Osmose reversa e nanofiltração

Produção de membranas de osmose reversa

A FilmTec Corporation, uma subdivisão estrutural da DOW Chemical Corporation (EUA), é líder mundial na produção de elementos de membrana. Os elementos de membrana são fabricados diretamente nos EUA.

As membranas da empresa são certificadas mundialmente para o tratamento de água tanto para fins de consumo quanto para a indústria.

As membranas DOW FilmTec com diâmetro de 2,5” - 4” - 8” são apresentadas em várias séries para os principais tipos de água:

• XLE - para fresco;
• BW - para salgado;
• SW - para mar e com alto nível de salinidade.

Desde 1995, a Ecosoft é a importadora oficial das membranas DOW FilmTec na Ucrânia.

E desde 1017, a empresa começou a produzir seus próprios elementos de membrana de linho americano, o que possibilitou reduzir o custo da tecnologia de osmose reversa.

Requisitos para a água fornecida à membrana de osmose reversa

A folha de membrana é feita de um material bastante sensível, portanto, a qualidade da água fornecida para tratamento deve respeitar rigorosamente os valores permitidos:

• menos de 0,56 mg/l de sólidos suspensos;
• oxidabilidade - menos de 4 mgO2 / l;
• cloro livre inferior a 0,1 mg/l;
• temperatura da água de abastecimento - 4 - 30 ° С;
• ferro - até 0,1 mg / l;
• manganês - até 0,05 mg/l;
• dureza - até 3 mg-eq / l.

Alguns dos parâmetros (ferro, manganês, silicatos) podem ser superiores às normas declaradas no caso de utilização de anti-incrustantes (substâncias especiais que impedem a deposição de sedimentos na superfície da membrana).

Os demais parâmetros são alcançados por meio de pré-tratamento, que pode incluir filtração mecânica, amolecimento, remoção de ferro ou adsorção, dependendo dos parâmetros da água de origem.

Pontos fortes e fracos do sistema de osmose reversa

Entre as vantagens do sistema de purificação de água por osmose estão as seguintes:

• Alto nível de limpeza. Essa característica é a marca registrada do sistema de osmose reversa. Como os exames demonstraram, a água purificada contém 10 vezes menos impurezas do que as indicadas nas normas relevantes. O bloco de membrana é montado de forma que as impurezas não possam entrar acidentalmente no líquido purificado.
• Possibilidade de preparar água para diversos fins. O líquido que entrou no tanque de armazenamento pode ser usado sem restrições para beber e cozinhar. Não precisa ser fervido antes do uso. Do ponto de vista médico, essa água é muito mais saudável do que a água fervida de um cano da cidade. Se a casa tiver um aquário, ele pode ser reabastecido do tanque de armazenamento sem assentamento prévio.
• Facilidade de instalação. Embora o projeto do sistema seja uma ordem de magnitude mais complicada do que os filtros domésticos convencionais, ele não requer habilidades especiais para instalar. Como regra, o conjunto completo do dispositivo inclui todos os elementos necessários para a instalação. Além disso, cada um dos nós componentes pode ser substituído a qualquer momento.
• compacidade. O sistema não pode ser classificado como muito volumoso. Como regra, consiste em um recipiente e vários filtros com membrana. Para acomodar o complexo, geralmente é utilizado o espaço embaixo da pia. A torneira compacta é convenientemente exibida e colocada na superfície da pia. O design moderno permite que ele se encaixe bem em qualquer interior de cozinha.

As fraquezas da osmose reversa também são comumente atribuídas à baixa taxa de filtração da água. O líquido se move através da membrana muito lentamente. Em média, uma membrana padrão é capaz de purificar 150-300 l/dia. Também deve-se ter em mente que 2/3 do volume de água, juntamente com a poluição, é despejado no esgoto, o que aumenta ligeiramente as contas de serviços públicos.Para evitar desconforto durante a operação do sistema, é necessário selecionar corretamente o volume do tanque de armazenamento. Nesse caso, o déficit pode ocorrer apenas imediatamente após a entrada em operação do sistema.

Tanque de concentração de água

A água filtrada é coletada em um recipiente especial com um volume de 4 a 12 litros: o indicador exato é afetado pelo nível de desempenho do sistema. O material mais utilizado para a fabricação de contêineres é o aço de alta qualidade. Do lado de fora, o vaso é acabado com esmalte durável. Dentro do tanque há dois compartimentos - para água e ar. No meio, as câmaras são separadas umas das outras por uma junta de silicone. Para ajustar o volume de ar, o recipiente está equipado com um bocal, cuja extremidade inversa sai do tanque. Para inflar, geralmente é usada uma bomba de carro.

Graças à câmara de ar dentro do recipiente, é criada uma certa pressão, o que permite transportar água para a torneira com alguma pressão. Para fornecer água ao consumidor, o recipiente está equipado com uma mangueira confiável com um bico. Como regra, uma torneira separada é usada para instalar a osmose reversa, colocada na pia ao lado do misturador principal. Isto permite, em caso de interrupção do abastecimento de água através do sistema de abastecimento de água, utilizar o abastecimento disponível no interior do reservatório. Para fornecer líquido sob uma pressão estável, às vezes é necessário forçar o ar através da saída do bocal.

Pacote de dispositivos

O componente mais valioso de um sistema de osmose reversa é a membrana. Este elemento é feito de material microporoso de alta qualidade. É colocado em uma ou mais camadas em torno de uma haste de plástico perfurada. Na parte superior da membrana há um invólucro protetor de plástico, para fixação dos quais são usados ​​selos confiáveis.

O módulo de membrana funciona assim:

1. Depois que a água é fornecida para dentro da caixa, ela passa pelo material poroso. Às vezes, uma bomba elétrica é usada para aumentar a pressão.
2. As moléculas de água pura que passaram pela membrana seguem para dentro do tanque de armazenamento, e o concentrado, carregado de impurezas, é retido pela barreira da membrana.
3. Além disso, esta solução é removida do lado de fora do dispositivo de membrana para o cano de esgoto.

Como já mencionado, o contato direto de um filtro de membrana com água pura de um cano da cidade está repleto das consequências mais infelizes. É tudo sobre as dimensões microscópicas de seus poros (0,0001 mícrons). A membrana não pode ser limpa ou lavada como filtros mecânicos: ela só pode ser substituída. A frequência de substituição recomendada para este elemento caro é uma vez a cada dois ou três anos.

O tempo exato de substituição é afetado pelas condições de operação do produto - o nível de pressão no abastecimento de água, a concentração e composição química de impurezas, temperatura da água, etc. Acontece que a membrana serve regularmente 5 ou mais anos. Às vezes, a substituição deve ser feita após o primeiro ano de uso. Para proteger os poros da membrana do entupimento prematuro, são introduzidos no sistema pré-filtros para água com osmose reversa.

Como padrão, estamos falando de dois dispositivos mecânicos e um de carvão:

• O papel do primeiro filtro mecânico é reter as impurezas que não se dissolvem na água. Como regra, o tamanho dessas partículas é superior a 0,5 mícron. Estes geralmente incluem areia, pedaços de corrosão, incrustações, etc.
• Depois disso, a água flui pelo módulo de carvão, que seleciona contaminantes químicos - moléculas de cloro, metais pesados, fertilizantes do solo, ferro dissolvido e vários orgânicos.
• Em seguida, há um filtro mecânico capaz de reter partículas menores. É o elo final do módulo de pré-limpeza.

Teoria

A osmose é entendida como uma operação tecnológica, cuja essência é a tendência da água em equalizar o grau de concentração de aditivos em soluções separadas por uma membrana. Essas divisórias são equipadas com orifícios microscópicos que apenas moléculas de água podem penetrar nelas.

Com um aumento na porcentagem de impurezas em qualquer compartimento desse recipiente, o processo de fluxo de água para ele começará, até que a densidade do líquido em ambos os compartimentos seja completamente equalizada. A osmose reversa leva ao efeito oposto: aqui a membrana não equaliza a densidade da água, mas a divide em duas porções - limpa e suja. Por isso, o processo recebeu o prefixo “reverse”.

Bloco adicional

Os filtros de água de osmose levam o líquido a um estado próximo ao da água destilada. Os poros da membrana não retêm moléculas de oxigênio dissolvido, o que torna a água purificada de alta qualidade. Para melhorar o sabor do líquido, um mineralizador adicional e outros blocos são usados. No entanto, a água também pode ser usada imediatamente após sair da membrana: nem precisa ser fervida antes.

Quanto ao bloco adicional, geralmente inclui um mineralizador e um cartucho biocerâmico. A água que passa por eles é enriquecida com cálcio, sódio, magnésio, etc. Esses elementos têm um efeito muito positivo no sistema nervoso e cardiovascular humano, o que ajuda a evitar muitas doenças perigosas. Como resultado, a água rica em minerais torna-se não apenas potável, mas também curativa.

A ação do cartucho biocerâmico é um pouco diferente. Dentro dele existem grânulos, para a fabricação dos quais são utilizados barro cozido e fragmentos de turmalina. Esses materiais têm um efeito muito benéfico na água, corrigindo sua estrutura. Beber essa água pode fortalecer significativamente os sistemas endócrino e imunológico.

A instalação de um filtro de osmose reversa pode ser dividida em várias etapas

1. O filtro é fixado na torneira. A maioria dos sistemas OO vem com um desviador que pode ser conectado a qualquer pia em qualquer casa. Para começar a trabalhar com o filtro, ligue a água fria e acione a pequena alavanca do desviador. Assim, a água começará a fluir para o sistema. Para parar de funcionar, basta desligar o abastecimento de água. Existem várias opções para conectar o abastecimento de água da torneira ao filtro. Por exemplo, uma conexão de mangueira ou válvula de assento pode ser usada;

2. Coloque a mangueira de drenagem no ralo da pia. Assim, todas as impurezas irão para o esgoto. O abastecimento de águas residuais pode ser organizado com uma válvula de sela na linha de drenagem;

3. Coloque a mangueira de saída de água no barril ou recipiente de armazenamento. Ao usar uma válvula para desligamento automático, uma bóia é instalada. Vale ressaltar que a válvula de desligamento automático geralmente não está incluída na entrega padrão dos filtros de osmose reversa, mas pode ser adquirida como acessório.Diagrama de fiação do filtro de osmose reversa. A ilustração mostra o princípio de funcionamento da válvula de corte automático. A água é fornecida ao sistema de osmose inversa (4) através da mangueira vermelha, a água com alto teor de sal é escoada pela mangueira preta, a água purificada por osmose reversa entra no armazenamento pela mangueira azul. A boia (3) bloqueia o fluxo de água para o tanque, a pressão hidrostática se acumula na válvula de fechamento automático (4), que bloqueia o fluxo de água dos pré-filtros. A válvula (2) permite que a água flua em uma direção.

Depois de conectar todas as mangueiras, ligue o fornecimento de água fria. O sistema já está operacional. A eficiência depende da temperatura e da pressão de fluxo.Os sistemas de osmose reversa devem usar apenas água fria.

Os filtros de osmose reversa são caracterizados pela saída de galões por dia (período de 24 horas). Durante a operação, a água não é derramada ativamente, mas forma um fluxo lento e constante de gotas. A pressão geralmente não é um problema em áreas urbanas, mas em alguns casos é necessário um dispositivo simples para aumentá-la.

O que é uma membrana

Existem três tipos de membranas de osmose reversa: rolo, fibra oca e plana.

A membrana "rolo" consiste em um corpo e no elemento filtrante real.

Dentro do rolo há um tubo perfurado, que serve para criar a resistência do elemento, para coletar água purificada e como base para enrolar a membrana durante o processo de produção. Uma espessa camada de teia de membrana de poliamida semipermeável é enrolada em torno dela.

Durante o processo de filtração, a água entra na espessura da teia e se acumula no tubo.

Graças a este design, estas membranas têm o mais alto desempenho, consumo mínimo de material e ocupam o menor espaço possível. Portanto, as membranas laminadas são as mais comuns no mundo e ocupam 95% do mercado industrial.

5% é ocupado por dispositivos com elementos de membrana plana e dispositivos para tratamento de água à base de fibras ocas.

Comparação de tecnologias de filtragem

Se compararmos a osmose reversa com outros processos de membrana, podemos dizer que é a tecnologia de purificação de água mais eficaz.

Por quê?

A figura abaixo mostra uma comparação da osmose reversa com outros métodos de filtração.

Primeiro, vejamos outros métodos de separação de mídia ou filtragem.

Filtração convencional - envolve a remoção de grandes partículas de poluição (condicionalmente aquelas que podemos sentir e ver a olho nu) - areia, ferrugem, lodo.

O tamanho dessas partículas é de 1000 µm (1 mm) a 1 µm.

Os processos de separação de tais partículas da fase líquida ocorrem por carga, cartucho, disco, bolsa, lavagem e outros tipos de filtros. Tais processos são comumente usados ​​durante o pré-tratamento da água.

A vantagem da filtragem mecânica simples é que ela pode ocorrer em baixa pressão, por exemplo, a filtragem nos filtros de carga geralmente ocorre sem pressurização e os filtros de cartucho nas residências operam na pressão criada pela tubulação.

A microfiltração é um processo de remoção de partículas de 1 a 0,1 mícrons de tamanho da água. Eles incluem bactérias, grandes moléculas de corantes, pesticidas, gelatina, emulsão de látex.

Os processos de microfiltração não são amplamente utilizados na tecnologia de tratamento de água potável, mas são amplamente utilizados para tratamento de águas residuais e água de processo para processos industriais.

A ultrafiltração permite remover pequenas partículas que variam em tamanho de 0,005 a 0,1 mícron (vírus, partículas de algumas proteínas, partículas de medicamentos, etc.). Os processos são amplamente utilizados para o tratamento de água potável nos países europeus. A ultrafiltração pode ser considerada o melhor método para preparar água potável relativamente pura. Além disso, esses processos são amplamente utilizados nas indústrias farmacêutica e alimentícia.

O uso da ultrafiltração na vida cotidiana é limitado devido ao fato de que este processo não remove impurezas iônicas (sais de dureza, metais pesados, nitratos), e representam um perigo considerável para os seres humanos, além da alta pressão aplicada.

A osmose reversa é capaz de remover partículas menores que 0,001 mícrons, o que garante a remoção de até mesmo contaminantes de tamanho iônico (íons de dureza, metais pesados, nitratos, sulfatos, etc.).

As tecnologias de osmose reversa são frequentemente usadas na preparação de água potável, na preparação de destilados para caldeiras a vapor, na indústria alimentícia.

Agora vamos dar uma olhada nos tipos de plantas de osmose reversa e suas aplicações, desde eletrodomésticos até grandes processos industriais.

Guia de seleção

Ao escolher um complexo de filtragem para sua casa, você precisa levar em consideração os seguintes pontos:

O conjunto completo de sistemas de purificação de água por osmose reversa é fabricado de acordo com um determinado padrão, o que torna possível encontrar facilmente um substituto para uma unidade desgastada. No entanto, nem todos os fabricantes de equipamentos seguem este princípio. Este ponto deve ser mantido em mente, dando preferência a complexos com parâmetros padrão. Entre eles estão muitos dispositivos de produção nacional de qualidade bastante boa. O custo dos sistemas russos, como regra, é menor do que os estrangeiros.
É mais lucrativo comprar um filtro diretamente do fabricante, de um revendedor verificado ou em uma loja da empresa. Um indicador da boa qualidade de um sistema de osmose reversa é a disponibilidade de documentação técnica, garantia oficial e instruções claras para instalação e uso. Ao comprar, você deve definitivamente exigir um certificado de qualidade. Também é melhor saber como trocar o filtro de água sozinho, para não pagar demais por esse serviço.
Ao escolher o volume do tanque de armazenamento, é necessário calcular a taxa média mensal de consumo de água no apartamento. Para economizar o recurso do filtro de osmose, não é necessário passar toda a água da cozinha por ele. A porção destinada à lavagem de louças, mãos e eletrodomésticos pode ser retirada diretamente do abastecimento de água. De acordo com as normas, uma pessoa consome cerca de 3 litros de água por dia. Multiplicando esse valor pelo número de membros da família, eles obtêm a diária de todo o apartamento.
De grande importância são as dimensões do espaço interno da pia. Faz sentido encomendar um tanque de dimensões significativas para uma família grande com uma cozinha espaçosa e móveis em geral. Os mais populares são os recipientes com capacidade de 8 a 10 litros. Esses modelos são compactos o suficiente para caber dentro de uma pia padrão.
De grande importância é o nível de pressão de trabalho dentro do abastecimento de água. A tecnologia de osmose reversa é projetada para um indicador de 2,8 bar. Se as medições mostraram que a pressão da água é menor, você deve comprar um complexo especial com uma bomba interna. Ele fornecerá a pressão necessária para a passagem do líquido através do filtro de membrana. As tubulações de água com pressão de operação muito alta estão equipadas com um redutor de pressão. Se isso não for feito, a membrana falhará rapidamente.
Dado o papel especial que a membrana desempenha em um sistema de osmose reversa, ela deve ser cuidadosamente verificada antes da compra.

É importante que sejam utilizados materiais de alta qualidade para a fabricação deste elemento. A loja deve exigir um certificado de qualidade separado para a membrana

Quanto ao seu desempenho, uma taxa de filtração de 7 l/h é suficiente para uma família média. Se mais de 4 membros da família moram na casa, é necessário comprar uma membrana mais eficiente ou adquirir uma grande capacidade.
Deve-se levar em conta que, à medida que o desempenho da membrana aumenta, aumenta também o seu custo. Portanto, levar para casa aparelhos muito potentes não é prático. Por exemplo, um sistema com capacidade de 15 l/h é capaz de atender às necessidades de água limpa de uma pequena cantina ou café.

Um ponto importante na hora de comprar é verificar a configuração do sistema. O conjunto completo inclui cinco etapas básicas de purificação como padrão: três pré-filtros, uma membrana e um módulo adicional. O material de fabricação e a função do último estágio em diferentes modelos podem diferir.Além do mineralizador e do cartucho biocerâmico mencionados anteriormente, os blocos preenchidos com casca de coco, carvão ativado e íons de prata são muito populares. Materiais deste tipo têm um efeito anti-séptico e aumentam o sabor da água.