Reverzna osmoza i nanofiltracija

Proizvodnja membrana za reverznu osmozu

FilmTec Corporation, strukturni odjel DOW Chemical Corporation (SAD), svjetski je lider u proizvodnji membranskih elemenata. Proizvodnja membranskih elemenata vrši se izravno u SAD-u.

Membrane tvrtke certificirane su u cijelom svijetu za pročišćavanje vode i za piće i za industriju.

DOW FilmTec membrane promjera 2,5” - 4” - 8” predstavljene su u nekoliko serija za glavne vrste vode:

• XLE - za svježe;
• BW - za slano;
• SW - za more i s visokom razinom slanosti.

Ecosoft je službeni uvoznik DOW FilmTec membrana u Ukrajini od 1995. godine.

A od 1017. tvrtka je počela proizvoditi vlastite membranske elemente od američkog platna, što je omogućilo smanjenje troškova tehnologije reverzne osmoze.

Zahtjevi za vodu koja se dovodi u membranu reverzne osmoze

Membranska ploča izrađena je od prilično osjetljivog materijala, tako da kvaliteta vode koja se isporučuje za obradu mora biti strogo u skladu s dopuštenim vrijednostima:

• manje od 0,56 mg/l suspendiranih krutina;
• oksidabilnost - manje od 4 mgO2 / l;
• slobodni klor manji od 0,1 mg/l;
• temperatura dovodne vode - 4 - 30 ° C;
• željezo - do 0,1 mg / l;
• mangan - do 0,05 mg/l;
• tvrdoća - do 3 mg-eq / l.

Neki od parametara (željezo, mangan, silikati) mogu biti veći od deklariranih standarda u slučaju korištenja antiskalansa (posebnih tvari koje sprječavaju taloženje taloga na površini membrane).

Preostali parametri postižu se prethodnom obradom, koja može uključivati ​​mehaničku filtraciju, omekšavanje, uklanjanje željeza ili adsorpciju, ovisno o parametrima izvorne vode.

Snage i slabosti sustava reverzne osmoze

Među prednostima sustava za pročišćavanje vode osmozom su sljedeće:

• Visoka razina čišćenja. Ova karakteristika je obilježje sustava reverzne osmoze. Kako su ispitivanja pokazala, pročišćena voda sadrži 10 puta manje nečistoća nego što je navedeno u relevantnim standardima. Membranska jedinica je sastavljena na takav način da nečistoće ne mogu slučajno ući u pročišćenu tekućinu.
• Mogućnost pripreme vode za različite namjene. Tekućina koja je dospjela u spremnik može se bez ograničenja koristiti za piće i kuhanje. Prije upotrebe nije potrebno kuhati. S medicinskog stajališta, takva je voda puno zdravija od prokuhane vode iz gradske cijevi. Ako kuća ima akvarij, može se nadopuniti iz spremnika bez prethodnog taloženja.
• Jednostavnost instalacije. Iako je dizajn sustava za red veličine složeniji od konvencionalnih kućnih filtara, ne zahtijeva posebne vještine za instalaciju. U pravilu, kompletan set uređaja uključuje sve elemente potrebne za ugradnju. Osim toga, svaki od čvorova komponente može se zamijeniti u bilo kojem trenutku.
• kompaktnost. Sustav se ne može klasificirati kao previše glomazan. U pravilu se sastoji od spremnika i nekoliko filtera s membranom. Za smještaj kompleksa obično se koristi prostor ispod sudopera. Kompaktna slavina je prikladno prikazana i postavljena na površinu sudopera. Moderan dizajn omogućuje da se dobro uklopi u svaki kuhinjski interijer.

Slabosti reverzne osmoze također se obično pripisuju niskoj stopi filtracije vode. Tekućina se kreće kroz membranu vrlo sporo. U prosjeku, standardna membrana može pročistiti 150-300 l/dan. Također treba imati na umu da se 2/3 volumena vode, zajedno s onečišćenjem, ispušta u kanalizaciju, što neznatno povećava račune za komunalne usluge.Kako biste izbjegli nelagodu tijekom rada sustava, potrebno je odabrati pravi volumen skladišnog kapaciteta. U tom slučaju manjak se može pojaviti tek odmah nakon puštanja sustava u rad.

Spremnik za koncentraciju vode

Filtrirana voda skuplja se unutar posebnog spremnika s volumenom od 4-12 litara: na točan pokazatelj utječe razina performansi sustava. Kao materijal za izradu kontejnera najčešće se koristi visokokvalitetni čelik. Izvana je posuda obrađena izdržljivim emajlom. Unutar spremnika postoje dva odjeljka - za vodu i zrak. U sredini su komore odvojene jedna od druge silikonskom brtvom. Za podešavanje volumena zraka, spremnik je opremljen bradavicom, čiji stražnji kraj izlazi izvan spremnika. Za napuhavanje se obično koristi auto pumpa.

Zahvaljujući zračnoj komori unutar posude, stvara se određeni tlak, koji omogućuje transport vode do slavine uz određeni pritisak. Za opskrbu vodom potrošača, spremnik je opremljen pouzdanim crijevom s mlaznicom. U pravilu se za ugradnju reverzne osmoze koristi zasebna slavina, postavljena na sudoper pored glavne mješalice. To omogućuje, u slučaju prekida vodoopskrbe kroz vodoopskrbni sustav, korištenje opskrbe koja je dostupna unutar spremnika. Za opskrbu tekućinom pod stabilnim tlakom, ponekad je potrebno protjerati zrak kroz izlaz bradavice.

Paket uređaja

Najvrjednija komponenta sustava reverzne osmoze je membrana. Ovaj element je izrađen od visokokvalitetnog mikroporoznog materijala. Polaže se u jednom ili više slojeva oko perforirane plastične šipke. Na gornjem dijelu membrane nalazi se plastično zaštitno kućište, za pričvršćivanje koje se koriste pouzdane brtve.

Membranski modul radi ovako:

1. Nakon što se voda dovede unutar kućišta, prolazi kroz porozni materijal. Ponekad se za povećanje tlaka koristi električna pumpa.
2. Molekule čiste vode koje su prošle kroz membranu slijede unutar spremnika, a koncentrat, opterećen nečistoćama, zadržava membranska barijera.
3. Nadalje, ova otopina se ispušta izvan membranskog uređaja u kanalizacijsku cijev.

Kao što je već spomenuto, izravan kontakt membranskog filtera s običnom vodom iz gradske cijevi prepun je najnesretnijih posljedica. Sve je u mikroskopskim dimenzijama njegovih pora (0,0001 mikrona). Membrana se ne može čistiti ili prati kao mehanički filteri: može se samo zamijeniti. Preporučena učestalost zamjene za ovaj skupi element je svake dvije do tri godine.

Na točno vrijeme zamjene utječu radni uvjeti proizvoda - razina tlaka u vodoopskrbi, koncentracija i kemijski sastav nečistoća, temperatura vode itd. Događa se da membrana redovito služi 5 ili više godina. Ponekad je potrebno izvršiti zamjenu nakon prve godine korištenja. Kako bi se pore membrane zaštitile od preranog začepljenja, u sustav se uvode predfiltri za vodu s reverznom osmozom.

Standardno govorimo o dva mehanička i jednom uređaju za ugljen:

• Uloga prvog mehaničkog filtera je zadržati nečistoće koje se ne mogu otopiti u vodi. U pravilu, veličina ovih čestica je veća od 0,5 mikrona. To obično uključuje pijesak, komadiće korozije, kamenac itd.
• Nakon toga kroz modul ugljena struji voda koja odabire kemijska onečišćenja – molekule klora, teške metale, gnojiva iz tla, otopljeno željezo i razne organske tvari.
• Sljedeći je jedan mehanički filtar koji može uhvatiti manje čestice. To je posljednja karika u modulu predčistača.

Teorija

Osmoza se shvaća kao tehnološka operacija, čija je bit težnja vode da izjednači stupanj koncentracije aditiva u otopinama odvojenim membranom. Te su pregrade opremljene takvim mikroskopskim rupama da kroz njih mogu prodrijeti samo molekule vode.

S povećanjem postotka nečistoća u bilo kojem odjeljku takve posude, započet će proces utjecanja vode u nju, sve dok se gustoća tekućine u oba odjeljka potpuno ne izjednači. Reverzna osmoza dovodi do suprotnog učinka: ovdje membrana ne izjednačava gustoću vode, već je dijeli na dva dijela - čistu i prljavu. Zbog toga je proces dobio prefiks "obrnuti".

Dodatni blok

Osmozni filteri za vodu dovode tekućinu u stanje blizu destilirane vode. Membranske pore ne zadržavaju otopljene molekule kisika, što pročišćenu vodu čini vrlo kvalitetnom. Za poboljšanje okusa tekućine koristi se dodatni mineralizator i drugi blokovi. No, voda se može koristiti i odmah nakon izlaska iz membrane: nije je potrebno čak ni prokuhavati.

Što se tiče dodatnog bloka, on obično uključuje mineralizator i biokeramički uložak. Voda koja prolazi kroz njih obogaćena je kalcijem, natrijem, magnezijem itd. Ovi elementi imaju vrlo pozitivan učinak na ljudski živčani i kardiovaskularni sustav, što pomaže u izbjegavanju mnogih opasnih bolesti. Zbog toga voda bogata mineralima postaje ne samo pitka, već i ljekovita.

Djelovanje biokeramičkog uloška je nešto drugačije. Unutar njega nalaze se granule, za čiju se proizvodnju koriste pečena glina i fragmenti turmalina. Ovi materijali imaju vrlo blagotvoran učinak na vodu, ispravljajući njezinu strukturu. Ispijanje takve vode može značajno ojačati endokrini i imunološki sustav.

Ugradnja filtera za reverznu osmozu može se podijeliti u nekoliko faza

1. Filter je pričvršćen na slavinu. Većina OO sustava dolazi s preklopnikom koji se može pričvrstiti na bilo koji sudoper u svakom domu. Za početak rada s filterom uključite hladnu vodu i uključite malu polugu na preklopniku. Tako će voda početi teći u sustav. Da biste prestali raditi, jednostavno isključite dovod vode. Postoji nekoliko opcija za spajanje dovoda vode iz slavine na filtar. Na primjer, može se koristiti priključak za crijevo ili ventil sa sjedištem;

2. Postavite odvodno crijevo na odvod u sudoperu. Tako će sve nečistoće otići u kanalizaciju. Opskrba otpadnom vodom može se urediti pomoću sedlastog ventila u odvodnom vodu;

3. Stavite crijevo za odvod vode u bačvu ili spremnik za skladištenje. Kada koristite ventil za automatsko isključivanje, ugrađen je plovak. Vrijedi napomenuti da automatski zaporni ventil obično nije uključen u standardnu ​​isporuku filtera za reverznu osmozu, ali se mogu kupiti kao dodatna oprema.Shema ožičenja filtera reverzne osmoze. Slika prikazuje princip rada automatskog zapornog ventila. U sustav reverzne osmoze (4) voda se dovodi kroz crvenu cijev, kroz crnu se istječe voda s visokim udjelom soli, a kroz plavo u skladište voda pročišćena reverznom osmozom. Plovak (3) blokira protok vode u spremnik, hidrostatski tlak se stvara u automatskom zapornom ventilu (4), koji blokira protok vode iz predfiltera. Ventil (2) omogućuje protok vode u jednom smjeru.

Nakon što spojite sva crijeva, uključite dovod hladne vode. Sustav je sada operativan. Učinkovitost ovisi o temperaturi i tlaku protoka.Sustavi reverzne osmoze trebaju koristiti samo hladnu vodu.

Filteri za reverznu osmozu karakteriziraju izlazne količine galona dnevno (razdoblje od 24 sata). Tijekom rada voda se ne izlijeva aktivno, već stvara polagani i postojani tok kapi. Tlak obično nije problem u urbanim sredinama, ali je u nekim slučajevima potreban jednostavan uređaj za njegovo podizanje.

Što je membrana

Postoje tri vrste membrana za reverznu osmozu: rolata, šuplja vlakna i ravna.

Membrana "roll" sastoji se od tijela i stvarnog filtarskog elementa.

Unutar rolne se nalazi perforirana cijev, koja služi za stvaranje čvrstoće elementa, za prikupljanje pročišćene vode i kao podloga za namotavanje membrane tijekom procesa proizvodnje. Oko njega je namotan debeli sloj polupropusne poliamidne membrane.

Tijekom procesa filtracije, voda ulazi u debljinu mreže i skuplja se u cijevi.

Zahvaljujući ovom dizajnu, ove membrane imaju najviše performanse, minimalnu potrošnju materijala i zauzimaju najmanje prostora. Stoga su valjane membrane najčešće u svijetu i zauzimaju 95% industrijskog tržišta.

5% zauzimaju uređaji s ravnim membranskim elementima i uređaji za obradu vode na bazi šupljih vlakana.

Usporedba tehnologija filtracije

Usporedimo li reverznu osmozu s drugim membranskim procesima, možemo reći da je to najučinkovitija tehnologija pročišćavanja vode.

Zašto?

Slika ispod prikazuje usporedbu reverzne osmoze s drugim metodama filtracije.

Prvo, pogledajmo druge metode odvajanja medija, odnosno filtriranja.

Konvencionalna filtracija – podrazumijeva uklanjanje velikih čestica onečišćenja (uvjetno onih koje možemo osjetiti i vidjeti golim okom) – pijeska, hrđe, mulja.

Veličina ovih čestica je od 1000 µm (1 mm) do 1 µm.

Procesi odvajanja takvih čestica iz tekuće faze odvijaju se na filterima za punjenje, uložak, disk, vrećicu, pranje i druge vrste filtera. Takvi se postupci obično koriste tijekom prethodne obrade vode.

Prednost jednostavne mehaničke filtracije je u tome što se može odvijati pri niskom tlaku, na primjer, filtriranje na filterima punjenja često se odvija bez tlaka, a patroni filtri u kućanstvima rade pod tlakom koji stvara cjevovod.

Mikrofiltracija je proces uklanjanja čestica veličine od 1 do 0,1 mikrona iz vode. Oni uključuju bakterije, velike molekule bojila, pesticide, želatinu, lateks emulziju.

Mikrofiltracijski procesi se ne koriste široko u tehnologiji obrade pitke vode, ali se široko koriste za pročišćavanje otpadnih voda i procesne vode za industrijske procese.

Ultrafiltracija omogućuje uklanjanje malih čestica veličine od 0,005 do 0,1 mikrona (virusi, čestice nekih proteina, čestice lijekova itd.). Procesi se široko koriste za pročišćavanje pitke vode u europskim zemljama. Ultrafiltracija se može smatrati najboljom metodom za pripremu relativno čiste vode za piće. Također, ovi procesi se široko koriste u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji.

Primjena ultrafiltracije u svakodnevnom životu ograničena je zbog činjenice da se ovim postupkom ne uklanjaju ionske nečistoće (soli tvrdoće, teški metali, nitrati), te predstavljaju znatnu opasnost za čovjeka, kao i visoki primijenjeni tlak.

Reverzna osmoza je sposobna ukloniti čestice manje od 0,001 mikrona, što osigurava uklanjanje onečišćenja čak i ionske veličine (ioni tvrdoće, teški metali, nitrati, sulfati itd.).

Tehnologije reverzne osmoze često se koriste u pripremi pitke vode, u pripremi destilata za parne kotlove, u prehrambenoj industriji.

Pogledajmo sada vrste postrojenja za reverznu osmozu i njihovu primjenu u rasponu od kućanskih aparata do velikih industrijskih procesa.

Vodič za odabir

Prilikom odabira filtracijskog kompleksa za svoj dom, morate uzeti u obzir sljedeće točke:

Kompletan set sustava za pročišćavanje vode reverznom osmozom proizveden je prema određenom standardu, što omogućuje jednostavno pronalaženje zamjene za dotrajalu jedinicu. Međutim, ne slijede svi proizvođači opreme ovaj princip. Ovu točku treba imati na umu, dajući prednost kompleksima sa standardnim parametrima. Među njima su mnogi uređaji domaće proizvodnje prilično dobre kvalitete. Trošak ruskih sustava u pravilu je niži od stranih analoga.
Najisplativije je kupiti filter izravno od proizvođača, provjerenog trgovca ili u trgovini tvrtke. Pokazatelj dobre kvalitete sustava reverzne osmoze je dostupnost tehničke dokumentacije, službenog jamstva i jasnih uputa za ugradnju i uporabu. Prilikom kupnje obavezno zahtijevajte certifikat kvalitete. Također je bolje znati kako sami promijeniti filtar za vodu kako ne biste preplatili ovu uslugu.
Prilikom odabira volumena spremnika potrebno je izračunati prosječnu mjesečnu stopu potrošnje vode u stanu. Da biste uštedjeli resurse osmoznog filtera, nije potrebno propuštati svu kuhinjsku vodu kroz njega. Dio namijenjen za pranje suđa, ruku i kućanskih aparata može se uzeti izravno iz vodovoda. Prema normama, jedna osoba dnevno troši oko 3 litre vode. Pomnožeći ovu brojku s brojem članova obitelji, dobivaju dnevnu stopu za cijeli stan.
Od velike su važnosti dimenzije unutarnjeg prostora sudopera. Ima smisla naručiti spremnik značajnih dimenzija za veliku obitelj s prostranom kuhinjom i cjelokupnim namještajem. Najpopularniji su spremnici kapaciteta 8-10 litara. Ovi modeli su dovoljno kompaktni da stanu u standardni sudoper.
Od velike je važnosti razina radnog tlaka unutar vodoopskrbe. Tehnologija reverzne osmoze dizajnirana je za indikator od 2,8 bara. Ako su mjerenja pokazala da je tlak vode manji, tada biste trebali kupiti poseban kompleks s unutarnjom pumpom. Osigurat će potreban tlak da tekućina prođe kroz membranski filter. Vodovodne cijevi s previsokim radnim tlakom opremljene su reduktorom tlaka. Ako se to ne učini, membrana će brzo propasti.
S obzirom na posebnu ulogu koju membrana ima u sustavu reverzne osmoze, prije kupnje mora se pažljivo provjeriti.

Važno je da se za izradu ovog elementa koriste visokokvalitetni materijali. Trgovina mora zahtijevati poseban certifikat kvalitete za membranu

Što se tiče njegovih performansi, brzina filtracije od 7 l / h dovoljna je za prosječnu obitelj. Ako u kući živi više od 4 člana obitelji, potrebno je kupiti učinkovitiju membranu ili nabaviti veliki kapacitet.
Treba uzeti u obzir da s povećanjem performansi membrane raste i njezin trošak. Stoga ponijeti kući previše moćne uređaje nije praktično. Na primjer, sustav kapaciteta 15 l / h može zadovoljiti potrebe za čistom vodom male menze ili kafića.

Važna točka pri kupnji je provjeriti konfiguraciju sustava. Kompletan set standardno uključuje pet osnovnih faza pročišćavanja: tri predfiltra, membranu i dodatni modul. Materijal izrade i funkcija posljednje faze u različitim modelima mogu se razlikovati.Uz prethodno spomenuti mineralizator i biokeramički uložak, vrlo su popularni blokovi punjeni ljuskom kokosa, aktivnim ugljenom i ionima srebra. Materijali ove vrste imaju antiseptički učinak i povećavaju okus vode.