Produzione di membrane ad osmosi inversa
FilmTec Corporation, una suddivisione strutturale di DOW Chemical Corporation (USA), è il leader mondiale nella produzione di elementi a membrana. La produzione degli elementi a membrana viene effettuata direttamente negli USA.
Le membrane dell'azienda sono certificate in tutto il mondo per il trattamento dell'acqua sia per uso potabile che industriale.
Le membrane DOW FilmTec con un diametro di 2.5” - 4” - 8” sono presentate in diverse serie per i principali tipi di acqua:
- XLE - per fresco;
- BW - per salato;
- SO - per mare e con un elevato livello di salinità.
Ecosoft è l'importatore ufficiale delle membrane DOW FilmTec in Ucraina dal 1995.
E dal 1017, l'azienda ha iniziato a produrre i propri elementi di membrana dal lino americano, il che ha permesso di ridurre i costi della tecnologia dell'osmosi inversa.
Requisiti per l'acqua fornita alla membrana ad osmosi inversa
Il foglio della membrana è realizzato in un materiale piuttosto sensibile, quindi la qualità dell'acqua fornita per il trattamento deve rispettare rigorosamente i valori consentiti:
- meno di 0,56 mg/l di solidi sospesi;
- ossidabilità - inferiore a 4 mgO2 / l;
- cloro libero inferiore a 0,1 mg/l;
- temperatura dell'acqua di alimentazione - 4 - 30 ° С;
- ferro - fino a 0,1 mg / l;
- manganese - fino a 0,05 mg/l;
- durezza - fino a 3 mg-eq / l.
Alcuni dei parametri (ferro, manganese, silicati) possono risultare superiori alle norme dichiarate nel caso di utilizzo di antincrostanti (sostanze speciali che impediscono il deposito di sedimenti sulla superficie della membrana).
I restanti parametri vengono raggiunti attraverso il pretrattamento, che può comprendere la filtrazione meccanica, l'addolcimento, la deferrizzazione o l'adsorbimento, a seconda dei parametri dell'acqua di sorgente.
Punti di forza e di debolezza del sistema ad osmosi inversa
Tra i vantaggi del sistema di depurazione dell'acqua ad osmosi ci sono i seguenti:
- Alto livello di pulizia. Questa caratteristica è il segno distintivo del sistema ad osmosi inversa. Come hanno dimostrato gli esami, l'acqua purificata contiene 10 volte meno impurità di quanto indicato nelle norme di riferimento. L'unità a membrana è assemblata in modo tale che le impurità non possano entrare accidentalmente nel liquido purificato.
- Possibilità di preparare l'acqua per diversi scopi. Il liquido che è entrato nel serbatoio di stoccaggio può essere utilizzato senza restrizioni per bere e cucinare. Non ha bisogno di essere bollito prima dell'uso. Da un punto di vista medico, tale acqua è molto più sana dell'acqua bollita da un tubo cittadino. Se la casa ha un acquario, può essere rifornito dal serbatoio di accumulo senza previo assestamento.
- Facilità di installazione. Sebbene la progettazione del sistema sia un ordine di grandezza più complicata rispetto ai filtri domestici convenzionali, non richiede competenze speciali per l'installazione. Di norma, il set completo del dispositivo include tutti gli elementi necessari per l'installazione. Inoltre, ciascuno dei nodi componenti può essere sostituito in qualsiasi momento.
- compattezza. Il sistema non può essere classificato come troppo ingombrante. Di norma, è costituito da un contenitore e diversi filtri con una membrana. Per ospitare il complesso, viene solitamente utilizzato lo spazio sotto il lavabo. Il rubinetto compatto è comodamente esposto e posizionato sulla superficie del lavello. Il design moderno gli consente di adattarsi bene a qualsiasi interno della cucina.
I punti deboli dell'osmosi inversa sono anche comunemente attribuiti al basso tasso di filtrazione dell'acqua. Il liquido si muove attraverso la membrana molto lentamente. In media, una membrana standard è in grado di purificare 150-300 l/giorno. Va inoltre tenuto presente che 2/3 del volume dell'acqua, insieme all'inquinamento, viene scaricato nella fogna, il che aumenta leggermente le bollette.Per evitare disagi durante il funzionamento del sistema, è necessario selezionare correttamente il volume del serbatoio di accumulo. In questo caso, il deficit può verificarsi solo subito dopo la messa in funzione del sistema.
Serbatoio di concentrazione dell'acqua
L'acqua filtrata viene raccolta all'interno di un apposito contenitore con un volume di 4-12 litri: l'esatto indicatore è influenzato dal livello di prestazioni del sistema. Il materiale più comunemente usato per la fabbricazione di contenitori è l'acciaio di alta qualità. Dall'esterno, la nave è rifinita con smalto resistente. All'interno del serbatoio ci sono due scomparti: per l'acqua e l'aria. Al centro, le camere sono separate l'una dall'altra da una guarnizione in silicone. Per regolare il volume dell'aria, il contenitore è dotato di un nipplo, la cui estremità posteriore esce all'esterno del serbatoio. Per il gonfiaggio viene solitamente utilizzata una pompa per auto.
Grazie alla camera d'aria all'interno del contenitore, si crea una certa pressione, che permette di trasportare l'acqua al rubinetto con una certa pressione. Per fornire acqua al consumatore, il contenitore è dotato di un tubo flessibile affidabile con ugello. Di norma, per installare l'osmosi inversa viene utilizzato un rubinetto separato, posizionato sul lavandino accanto al miscelatore principale. Ciò consente, in caso di interruzione dell'erogazione dell'acqua attraverso la rete idrica, di utilizzare la fornitura disponibile all'interno del serbatoio di accumulo. Per fornire liquido a una pressione stabile, a volte è necessario forzare l'aria attraverso l'uscita del nipplo.
Pacchetto dispositivo
Il componente più prezioso di un sistema ad osmosi inversa è la membrana. Questo elemento è realizzato in materiale microporoso di alta qualità. Viene posato in uno o più strati attorno a un'asta di plastica perforata. Sulla parte superiore della membrana è presente un involucro protettivo in plastica, per il fissaggio del quale vengono utilizzate guarnizioni affidabili.
Il modulo a membrana funziona così:
- Dopo che l'acqua è stata fornita all'interno dell'alloggiamento, viene fatta passare attraverso il materiale poroso. A volte viene utilizzata una pompa elettrica per aumentare la pressione.
- Le molecole di acqua pura che sono passate attraverso la membrana seguono all'interno del serbatoio di accumulo e il concentrato, appesantito dalle impurità, viene trattenuto dalla barriera della membrana.
- Inoltre, questa soluzione viene rimossa all'esterno del dispositivo a membrana nel tubo fognario.
Come già accennato, il contatto diretto di un filtro a membrana con l'acqua normale di un tubo cittadino è irto delle conseguenze più sfortunate. Riguarda le dimensioni microscopiche dei suoi pori (0,0001 micron). La membrana non può essere pulita o lavata come i filtri meccanici: può solo essere sostituita. La frequenza di sostituzione consigliata per questo elemento costoso è una volta ogni due o tre anni.
L'esatto tempo di sostituzione è influenzato dalle condizioni operative del prodotto: il livello di pressione nella rete idrica, la concentrazione e la composizione chimica delle impurità, la temperatura dell'acqua, ecc. Succede che la membrana serva regolarmente 5 o più anni. A volte la sostituzione deve essere effettuata dopo il primo anno di utilizzo. Al fine di proteggere i pori della membrana dall'intasamento prematuro, nel sistema vengono introdotti prefiltri per l'acqua con osmosi inversa.
Come standard, stiamo parlando di due dispositivi meccanici e uno a carbone:
- Il ruolo del primo filtro meccanico è quello di trattenere le impurità che non sono in grado di dissolversi in acqua. Di norma, la dimensione di queste particelle è superiore a 0,5 micron. Questi di solito includono sabbia, pezzi di corrosione, scaglie, ecc.
- Successivamente, l'acqua scorre attraverso il modulo di carbone, che seleziona i contaminanti chimici: molecole di cloro, metalli pesanti, fertilizzanti dal suolo, ferro disciolto e vari elementi organici.
- Il prossimo è un filtro meccanico in grado di intrappolare le particelle più piccole. È il collegamento finale nel modulo prefiltro.
Teoria
L'osmosi è intesa come un'operazione tecnologica, la cui essenza è la tendenza dell'acqua a equalizzare il grado di concentrazione degli additivi in soluzioni separate da una membrana. Queste partizioni sono dotate di fori così microscopici che solo le molecole d'acqua possono filtrare attraverso di esse.
Con un aumento della percentuale di impurità in qualsiasi compartimento di tale recipiente, inizierà il processo dell'acqua che scorre al suo interno, fino a quando la densità del liquido in entrambi i compartimenti non sarà completamente equalizzata. L'osmosi inversa porta all'effetto opposto: qui la membrana non equalizza la densità dell'acqua, ma la divide in due parti: pulita e sporca. Per questo motivo, il processo ha ricevuto il prefisso "reverse".
Blocco aggiuntivo
I filtri per l'acqua ad osmosi portano il liquido in uno stato vicino all'acqua distillata. I pori della membrana non trattengono le molecole di ossigeno disciolto, il che rende l'acqua purificata di altissima qualità. Per migliorare il gusto del liquido, vengono utilizzati un mineralizzatore aggiuntivo e altri blocchi. Tuttavia, l'acqua può essere utilizzata anche subito dopo aver lasciato la membrana: non ha nemmeno bisogno di essere bollita prima.
Per quanto riguarda il blocco aggiuntivo, di solito include un mineralizzatore e una cartuccia di bioceramica. L'acqua che li attraversa è arricchita con calcio, sodio, magnesio, ecc. Questi elementi hanno un effetto molto positivo sul sistema nervoso e cardiovascolare umano, che aiuta a evitare molte malattie pericolose. Di conseguenza, l'acqua ricca di minerali diventa non solo potabile, ma anche curativa.
L'azione della cartuccia in bioceramica è leggermente diversa. Al suo interno sono presenti dei granuli, per la cui fabbricazione si utilizzano argilla cotta e frammenti di tormalina. Questi materiali hanno un effetto molto benefico sull'acqua, correggendone la struttura. Bere tale acqua può rafforzare significativamente il sistema endocrino e immunitario.
L'installazione di un filtro ad osmosi inversa può essere suddivisa in più fasi
1. Il filtro è attaccato al rubinetto. La maggior parte dei sistemi OO è dotata di un deviatore che può essere collegato a qualsiasi lavandino in qualsiasi casa. Per iniziare a lavorare con il filtro, aprire l'acqua fredda e azionare la levetta sul deviatore. Pertanto, l'acqua inizierà a fluire nel sistema. Per smettere di funzionare, è sufficiente chiudere l'alimentazione idrica. Esistono diverse opzioni per collegare l'alimentazione dell'acqua del rubinetto al filtro. Ad esempio, è possibile utilizzare un raccordo per tubo flessibile o una valvola a sede;
2. Posizionare il tubo di scarico sullo scarico nel lavandino. Quindi tutte le impurità andranno nella fogna. L'approvvigionamento delle acque reflue può essere organizzato con una valvola a sella nella linea di scarico;
3. Collocare il tubo di uscita dell'acqua nel fusto o nel contenitore. Quando si utilizza una valvola per lo spegnimento automatico, viene installato un galleggiante. Vale la pena notare che la valvola di intercettazione automatica di solito non è inclusa nella fornitura standard dei filtri ad osmosi inversa, ma possono essere acquistati come accessori.
Schema elettrico del filtro ad osmosi inversa. L'illustrazione mostra il principio di funzionamento della valvola di intercettazione automatica. L'acqua viene fornita all'impianto di osmosi inversa (4) attraverso il tubo rosso, l'acqua ad alto contenuto di sale viene defluita attraverso il tubo nero, l'acqua depurata dall'osmosi inversa entra nell'accumulo attraverso quello blu. Il galleggiante (3) blocca il flusso d'acqua nel serbatoio, la pressione idrostatica si accumula nella valvola di intercettazione automatica (4), che blocca il flusso d'acqua dai prefiltri. La valvola (2) consente all'acqua di fluire in una direzione.
Dopo aver collegato tutti i tubi, aprire l'alimentazione dell'acqua fredda. Il sistema è ora operativo. L'efficienza dipende dalla temperatura e dalla pressione di flusso.I sistemi ad osmosi inversa dovrebbero utilizzare solo acqua fredda.
I filtri ad osmosi inversa sono caratterizzati dalla produzione di galloni al giorno (periodo di 24 ore). Durante il funzionamento, l'acqua non fuoriesce attivamente, ma forma un flusso lento e costante di gocce. La pressione di solito non è un problema nelle aree urbane, ma in alcuni casi è necessario un semplice dispositivo per aumentarla.
Cos'è una membrana
Esistono tre tipi di membrane ad osmosi inversa: a rullo, a fibra cava e piatte.
La membrana "rotolo" è costituita da un corpo e dall'elemento filtrante vero e proprio.
All'interno del rotolo è presente un tubo forato, che serve a creare la robustezza dell'elemento, a raccogliere l'acqua depurata e come base per avvolgere la membrana durante il processo produttivo. Attorno ad esso è avvolto uno spesso strato di membrana semipermeabile in poliammide.
Durante il processo di filtrazione, l'acqua entra nello spessore del nastro e si raccoglie nel tubo.
Grazie a questo design, queste membrane hanno le massime prestazioni, il minimo consumo di materiale e occupano il minor spazio possibile. Pertanto, le membrane laminate sono le più diffuse al mondo e occupano il 95% del mercato industriale.
Il 5% è occupato da dispositivi con elementi a membrana piatta e dispositivi per il trattamento dell'acqua a base di fibre cave.
Confronto delle tecnologie di filtrazione
Se confrontiamo l'osmosi inversa con altri processi a membrana, possiamo dire che è la tecnologia di purificazione dell'acqua più efficace.
Come mai?
La figura seguente mostra un confronto dell'osmosi inversa con altri metodi di filtrazione.
Per prima cosa, diamo un'occhiata ad altri metodi di separazione o filtraggio dei media.
Filtrazione convenzionale - comporta la rimozione di grandi particelle di inquinamento (condizionatamente quelle che possiamo sentire e vedere ad occhio nudo) - sabbia, ruggine, limo.
La dimensione di queste particelle va da 1000 µm (1 mm) a 1 µm.
I processi di separazione di tali particelle dalla fase liquida avvengono su carica, cartuccia, disco, sacchetto, lavaggio e altri tipi di filtri. Tali processi sono comunemente usati durante il pretrattamento dell'acqua.
Il vantaggio della semplice filtrazione meccanica è che può avvenire a bassa pressione, ad esempio, la filtrazione sui filtri di carica avviene spesso senza pressurizzazione e i filtri a cartuccia nelle abitazioni funzionano alla pressione creata dalla tubazione.
La microfiltrazione è un processo di rimozione dall'acqua di particelle di dimensioni comprese tra 1 e 0,1 micron. Includono batteri, grandi molecole coloranti, pesticidi, gelatina, emulsione di lattice.
I processi di microfiltrazione non sono ampiamente utilizzati nella tecnologia di trattamento dell'acqua potabile, ma sono ampiamente utilizzati per il trattamento delle acque reflue e l'acqua di processo per i processi industriali.
L'ultrafiltrazione consente di rimuovere piccole particelle di dimensioni comprese tra 0,005 e 0,1 micron (virus, particelle di alcune proteine, particelle di medicinali, ecc.). I processi sono ampiamente utilizzati per il trattamento dell'acqua potabile nei paesi europei. L'ultrafiltrazione può essere considerata il metodo migliore per preparare acqua potabile relativamente pura. Inoltre, questi processi sono ampiamente utilizzati nell'industria farmaceutica e alimentare.
L'uso dell'ultrafiltrazione nella vita di tutti i giorni è limitato dal fatto che questo processo non rimuove le impurità ioniche (sali di durezza, metalli pesanti, nitrati) e rappresentano un notevole pericolo per l'uomo, oltre all'elevata pressione applicata.
L'osmosi inversa è in grado di rimuovere particelle di dimensioni inferiori a 0,001 micron, il che garantisce la rimozione di contaminanti anche di dimensioni ioniche (ioni di durezza, metalli pesanti, nitrati, solfati, ecc.).
Le tecnologie dell'osmosi inversa sono spesso utilizzate nella preparazione dell'acqua potabile, nella preparazione di distillati per caldaie a vapore, nell'industria alimentare.
Diamo ora un'occhiata alle tipologie di impianti ad osmosi inversa e alle loro applicazioni che vanno dagli elettrodomestici ai grandi processi industriali.
Guida alla selezione
Quando si sceglie un complesso di filtrazione per la propria casa, è necessario tenere conto dei seguenti punti:
Il set completo di sistemi di purificazione dell'acqua ad osmosi inversa è prodotto secondo un determinato standard, che consente di trovare facilmente un sostituto per un'unità usurata. Tuttavia, non tutti i produttori di apparecchiature seguono questo principio. Questo punto deve essere tenuto presente, privilegiando i complessi con parametri standard. Tra questi ci sono molti dispositivi di produzione domestica di qualità abbastanza buona. Il costo dei sistemi russi, di regola, è inferiore alle controparti straniere.
È più vantaggioso acquistare un filtro direttamente dal produttore, da un rivenditore verificato o in un negozio aziendale. Un indicatore della buona qualità di un sistema ad osmosi inversa è la disponibilità di documentazione tecnica, una garanzia ufficiale e chiare istruzioni per l'installazione e l'uso. Al momento dell'acquisto, devi assolutamente richiedere un certificato di qualità. È anche meglio sapere come cambiare da soli il filtro dell'acqua, in modo da non pagare più del dovuto per questo servizio.
Quando si sceglie il volume del serbatoio di accumulo, è necessario calcolare la tariffa media mensile del consumo di acqua nell'appartamento. Per risparmiare la risorsa del filtro ad osmosi, non è necessario far passare tutta l'acqua di cucina attraverso di esso. La quota destinata al lavaggio di stoviglie, mani ed elettrodomestici può essere prelevata direttamente dalla rete idrica. Secondo le norme, una persona consuma circa 3 litri di acqua al giorno. Moltiplicando questa cifra per il numero dei componenti della famiglia, ottengono la tariffa giornaliera per l'intero appartamento.
Di grande importanza sono le dimensioni dello spazio interno del lavabo. Ha senso ordinare un serbatoio di dimensioni significative per una famiglia numerosa con una cucina spaziosa e mobili in generale. I più popolari sono i contenitori con una capacità di 8-10 litri. Questi modelli sono abbastanza compatti da stare all'interno di un lavandino standard.
Di grande importanza è il livello di pressione di esercizio all'interno della rete idrica. La tecnologia dell'osmosi inversa è progettata per un indicatore di 2,8 bar. Se le misurazioni hanno mostrato che la pressione dell'acqua è inferiore, è necessario acquistare un complesso speciale con una pompa interna. Fornirà la pressione necessaria affinché il liquido passi attraverso il filtro a membrana. Le tubazioni dell'acqua con pressione di esercizio troppo elevata sono dotate di un riduttore di pressione. In caso contrario, la membrana si guasterà rapidamente.
Dato il ruolo speciale che la membrana svolge in un sistema ad osmosi inversa, deve essere attentamente controllata prima dell'acquisto.
È importante che per la fabbricazione di questo elemento vengano utilizzati materiali di alta qualità. Il negozio deve richiedere un certificato di qualità separato per la membrana
Per quanto riguarda le sue prestazioni, per una famiglia media è sufficiente una velocità di filtrazione di 7 l/h. Se nella casa vivono più di 4 membri della famiglia, è necessario acquistare una membrana più efficiente o acquisire una grande capacità.
Va tenuto presente che all'aumentare delle prestazioni della membrana, aumenta anche il suo costo. Pertanto, portare a casa elettrodomestici troppo potenti non è pratico. Ad esempio, un impianto con una portata di 15 l/h è in grado di soddisfare il fabbisogno di acqua pulita di una piccola mensa o bar.
Un punto importante al momento dell'acquisto è controllare la configurazione del sistema. Il set completo comprende di serie cinque fasi di purificazione di base: tre prefiltri, una membrana e un modulo aggiuntivo. Il materiale di fabbricazione e la funzione dell'ultimo stadio in diversi modelli possono differire.Oltre al mineralizzatore e alla cartuccia bioceramica menzionati in precedenza, sono molto popolari i blocchi riempiti con guscio di cocco, carbone attivo e ioni d'argento. I materiali di questo tipo hanno un effetto antisettico e aumentano il sapore dell'acqua.
