Omgekeerde osmose en nanofiltratie

Productie van omgekeerde osmose membranen

FilmTec Corporation, een structurele onderafdeling van DOW Chemical Corporation (VS), is de wereldleider in de productie van membraanelementen. Membraanelementen worden rechtstreeks in de VS vervaardigd.

De membranen van het bedrijf zijn wereldwijd gecertificeerd voor waterbehandeling, zowel voor drinkdoeleinden als in de industrie.

DOW FilmTec membranen met een diameter van 2,5” - 4” - 8” worden gepresenteerd in verschillende series voor de belangrijkste soorten water:

• XLE - voor vers;
• BW - voor zout;
• SW - voor zee en met een hoog zoutgehalte.

Ecosoft is sinds 1995 de officiële importeur van DOW FilmTec membranen in Oekraïne.

En sinds 1017 begon het bedrijf zijn eigen membraanelementen te produceren van Amerikaans linnen, wat het mogelijk maakte om de kosten van omgekeerde osmose-technologie te verlagen.

Vereisten voor water dat aan het membraan voor omgekeerde osmose wordt geleverd

De membraanplaat is gemaakt van een nogal gevoelig materiaal, dus de kwaliteit van het water dat voor behandeling wordt geleverd, moet strikt voldoen aan de toegestane waarden:

• minder dan 0,56 mg/l gesuspendeerde vaste stoffen;
• oxideerbaarheid - minder dan 4 mgO2 / l;
• vrij chloor minder dan 0,1 mg/l;
• aanvoerwatertemperatuur - 4 - 30 ° С;
• ijzer - tot 0,1 mg / l;
• mangaan - tot 0,05 mg/l;
• hardheid - tot 3 mg-eq / l.

Sommige parameters (ijzer, mangaan, silicaten) kunnen hoger zijn dan de aangegeven normen in het geval van het gebruik van antiscalants (speciale stoffen die de afzetting van sediment op het membraanoppervlak voorkomen).

De overige parameters worden bereikt door voorbehandeling, die mechanische filtratie, ontharding, ijzerverwijdering of adsorptie kan omvatten, afhankelijk van de parameters van het bronwater.

Sterke en zwakke punten van het omgekeerde osmosesysteem

Een van de voordelen van het osmose-waterzuiveringssysteem zijn de volgende:

• Hoge mate van reiniging. Deze eigenschap is het kenmerk van het omgekeerde osmosesysteem. Zoals uit onderzoek is gebleken, bevat gezuiverd water 10 keer minder onzuiverheden dan aangegeven in de relevante normen. Het membraanblok is zo samengesteld dat onzuiverheden niet per ongeluk in de gezuiverde vloeistof kunnen komen.
• Mogelijkheid om water voor verschillende doeleinden te bereiden. De vloeistof die in de opslagtank is terechtgekomen, kan zonder beperkingen worden gebruikt om te drinken en te koken. Het hoeft voor gebruik niet gekookt te worden. Uit medisch oogpunt is dergelijk water veel gezonder dan gekookt water uit een stadsleiding. Als het huis een aquarium heeft, kan het worden bijgevuld uit de opslagtank zonder voorafgaande bezinking.
• Installatiegemak. Hoewel het ontwerp van het systeem een ​​orde van grootte ingewikkelder is dan conventionele huishoudelijke filters, vereist het geen speciale vaardigheden om te installeren. In de regel bevat de complete set van het apparaat alle elementen die nodig zijn voor de installatie. Bovendien kan elk van de componentknooppunten op elk moment worden vervangen.
• compactheid. Het systeem kan niet als te omvangrijk worden aangemerkt. In de regel bestaat het uit een container en meerdere filters met een membraan. Om het complex te huisvesten, wordt meestal de ruimte onder de gootsteen gebruikt. De compacte kraan wordt handig weergegeven en op het oppervlak van de gootsteen geplaatst. Dankzij het moderne ontwerp past het goed in elk keukeninterieur.

De zwakke punten van omgekeerde osmose worden ook vaak toegeschreven aan de lage waterfiltratie. De vloeistof beweegt heel langzaam door het membraan. Een standaardmembraan kan gemiddeld 150-300 l/dag zuiveren. Houd er ook rekening mee dat 2/3 van het volume water, samen met vervuiling, wordt geloosd op het riool, wat de energierekening enigszins verhoogt.Om ongemak tijdens de werking van het systeem te voorkomen, is het noodzakelijk om het volume van de opslagtank correct te selecteren. In dit geval kan het tekort pas optreden onmiddellijk nadat het systeem in gebruik is genomen.

Waterconcentratietank

Het gefilterde water wordt opgevangen in een speciale container met een inhoud van 4-12 liter: de exacte indicator wordt beïnvloed door het prestatieniveau van het systeem. Het meest gebruikte materiaal voor de vervaardiging van containers is hoogwaardig staal. Van buitenaf is het vat afgewerkt met duurzaam emaille. In de tank zijn er twee compartimenten - voor water en lucht. In het midden zijn de kamers van elkaar gescheiden door een siliconen pakking. Om het luchtvolume aan te passen, is de container uitgerust met een nippel, waarvan het omgekeerde uiteinde buiten de tank gaat. Voor het oppompen wordt meestal een autopomp gebruikt.

Dankzij de luchtkamer in de container wordt een bepaalde druk gecreëerd, waardoor het water met enige druk naar de kraan kan worden getransporteerd. Om de consument van water te voorzien, is de container uitgerust met een betrouwbare slang met een mondstuk. In de regel wordt een aparte kraan gebruikt om omgekeerde osmose te installeren, die op de gootsteen naast de hoofdmengkraan wordt geplaatst. Hierdoor is het mogelijk om bij een onderbreking van de watertoevoer via het waterleidingsysteem gebruik te maken van de toevoer die aanwezig is in de opslagtank. Om vloeistof onder een stabiele druk toe te voeren, is het soms nodig om lucht door de nippeluitlaat te persen.

Apparaatpakket:

Het meest waardevolle onderdeel van een omgekeerde osmose-installatie is het membraan. Dit element is gemaakt van hoogwaardig microporeus materiaal. Het wordt in één of meerdere lagen rond een geperforeerde kunststof staaf gelegd. Op het bovenste deel van het membraan bevindt zich een plastic beschermhuls, voor de bevestiging waarvan betrouwbare afdichtingen worden gebruikt.

De membraanmodule werkt als volgt:

1. Nadat water in de behuizing is toegevoerd, wordt het door het poreuze materiaal geleid. Soms wordt een elektrische pomp gebruikt om de druk te verhogen.
2. De moleculen van zuiver water die door het membraan zijn gegaan, volgen in de opslagtank en het concentraat, verzwaard met onzuiverheden, wordt vastgehouden door de membraanbarrière.
3. Verder wordt deze oplossing buiten de membraaninrichting afgevoerd in de rioolbuis.

Zoals eerder vermeld, heeft direct contact van een membraanfilter met gewoon water uit een stadsleiding de meest ongelukkige gevolgen. Het draait allemaal om de microscopisch kleine afmetingen van de poriën (0,0001 micron). Het membraan kan niet worden gereinigd of gewassen zoals mechanische filters: het kan alleen worden vervangen. De aanbevolen vervangingsfrequentie voor dit dure element is eens in de twee tot drie jaar.

De exacte vervangingstijd wordt beïnvloed door de bedrijfsomstandigheden van het product - het drukniveau in de watertoevoer, de concentratie en chemische samenstelling van onzuiverheden, watertemperatuur, enz. Het komt voor dat het membraan regelmatig 5 jaar of langer meegaat. Soms moet er na het eerste jaar gebruik worden vervangen. Om de poriën van het membraan te beschermen tegen voortijdige verstopping, worden voorfilters voor water met omgekeerde osmose in het systeem ingebracht.

Standaard hebben we het over twee mechanische en één kolenapparaat:

• De rol van het eerste mechanische filter is het vasthouden van onzuiverheden die niet in water kunnen oplossen. In de regel is de grootte van deze deeltjes meer dan 0,5 micron. Deze omvatten meestal zand, stukjes corrosie, kalkaanslag, enz.
• Daarna stroomt het water door de kolenmodule, die chemische verontreinigingen selecteert - chloormoleculen, zware metalen, meststoffen uit de bodem, opgelost ijzer en verschillende organische stoffen.
• Het volgende is een mechanisch filter dat kleinere deeltjes kan opvangen. Het is de laatste schakel in de pre-cleaner module.

Theorie

Osmose wordt opgevat als een technologische operatie, waarvan de essentie de neiging van water is om de concentratiegraad van additieven in oplossingen die door een membraan zijn gescheiden, gelijk te maken. Deze schotten zijn voorzien van zulke microscopisch kleine gaatjes dat alleen watermoleculen er doorheen kunnen sijpelen.

Met een toename van het percentage onzuiverheden in elk compartiment van een dergelijk vat, zal het proces van water dat erin stroomt beginnen, totdat de dichtheid van de vloeistof in beide compartimenten volledig gelijk is. Omgekeerde osmose leidt tot het tegenovergestelde effect: hier egaliseert het membraan de dichtheid van water niet, maar verdeelt het in twee delen - schoon en vuil. Om deze reden heeft het proces het voorvoegsel "reverse" gekregen.

Extra blok

Osmose-waterfilters brengen de vloeistof in een toestand die dicht bij gedestilleerd water ligt. Membraanporiën houden geen opgeloste zuurstofmoleculen vast, waardoor gezuiverd water van zeer hoge kwaliteit is. Om de smaak van de vloeistof te verbeteren, worden een extra mineralisator en andere blokken gebruikt. Water kan echter ook direct na het verlaten van het membraan worden gebruikt: het hoeft niet eens vooraf gekookt te worden.

Wat betreft het extra blok, het bevat meestal een mineralisator en een biokeramische patroon. Het water dat er doorheen stroomt, is verrijkt met calcium, natrium, magnesium, enz. Deze elementen hebben een zeer positief effect op het menselijke zenuwstelsel en cardiovasculaire systeem, wat helpt om veel gevaarlijke ziekten te voorkomen. Als gevolg hiervan wordt mineraalrijk water niet alleen drinkbaar, maar ook genezend.

De werking van de biokeramische cartridge is iets anders. Binnenin bevinden zich korrels, voor de vervaardiging waarvan gebakken klei en fragmenten van toermalijn worden gebruikt. Deze materialen hebben een zeer gunstig effect op water en corrigeren de structuur ervan. Het drinken van dergelijk water kan het endocriene en immuunsysteem aanzienlijk versterken.

De installatie van een omgekeerde osmosefilter kan in verschillende fasen worden verdeeld

1. Het filter is bevestigd aan de kraan. De meeste OO-systemen worden geleverd met een omstelling die aan elke gootsteen in elk huis kan worden bevestigd. Om met het filter aan de slag te gaan, zet u koud water aan en schakelt u de kleine hendel op de omleider om. Er zal dus water in het systeem beginnen te stromen. Om te stoppen met werken, sluit u gewoon de watertoevoer af. Er zijn verschillende mogelijkheden om de kraanwatertoevoer op het filter aan te sluiten. Er kan bijvoorbeeld een slangkoppeling of zittingklep worden gebruikt;

2. Plaats de afvoerslang op de afvoer in de gootsteen. Alle onzuiverheden gaan dus het riool in. Afvalwatertoevoer kan worden geregeld met een zadelklep in de afvoerleiding;

3. Plaats de waterafvoerslang in het vat of de opslagcontainer. Bij gebruik van een klep voor automatische uitschakeling is een vlotter geïnstalleerd. Het is vermeldenswaard dat de automatische afsluiter meestal niet bij de standaardlevering van filters voor omgekeerde osmose wordt geleverd, maar als accessoire kan worden gekocht.Omgekeerde osmose filter bedradingsschema. De afbeelding toont het werkingsprincipe van de automatische afsluiter. Water wordt via de rode slang aan het omgekeerde osmose-systeem (4) toegevoerd, water met een hoog zoutgehalte wordt via de zwarte slang afgevoerd, water gezuiverd door omgekeerde osmose komt de opslag binnen via de blauwe. De vlotter (3) blokkeert de waterstroom in de tank, hydrostatische druk wordt opgebouwd in de automatische afsluiter (4), die de waterstroom uit de voorfilters blokkeert. De klep (2) laat het water in één richting stromen.

Nadat alle slangen zijn aangesloten, zet u de koudwatertoevoer aan. Het systeem is nu operationeel. Het rendement is afhankelijk van temperatuur en stroomdruk.Omgekeerde osmose-systemen mogen alleen koud water gebruiken.

Omgekeerde osmosefilters worden gekenmerkt door de output van gallons per dag (periode van 24 uur). Tijdens bedrijf stroomt het water niet actief naar buiten, maar vormt het een langzame en gestage stroom van druppels. Druk is meestal geen probleem in stedelijke gebieden, maar in sommige gevallen is een eenvoudig apparaat nodig om het te verhogen.

Wat is een membraan?

Er zijn drie soorten omgekeerde osmose membranen: rol, holle vezel en plat.

Het "rol"-membraan bestaat uit een lichaam en het eigenlijke filterelement.

In de rol bevindt zich een geperforeerde buis, die dient om de sterkte van het element te creëren, om gezuiverd water op te vangen en als basis voor het oprollen van het membraan tijdens het productieproces. Hieromheen is een dikke laag semi-permeabele polyamide membraanbaan gewikkeld.

Tijdens het filtratieproces komt water in de dikte van het web en verzamelt zich in de buis.

Dankzij dit ontwerp hebben deze membranen de hoogste prestaties, minimaal materiaalverbruik en nemen ze de minste hoeveelheid ruimte in beslag. Daarom zijn gewalste membranen de meest voorkomende ter wereld en nemen ze 95% van de industriële markt in beslag.

5% wordt ingenomen door apparaten met vlakke membraanelementen en apparaten voor waterbehandeling op basis van holle vezels.

Vergelijking van filtratietechnologieën

Als we omgekeerde osmose vergelijken met andere membraanprocessen, kunnen we stellen dat dit de meest effectieve waterzuiveringstechnologie is.

Waarom?

Onderstaande figuur toont een vergelijking van omgekeerde osmose met andere filtratiemethoden.

Laten we eerst eens kijken naar andere methoden voor mediascheiding of filtering.

Conventionele filtratie - omvat het verwijderen van grote vervuilingsdeeltjes (voorwaardelijk degene die we met het blote oog kunnen voelen en zien) - zand, roest, slib.

De grootte van deze deeltjes is van 1000 µm (1 mm) tot 1 µm.

De processen voor het scheiden van dergelijke deeltjes van de vloeibare fase vinden plaats op lading, patroon, schijf, zak, was en andere soorten filters. Dergelijke processen worden vaak gebruikt tijdens de voorbehandeling van water.

Het voordeel van eenvoudige mechanische filtratie is dat deze bij lage druk kan plaatsvinden. Zo vindt filtratie op laadfilters vaak plaats zonder onder druk te staan, en patroonfilters in huishoudens werken onder druk die wordt gecreëerd door de pijpleiding.

Microfiltratie is een proces waarbij deeltjes met een grootte van 1 tot 0,1 micron uit water worden verwijderd. Ze omvatten bacteriën, grote kleurstofmoleculen, pesticiden, gelatine, latexemulsie.

Microfiltratieprocessen worden niet veel gebruikt in de drinkwaterbehandelingstechnologie, maar worden veel gebruikt voor afvalwaterbehandeling en proceswater voor industriële processen.

Ultrafiltratie stelt u in staat om kleine deeltjes met een grootte van 0,005 tot 0,1 micron te verwijderen (virussen, deeltjes van sommige eiwitten, deeltjes van medicijnen, enz.). De processen worden veel gebruikt voor drinkwaterbehandeling in Europese landen. Ultrafiltratie kan worden beschouwd als de beste methode om relatief zuiver drinkwater te bereiden. Ook worden deze processen veel gebruikt in de farmaceutische en voedingsindustrie.

Het gebruik van ultrafiltratie in het dagelijks leven is beperkt omdat dit proces geen ionische onzuiverheden verwijdert (hardheidszouten, zware metalen, nitraten), en ze vormen een aanzienlijk gevaar voor de mens, evenals een hoge toegepaste druk.

Omgekeerde osmose kan deeltjes kleiner dan 0,001 micron verwijderen, wat zorgt voor de verwijdering van zelfs ionengrote verontreinigingen (hardheidsionen, zware metalen, nitraten, sulfaten, enz.).

Omgekeerde osmose-technologieën worden vaak gebruikt bij de bereiding van drinkwater, bij de bereiding van destillaat voor stoomketels, in de voedingsindustrie.

Laten we nu eens kijken naar de soorten omgekeerde osmose-installaties en hun toepassingen, van huishoudelijke apparaten tot grote industriële processen.

Selectiegids

Bij het kiezen van een filtercomplex voor uw woning dient u rekening te houden met de volgende punten:

De complete set omgekeerde osmose waterzuiveringsinstallaties is vervaardigd volgens een bepaalde norm, waardoor het mogelijk is om eenvoudig een vervanger te vinden voor een versleten unit. Niet alle fabrikanten van apparatuur volgen dit principe echter. Dit punt moet in gedachten worden gehouden, waarbij de voorkeur wordt gegeven aan complexen met standaardparameters. Onder hen zijn veel apparaten voor binnenlandse productie van redelijk goede kwaliteit. De kosten van Russische systemen zijn in de regel lager dan die van buitenlandse tegenhangers.
Het is het meest winstgevend om een ​​filter rechtstreeks bij de fabrikant, een geverifieerde dealer of in een bedrijfswinkel te kopen. Een graadmeter voor de goede kwaliteit van een omgekeerde osmose-installatie is de beschikbaarheid van technische documentatie, een officiële garantie en duidelijke instructies voor installatie en gebruik. Bij het kopen moet u zeker een kwaliteitscertificaat hebben. Het is ook beter om te weten hoe u het waterfilter zelf kunt vervangen, om niet te veel te betalen voor deze service.
Bij het kiezen van het volume van de opslagtank, is het noodzakelijk om het gemiddelde maandelijkse waterverbruik in het appartement te berekenen. Om de grondstof van het osmosefilter te sparen, is het niet nodig om al het keukenwater er doorheen te leiden. Het gedeelte dat bedoeld is voor de afwas, handen en huishoudelijke apparaten kan direct uit de waterleiding worden gehaald. Volgens de normen verbruikt één persoon ongeveer 3 liter water per dag. Door dit cijfer te vermenigvuldigen met het aantal gezinsleden, krijgen ze het dagtarief voor het hele appartement.
Van groot belang zijn de afmetingen van de interne ruimte van de gootsteen. Het is logisch om een ​​tank van aanzienlijke afmetingen te bestellen voor een groot gezin met een ruime keuken en algeheel meubilair. De meest populaire zijn containers met een inhoud van 8-10 liter. Deze modellen zijn compact genoeg om in een standaard spoelbak te passen.
Van groot belang is het niveau van de werkdruk in de watertoevoer. Omgekeerde osmose technologie is ontworpen voor een indicator van 2,8 bar. Als uit de metingen bleek dat de waterdruk lager is, moet u een speciaal complex met een interne pomp aanschaffen. Het zorgt voor de nodige druk voor de doorgang van vloeistof door het membraanfilter. Waterleidingen met een te hoge werkdruk zijn voorzien van een reduceerventiel. Als dit niet gebeurt, zal het membraan snel bezwijken.
Gezien de speciale rol die het membraan speelt in een omgekeerde osmose-installatie, moet het voor aankoop zorgvuldig worden gecontroleerd.

Het is belangrijk dat voor de vervaardiging van dit element hoogwaardige materialen worden gebruikt. De winkel moet een apart kwaliteitscertificaat voor het membraan eisen

Wat de prestaties betreft, is een filtratiesnelheid van 7 l / u voldoende voor een gemiddeld gezin. Als er meer dan 4 gezinsleden in het huis wonen, is het noodzakelijk om een ​​efficiënter membraan te kopen of een grote capaciteit te verwerven.
Er moet rekening mee worden gehouden dat naarmate de prestaties van het membraan toenemen, ook de kosten toenemen. Daarom is het niet praktisch om te krachtige apparaten mee naar huis te nemen. Een systeem met een capaciteit van 15 l/u kan bijvoorbeeld voldoen aan de schoonwaterbehoefte van een kleine kantine of café.

Een belangrijk punt bij het kopen is om de configuratie van het systeem te controleren. De complete set bevat standaard vijf basiszuiveringsstappen: drie voorfilters, een membraan en een extra module. Het fabricagemateriaal en de functie van de laatste trap in verschillende modellen kunnen verschillen.Naast de eerder genoemde mineralizer en biokeramische patroon zijn blokken gevuld met kokosnootschaal, actieve kool en zilverionen erg populair. Dit soort materialen hebben een antiseptisch effect en verhogen de smaak van water.