Osmose inverse et nanofiltration

Production de membranes d'osmose inverse

FilmTec Corporation, une subdivision structurelle de DOW Chemical Corporation (États-Unis), est le leader mondial de la production d'éléments membranaires. La production des éléments membranaires est réalisée directement aux USA.

Les membranes de l'entreprise sont certifiées dans le monde entier pour le traitement de l'eau potable et industrielle.

Les membranes DOW FilmTec d'un diamètre de 2,5" - 4" - 8" sont présentées en plusieurs séries pour les principaux types d'eau :

• XLE - pour frais;
• BW - pour salé;
• SW - pour la mer et avec un haut niveau de salinité.

Ecosoft est l'importateur officiel des membranes DOW FilmTec en Ukraine depuis 1995.

Et depuis 1017, l'entreprise a commencé à produire ses propres éléments membranaires à partir de lin américain, ce qui a permis de réduire le coût de la technologie d'osmose inverse.

Exigences relatives à l'eau fournie à la membrane d'osmose inverse

La feuille de membrane est constituée d'un matériau assez sensible, de sorte que la qualité de l'eau fournie pour le traitement doit respecter strictement les valeurs autorisées:

• moins de 0,56 mg/l de solides en suspension ;
• oxydabilité - moins de 4 mgO2 / l;
• chlore libre inférieur à 0,1 mg/l ;
• température de l'eau d'alimentation - 4 - 30 ° С;
• fer - jusqu'à 0,1 mg / l;
• manganèse - jusqu'à 0,05 mg/l ;
• dureté - jusqu'à 3 mg-eq / l.

Certains paramètres (fer, manganèse, silicates) peuvent être supérieurs aux normes déclarées en cas d'utilisation d'antitartres (substances spéciales qui empêchent le dépôt de sédiments à la surface de la membrane).

Les paramètres restants sont obtenus par prétraitement, qui peut inclure une filtration mécanique, un adoucissement, une élimination du fer ou une adsorption, selon les paramètres de l'eau de source.

Forces et faiblesses du système d'osmose inverse

Parmi les avantages du système de purification d'eau par osmose figurent les suivants :

• Haut niveau de nettoyage. Cette caractéristique est la marque du système d'osmose inverse. Comme l'ont montré les examens, l'eau purifiée contient 10 fois moins d'impuretés qu'indiqué dans les normes en vigueur. L'unité de membrane est assemblée de manière à ce que les impuretés ne puissent pas pénétrer accidentellement dans le liquide purifié.
• Possibilité de préparer de l'eau à des fins différentes. Le liquide qui a pénétré dans le réservoir de stockage peut être utilisé sans restriction pour boire et cuisiner. Il n'a pas besoin d'être bouilli avant utilisation. D'un point de vue médical, cette eau est beaucoup plus saine que l'eau bouillie d'un tuyau de ville. Si la maison dispose d'un aquarium, celui-ci peut être réapprovisionné à partir du réservoir de stockage sans décantation préalable.
• Facilité d'installation. Bien que la conception du système soit d'un ordre de grandeur plus compliqué que les filtres domestiques conventionnels, son installation ne nécessite pas de compétences particulières. En règle générale, l'ensemble complet de l'appareil comprend tous les éléments nécessaires à l'installation. De plus, chacun des nœuds composants peut être remplacé à tout moment.
• compacité. Le système ne peut pas être qualifié de trop encombrant. En règle générale, il se compose d'un récipient et de plusieurs filtres à membrane. Pour accueillir le complexe, l'espace sous l'évier est généralement utilisé. Le robinet compact est commodément affiché et placé sur la surface de l'évier. Son design moderne lui permet de s'intégrer parfaitement dans n'importe quel intérieur de cuisine.

Les faiblesses de l'osmose inverse sont aussi communément attribuées au faible taux de filtration de l'eau. Le liquide se déplace très lentement à travers la membrane. En moyenne, une membrane standard est capable de purifier 150-300 l/jour. Il faut également garder à l'esprit que les 2/3 du volume d'eau, ainsi que la pollution, sont rejetés à l'égout, ce qui augmente légèrement les factures des services publics.Pour éviter toute gêne lors du fonctionnement du système, il est nécessaire de sélectionner correctement le volume du réservoir de stockage. Dans ce cas, le déficit ne peut survenir qu'immédiatement après la mise en service du système.

Réservoir de concentration d'eau

L'eau filtrée est collectée à l'intérieur d'un récipient spécial d'un volume de 4 à 12 litres: l'indicateur exact est affecté par le niveau de performance du système. Le matériau le plus couramment utilisé pour la fabrication de conteneurs est l'acier de haute qualité. De l'extérieur, le récipient est fini avec un émail durable. À l'intérieur du réservoir, il y a deux compartiments - pour l'eau et l'air. Au milieu, les chambres sont séparées les unes des autres par un joint en silicone. Pour régler le volume d'air, le récipient est équipé d'un mamelon dont l'extrémité inverse sort du réservoir. Pour le gonflage, une pompe de voiture est généralement utilisée.

Grâce à la chambre à air à l'intérieur du récipient, une certaine pression est créée, ce qui permet de transporter l'eau au robinet avec une certaine pression. Pour fournir de l'eau au consommateur, le conteneur est équipé d'un tuyau fiable avec une buse. En règle générale, un robinet séparé est utilisé pour installer l'osmose inverse, placé sur l'évier à côté du mélangeur principal. Cela permet, en cas d'interruption de l'alimentation en eau par le système d'alimentation en eau, d'utiliser l'alimentation disponible à l'intérieur du réservoir de stockage. Afin de fournir du liquide sous une pression stable, il est parfois nécessaire de forcer de l'air à travers la sortie du mamelon.

Ensemble d'appareils

Le composant le plus précieux d'un système d'osmose inverse est la membrane. Cet élément est fabriqué en matériau microporeux de haute qualité. Il est posé en une ou plusieurs couches autour d'une tige en plastique perforée. Sur la partie supérieure de la membrane se trouve un boîtier de protection en plastique, pour la fixation des joints fiables utilisés.

Le module membranaire fonctionne comme ceci :

1. Une fois que l'eau est amenée à l'intérieur du logement, elle passe à travers le matériau poreux. Parfois, une pompe électrique est utilisée pour augmenter la pression.
2. Les molécules d'eau pure qui ont traversé la membrane suivent à l'intérieur du réservoir de stockage, et le concentré, alourdi d'impuretés, est retenu par la barrière membranaire.
3. En outre, cette solution est évacuée à l'extérieur du dispositif à membrane dans le tuyau d'égout.

Comme déjà mentionné, le contact direct d'un filtre à membrane avec de l'eau ordinaire provenant d'un tuyau de ville est lourd de conséquences les plus fâcheuses. Tout est question de dimensions microscopiques de ses pores (0,0001 micron). La membrane ne peut pas être nettoyée ou lavée comme les filtres mécaniques : elle peut seulement être remplacée. La fréquence de remplacement recommandée pour cet élément coûteux est d'une fois tous les deux à trois ans.

Le temps de remplacement exact est affecté par les conditions de fonctionnement du produit - le niveau de pression dans l'alimentation en eau, la concentration et la composition chimique des impuretés, la température de l'eau, etc. Il arrive que la membrane serve régulièrement 5 ans ou plus. Parfois, le remplacement doit être effectué après la première année d'utilisation. Afin de protéger les pores de la membrane d'un colmatage prématuré, des préfiltres pour l'eau avec osmose inverse sont introduits dans le système.

En standard, nous parlons de deux appareils mécaniques et d'un appareil à charbon:

• Le rôle du premier filtre mécanique est de retenir les impuretés incapables de se dissoudre dans l'eau. En règle générale, la taille de ces particules est supérieure à 0,5 micron. Ceux-ci comprennent généralement du sable, des morceaux de corrosion, du tartre, etc.
• Après cela, l'eau traverse le module de charbon, qui sélectionne les contaminants chimiques - molécules de chlore, métaux lourds, engrais du sol, fer dissous et diverses matières organiques.
• Vient ensuite un filtre mécanique capable de piéger les particules plus petites. C'est le dernier maillon du module de pré-nettoyage.

Théorie

L'osmose est comprise comme une opération technologique dont l'essence est la tendance de l'eau à égaliser le degré de concentration d'additifs dans des solutions séparées par une membrane. Ces cloisons sont munies de trous tellement microscopiques que seules les molécules d'eau peuvent s'y infiltrer.

Avec une augmentation du pourcentage d'impuretés dans n'importe quel compartiment d'un tel récipient, le processus d'écoulement de l'eau dans celui-ci commencera, jusqu'à ce que la densité du liquide dans les deux compartiments soit complètement égalisée. L'osmose inverse conduit à l'effet inverse: ici, la membrane n'égalise pas la densité de l'eau, mais la divise en deux parties - propre et sale. Pour cette raison, le processus a reçu le préfixe "inverse".

Bloc supplémentaire

Les filtres à eau par osmose amènent le liquide à un état proche de l'eau distillée. Les pores de la membrane ne retiennent pas les molécules d'oxygène dissous, ce qui rend l'eau purifiée de très haute qualité. Pour améliorer le goût du liquide, un minéralisateur supplémentaire et d'autres blocs sont utilisés. Cependant, l'eau peut également être utilisée immédiatement après avoir quitté la membrane : elle n'a même pas besoin d'être bouillie au préalable.

Quant au bloc additionnel, il comprend généralement un minéralisateur et une cartouche biocéramique. L'eau qui les traverse est enrichie en calcium, sodium, magnésium, etc. Ces éléments ont un effet très positif sur le système nerveux et cardiovasculaire humain, ce qui permet d'éviter de nombreuses maladies dangereuses. En conséquence, l'eau riche en minéraux devient non seulement potable, mais aussi curative.

L'action de la cartouche biocéramique est quelque peu différente. À l'intérieur, il y a des granulés pour la fabrication desquels on utilise de l'argile cuite et des fragments de tourmaline. Ces matériaux ont un effet très bénéfique sur l'eau, en corrigeant sa structure. Boire une telle eau peut renforcer considérablement les systèmes endocrinien et immunitaire.

L'installation d'un filtre à osmose inverse peut être divisée en plusieurs étapes

1. Le filtre est fixé au robinet. La plupart des systèmes OO sont livrés avec un inverseur qui peut être fixé à n'importe quel évier de n'importe quelle maison. Pour commencer à travailler avec le filtre, ouvrez l'eau froide et actionnez le petit levier sur le déviateur. Ainsi, l'eau commencera à couler dans le système. Pour arrêter de travailler, il suffit de couper l'alimentation en eau. Il existe plusieurs options pour connecter l'alimentation en eau du robinet au filtre. Par exemple, un raccord de tuyau ou une vanne à siège peut être utilisé ;

2. Placez le tuyau de vidange sur le drain dans l'évier. Ainsi, toutes les impuretés iront à l'égout. L'approvisionnement en eaux usées peut être arrangé avec une soupape à étrier dans la conduite de vidange;

3. Placez le tuyau de sortie d'eau dans le baril ou le récipient de stockage. Lors de l'utilisation d'une vanne pour l'arrêt automatique, un flotteur est installé. Il convient de noter que la vanne d'arrêt automatique n'est généralement pas incluse dans la livraison standard des filtres à osmose inverse, mais ils peuvent être achetés en tant qu'accessoires.Schéma de câblage du filtre à osmose inverse. L'illustration montre le principe de fonctionnement de la vanne d'arrêt automatique. L'eau est fournie au système d'osmose inverse (4) par le tuyau rouge, l'eau à haute teneur en sel s'écoule par le tuyau noir, l'eau purifiée par osmose inverse entre dans le stockage par le tuyau bleu. Le flotteur (3) bloque l'écoulement de l'eau dans le réservoir, la pression hydrostatique s'accumule dans la vanne d'arrêt automatique (4), ce qui bloque l'écoulement de l'eau des préfiltres. La vanne (2) permet à l'eau de s'écouler dans un seul sens.

Après avoir raccordé tous les tuyaux, ouvrez l'alimentation en eau froide. Le système est maintenant opérationnel. L'efficacité dépend de la température et de la pression d'écoulement.Les systèmes d'osmose inverse ne doivent utiliser que de l'eau froide.

Les filtres à osmose inverse se caractérisent par la production de gallons par jour (période de 24 heures). Pendant le fonctionnement, l'eau ne s'écoule pas activement, mais forme un flux lent et régulier de gouttes. La pression n'est généralement pas un problème dans les zones urbaines, mais dans certains cas, un simple dispositif pour l'augmenter est nécessaire.

Qu'est-ce qu'une membrane

Il existe trois types de membranes d'osmose inverse : en rouleau, en fibre creuse et à plat.

La membrane "rouleau" se compose d'un corps et de l'élément filtrant proprement dit.

À l'intérieur du rouleau se trouve un tube perforé, qui sert à créer la résistance de l'élément, à collecter l'eau purifiée et à servir de base pour enrouler la membrane pendant le processus de production. Une épaisse couche de toile de membrane polyamide semi-perméable est enroulée autour de celle-ci.

Pendant le processus de filtration, l'eau pénètre dans l'épaisseur de la toile et s'accumule dans le tube.

Grâce à cette conception, ces membranes ont les performances les plus élevées, une consommation de matériau minimale et occupent le moins d'espace. Ainsi, les membranes enroulées sont les plus répandues dans le monde et occupent 95% du marché industriel.

5% sont occupés par des appareils à éléments membranaires plats et des appareils de traitement de l'eau à base de fibres creuses.

Comparaison des technologies de filtration

Si nous comparons l'osmose inverse avec d'autres procédés membranaires, nous pouvons dire qu'il s'agit de la technologie de purification d'eau la plus efficace.

Pourquoi?

La figure ci-dessous montre une comparaison de l'osmose inverse avec d'autres méthodes de filtration.

Examinons d'abord d'autres méthodes de séparation des médias, ou de filtrage.

Filtration conventionnelle - implique l'élimination des grosses particules de pollution (conditionnellement celles que nous pouvons sentir et voir à l'œil nu) - sable, rouille, limon.

La taille de ces particules est de 1000 µm (1 mm) à 1 µm.

Les processus de séparation de ces particules de la phase liquide ont lieu sur des filtres de charge, de cartouche, de disque, de sac, de lavage et d'autres types de filtres. De tels procédés sont couramment utilisés lors du prétraitement de l'eau.

L'avantage d'une filtration mécanique simple est qu'elle peut s'effectuer à basse pression, par exemple, la filtration sur filtres de charge se fait souvent sans pressurisation, et les filtres à cartouches dans les ménages fonctionnent à la pression créée par la canalisation.

La microfiltration est un processus d'élimination des particules de 1 à 0,1 micron de l'eau. Ils comprennent les bactéries, les grosses molécules de colorant, les pesticides, la gélatine, l'émulsion de latex.

Les processus de microfiltration ne sont pas largement utilisés dans la technologie de traitement de l'eau potable, mais sont largement utilisés pour le traitement des eaux usées et l'eau de traitement des processus industriels.

L'ultrafiltration permet d'éliminer les petites particules dont la taille varie de 0,005 à 0,1 micron (virus, particules de certaines protéines, particules de médicaments, etc.). Les procédés sont largement utilisés pour le traitement de l'eau potable dans les pays européens. L'ultrafiltration peut être considérée comme la meilleure méthode pour préparer une eau potable relativement pure. De plus, ces procédés sont largement utilisés dans les industries pharmaceutiques et alimentaires.

L'utilisation de l'ultrafiltration dans la vie quotidienne est limitée du fait que ce procédé n'élimine pas les impuretés ioniques (sels de dureté, métaux lourds, nitrates), et qu'elles présentent un danger considérable pour l'homme, ainsi qu'une pression appliquée élevée.

L'osmose inverse est capable d'éliminer les particules inférieures à 0,001 micron, ce qui garantit l'élimination des contaminants même de taille ionique (ions de dureté, métaux lourds, nitrates, sulfates, etc.).

Les technologies d'osmose inverse sont souvent utilisées dans la préparation de l'eau potable, dans la préparation du distillat pour les chaudières à vapeur, dans l'industrie alimentaire.

Examinons maintenant les types d'installations d'osmose inverse et leurs applications allant des appareils électroménagers aux grands processus industriels.

Guide de sélection

Lors du choix d'un complexe de filtration pour votre maison, vous devez prendre en compte les points suivants :

L'ensemble complet de systèmes de purification d'eau par osmose inverse est fabriqué selon une certaine norme, ce qui permet de trouver facilement un remplacement pour une unité usée. Cependant, tous les équipementiers ne suivent pas ce principe. Ce point doit être gardé à l'esprit, en privilégiant les complexes avec des paramètres standard. Parmi eux se trouvent de nombreux appareils de production nationale d'assez bonne qualité. Le coût des systèmes russes, en règle générale, est inférieur à celui de leurs homologues étrangers.
Il est plus rentable d'acheter un filtre directement auprès du fabricant, d'un revendeur agréé ou dans un magasin d'entreprise. Un indicateur de la bonne qualité d'un système d'osmose inverse est la disponibilité d'une documentation technique, une garantie officielle et des instructions claires d'installation et d'utilisation. Lors de l'achat, vous devez absolument exiger un certificat de qualité. Il est également préférable de savoir changer le filtre à eau soi-même, afin de ne pas surpayer ce service.
Lors du choix du volume du réservoir de stockage, il est nécessaire de calculer le taux mensuel moyen de consommation d'eau dans l'appartement. Pour économiser la ressource du filtre à osmose, il n'est pas nécessaire d'y faire passer toute l'eau de la cuisine. La portion destinée au lavage de la vaisselle, des mains et des appareils électroménagers peut être prélevée directement sur le réseau d'eau. Selon les normes, une personne consomme environ 3 litres d'eau par jour. En multipliant ce chiffre par le nombre de membres de la famille, ils obtiennent le tarif journalier pour l'ensemble de l'appartement.
Les dimensions de l'espace interne de l'évier sont d'une grande importance. Il est logique de commander un réservoir de dimensions importantes pour une grande famille avec une cuisine spacieuse et un mobilier général. Les plus populaires sont les conteneurs d'une capacité de 8 à 10 litres. Ces modèles sont suffisamment compacts pour tenir dans un évier standard.
Le niveau de pression de travail à l'intérieur de l'alimentation en eau est d'une grande importance. La technologie d'osmose inverse est conçue pour un indicateur de 2,8 bar. Si les mesures ont montré que la pression de l'eau est inférieure, vous devez acheter un complexe spécial avec une pompe interne. Il fournira la pression nécessaire pour que le liquide passe à travers le filtre à membrane. Les conduites d'eau avec une pression de service trop élevée sont équipées d'un réducteur de pression. Si cela n'est pas fait, la membrane échouera rapidement.
Compte tenu du rôle particulier que joue la membrane dans un système d'osmose inverse, elle doit être soigneusement vérifiée avant l'achat.

Il est important que des matériaux de haute qualité soient utilisés pour la fabrication de cet élément. Le magasin doit exiger un certificat de qualité séparé pour la membrane

Quant à ses performances, un débit de filtration de 7 l/h est suffisant pour une famille moyenne. Si plus de 4 membres de la famille vivent dans la maison, il est nécessaire d'acheter une membrane plus performante ou d'acquérir une grande capacité.
Il faut tenir compte du fait que plus les performances de la membrane augmentent, plus son coût augmente également. Par conséquent, ramener à la maison des appareils trop puissants n'est pas pratique. Par exemple, un système d'une capacité de 15 l/h est capable de répondre aux besoins en eau propre d'une petite cantine ou d'un café.

Un point important lors de l'achat est de vérifier la configuration du système. L'ensemble complet comprend cinq étapes de purification de base en standard : trois préfiltres, une membrane et un module supplémentaire. Le matériau de fabrication et la fonction du dernier étage dans différents modèles peuvent différer.En plus du minéralisateur et de la cartouche biocéramique mentionnés précédemment, les blocs remplis de coque de noix de coco, de charbon actif et d'ions d'argent sont très populaires. Les matériaux de ce type ont un effet antiseptique et augmentent le goût de l'eau.