almacenamiento a través de la manguera azul. El flotador (3) bloquea el flujo de agua hacia el tanque, la presión hidrostática se acumula en la válvula de cierre automático (4), que bloquea el flujo de agua de los prefiltros. La válvula (2) permite que el agua fluya en una dirección.
Después de conectar todas las mangueras, abra el suministro de agua fría. El sistema ya está operativo. La eficiencia depende de la temperatura y la presión de flujo.Los sistemas de ósmosis inversa solo deben usar agua fría.
Los filtros de ósmosis inversa se caracterizan por la salida de galones por día (período de 24 horas). Durante el funcionamiento, el agua no se vierte activamente, sino que forma un flujo lento y constante de gotas. La presión no suele ser un problema en las zonas urbanas, pero en algunos casos es necesario un sencillo dispositivo para elevarla.
que es una membrana
Hay tres tipos de membranas de ósmosis inversa: rollo, fibra hueca y plana.
La membrana "rollo" consiste en un cuerpo y el elemento de filtro real.
Dentro del rollo hay un tubo perforado, que sirve para crear la fuerza del elemento, para recolectar agua purificada y como base para enrollar la membrana durante el proceso de producción. Una gruesa capa de membrana de poliamida semipermeable se enrolla a su alrededor.
Durante el proceso de filtración, el agua ingresa al espesor de la red y se acumula en el tubo.
Gracias a este diseño, estas membranas tienen el mayor rendimiento, el mínimo consumo de material y ocupan el menor espacio. Por lo tanto, las membranas enrolladas son las más comunes en el mundo y ocupan el 95% del mercado industrial.
El 5% lo ocupan dispositivos con elementos de membrana plana y dispositivos para tratamiento de agua a base de fibras huecas.
Comparación de tecnologías de filtración
Si comparamos la ósmosis inversa con otros procesos de membrana, podemos decir que es la tecnología de purificación de agua más efectiva.
¿Por qué?
La siguiente figura muestra una comparación de la ósmosis inversa con otros métodos de filtración.
Primero, veamos otros métodos de separación de medios o filtrado.
Filtración convencional: implica la eliminación de partículas grandes de contaminación (condicionalmente aquellas que podemos sentir y ver a simple vista): arena, óxido, limo.
El tamaño de estas partículas es de 1000 µm (1 mm) a 1 µm.
Los procesos de separación de dichas partículas de la fase líquida se realizan en filtros de carga, cartucho, disco, bolsa, lavado y otros tipos. Dichos procesos se usan comúnmente durante el pretratamiento del agua.
La ventaja de la filtración mecánica simple es que puede tener lugar a baja presión, por ejemplo, la filtración en los filtros de carga a menudo se realiza sin presurización, y los filtros de cartucho en los hogares funcionan a la presión creada por la tubería.
La microfiltración es un proceso de eliminación de partículas de 1 a 0,1 micras de tamaño del agua. Incluyen bacterias, grandes moléculas de colorante, pesticidas, gelatina, emulsión de látex.
Los procesos de microfiltración no se usan mucho en la tecnología de tratamiento de agua potable, pero se usan mucho para el tratamiento de aguas residuales y agua de proceso para procesos industriales.
La ultrafiltración permite eliminar pequeñas partículas que varían en tamaño de 0,005 a 0,1 micras (virus, partículas de algunas proteínas, partículas de medicamentos, etc.). Los procesos son ampliamente utilizados para el tratamiento de agua potable en los países europeos. La ultrafiltración puede considerarse el mejor método para preparar agua potable relativamente pura. Además, estos procesos son ampliamente utilizados en las industrias farmacéutica y alimentaria.
El uso de la ultrafiltración en la vida cotidiana está limitado debido a que este proceso no elimina las impurezas iónicas (sales de dureza, metales pesados, nitratos), y representan un peligro considerable para los humanos, así como la alta presión aplicada.
La ósmosis inversa es capaz de eliminar partículas de menos de 0,001 micras, lo que garantiza la eliminación incluso de contaminantes del tamaño de iones (iones de dureza, metales pesados, nitratos, sulfatos, etc.).
Las tecnologías de ósmosis inversa se utilizan a menudo en la preparación de agua potable, en la preparación de destilados para calderas de vapor, en la industria alimentaria.
Ahora echemos un vistazo a los tipos de plantas de ósmosis inversa y sus aplicaciones que van desde electrodomésticos hasta grandes procesos industriales.
Guía de selección
Al elegir un complejo de filtración para su hogar, debe tener en cuenta los siguientes puntos:
El conjunto completo de sistemas de purificación de agua por ósmosis inversa se fabrica de acuerdo con un determinado estándar, lo que permite encontrar fácilmente un reemplazo para una unidad desgastada. Sin embargo, no todos los fabricantes de equipos siguen este principio. Este punto debe tenerse en cuenta, dando preferencia a los complejos con parámetros estándar. Entre ellos se encuentran muchos dispositivos de producción nacional de bastante buena calidad. El costo de los sistemas rusos, por regla general, es más bajo que el de sus contrapartes extranjeras.
Es más rentable comprar un filtro directamente del fabricante, un distribuidor verificado o en una tienda de la empresa. Un indicador de la buena calidad de un sistema de ósmosis inversa es la disponibilidad de documentación técnica, una garantía oficial e instrucciones claras de instalación y uso. Al comprar, definitivamente debe solicitar un certificado de calidad. También es mejor saber cómo cambiar el filtro de agua usted mismo, para no pagar de más por este servicio.
Al elegir el volumen del tanque de almacenamiento, es necesario calcular la tasa mensual promedio de consumo de agua en el apartamento. Para ahorrar el recurso del filtro de ósmosis, no es necesario pasar toda el agua de la cocina por él. La porción destinada a lavar platos, manos y electrodomésticos se puede tomar directamente del suministro de agua. Según las normas, una persona consume alrededor de 3 litros de agua por día. Multiplicando esta cifra por el número de miembros de la familia, obtienen la tarifa diaria de todo el apartamento.
De gran importancia son las dimensiones del espacio interno del fregadero. Tiene sentido pedir un tanque de dimensiones significativas para una familia numerosa con una cocina espaciosa y muebles en general. Los más populares son los contenedores con una capacidad de 8-10 litros. Estos modelos son lo suficientemente compactos como para caber dentro de un fregadero estándar.
De gran importancia es el nivel de presión de trabajo dentro del suministro de agua. La tecnología de ósmosis inversa está diseñada para un indicador de 2,8 bar. Si las mediciones mostraron que la presión del agua es menor, entonces debe comprar un complejo especial con una bomba interna. Proporcionará la presión necesaria para que el líquido pase a través del filtro de membrana. Las tuberías de agua con una presión de funcionamiento demasiado alta están equipadas con un reductor de presión. Si esto no se hace, la membrana fallará rápidamente.
Dado el papel especial que juega la membrana en un sistema de ósmosis inversa, debe revisarse cuidadosamente antes de la compra.
Es importante que se utilicen materiales de alta calidad para la fabricación de este elemento. La tienda debe exigir un certificado de calidad separado para la membrana.
En cuanto a su rendimiento, un caudal de filtración de 7 l/h es suficiente para una familia media. Si en la casa viven más de 4 miembros de la familia, es necesario comprar una membrana más eficiente o adquirir una de gran capacidad.
Hay que tener en cuenta que a medida que aumenta el rendimiento de la membrana, también aumenta su coste. Por lo tanto, llevar a casa electrodomésticos demasiado potentes no es práctico. Por ejemplo, un sistema con una capacidad de 15 l/h es capaz de satisfacer las necesidades de agua limpia de una pequeña cafetería o cafetería.
Un punto importante a la hora de comprar es comprobar la configuración del sistema. El conjunto completo incluye cinco etapas básicas de purificación de serie: tres prefiltros, una membrana y un módulo adicional. El material de fabricación y la función de la última etapa en diferentes modelos pueden diferir.Además del mineralizador y el cartucho de biocerámica mencionados anteriormente, los bloques rellenos con cáscara de coco, carbón activado e iones de plata son muy populares. Los materiales de este tipo tienen un efecto antiséptico y aumentan el sabor del agua.
