Omvänd osmos och nanofiltrering

Produktion av omvänd osmosmembran

FilmTec Corporation, en strukturell underavdelning av DOW Chemical Corporation (USA), är världsledande inom tillverkning av membranelement. Tillverkningen av membranelement sker direkt i USA.

Företagets membran är certifierade över hela världen för vattenrening både för dricksändamål och inom industrin.

DOW FilmTec-membran med en diameter på 2,5" - 4" - 8" presenteras i flera serier för huvudtyperna av vatten:

• XLE - för färska;
• BW - för salt;
• SW - för hav och med hög salthalt.

Ecosoft har varit den officiella importören av DOW FilmTec-membran i Ukraina sedan 1995.

Och sedan 1017 började företaget tillverka sina egna membranelement av amerikanskt linne, vilket gjorde det möjligt att minska kostnaderna för omvänd osmosteknik.

Krav på vatten tillfört membranet för omvänd osmos

Membranarket är tillverkat av ett ganska känsligt material, så kvaliteten på vattnet som levereras för behandling måste strikt överensstämma med de tillåtna värdena:

• mindre än 0,56 mg/l suspenderat fast material;
• oxiderbarhet - mindre än 4 mgO2 / l;
• fritt klor mindre än 0,1 mg/l;
• tillförselvattentemperatur - 4 - 30 ° С;
• järn - upp till 0,1 mg / l;
• mangan - upp till 0,05 mg/l;
• hårdhet - upp till 3 mg-eq / l.

Vissa av parametrarna (järn, mangan, silikater) kan vara högre än de deklarerade standarderna vid användning av antiskaleringsmedel (speciella ämnen som förhindrar att sediment avsätts på membranytan).

De återstående parametrarna uppnås genom förbehandling, vilket kan inkludera mekanisk filtrering, uppmjukning, järnborttagning eller adsorption, beroende på källvattnets parametrar.

Styrkor och svagheter hos det omvända osmossystemet

Bland fördelarna med osmos vattenreningssystem är följande:

• Hög nivå av rengöring. Denna egenskap är kännetecknet för systemet med omvänd osmos. Som undersökningar har visat innehåller renat vatten 10 gånger mindre föroreningar än vad som anges i relevanta standarder. Membranenheten är monterad på ett sådant sätt att föroreningar inte av misstag kan komma in i den renade vätskan.
• Möjlighet att förbereda vatten för olika ändamål. Vätskan som har kommit in i lagringstanken kan användas utan begränsningar för att dricka och laga mat. Den behöver inte kokas före användning. Ur medicinsk synvinkel är sådant vatten mycket hälsosammare än kokt vatten från ett stadsrör. Om huset har ett akvarium, kan det fyllas på från lagringstanken utan föregående sättning.
• Enkel installation. Även om utformningen av systemet är en storleksordning mer komplicerad än konventionella hushållsfilter, kräver det inga speciella färdigheter för att installera. Som regel innehåller den kompletta uppsättningen av enheten alla element som är nödvändiga för installationen. Dessutom kan var och en av komponentnoderna ersättas när som helst.
• kompakthet. Systemet kan inte klassificeras som för skrymmande. Som regel består den av en behållare och flera filter med ett membran. För att rymma komplexet används vanligtvis utrymmet under diskbänken. Den kompakta kranen visas bekvämt och placeras på diskbänkens yta. Modern design gör att den passar bra in i alla köksinredningar.

Svagheterna med omvänd osmos tillskrivs också vanligtvis den låga hastigheten för vattenfiltrering. Vätskan rör sig genom membranet mycket långsamt. I genomsnitt klarar ett standardmembran att rena 150-300 l/dag. Man bör också komma ihåg att 2/3 av vattenvolymen, tillsammans med föroreningar, släpps ut i avloppet, vilket ökar elkostnaderna något.För att undvika obehag under driften av systemet är det nödvändigt att välja rätt volym av lagringskapacitet. I detta fall kan underskottet uppstå först omedelbart efter införandet av systemet i drift.

Vattenkoncentrationstank

Det filtrerade vattnet samlas in i en speciell behållare med en volym på 4-12 liter: den exakta indikatorn påverkas av nivån på systemets prestanda. Högkvalitativt stål används oftast som material för tillverkning av behållare. Från utsidan är kärlet färdigt med slitstark emalj. Inuti tanken finns två fack - för vatten och luft. I mitten är kamrarna separerade från varandra med en silikonpackning. För att justera luftvolymen är behållaren utrustad med en nippel, vars omvända ände går utanför tanken. För uppblåsning används vanligtvis en bilpump.

Tack vare luftkammaren inuti behållaren skapas ett visst tryck, vilket gör det möjligt att transportera vatten till kranen med visst tryck. För att leverera vatten till konsumenten är behållaren utrustad med en pålitlig slang med munstycke. Som regel används en separat kran för att installera omvänd osmos, placerad på diskbänken bredvid huvudblandaren. Detta gör det möjligt att vid avbrott i vattenförsörjningen genom vattenförsörjningen använda den försörjning som finns inuti ackumulatortanken. För att tillföra vätska under ett stabilt tryck är det ibland nödvändigt att tvinga luft genom nippelutloppet.

Enhetspaket

Den mest värdefulla komponenten i ett system för omvänd osmos är membranet. Detta element är tillverkat av högkvalitativt mikroporöst material. Den läggs i ett eller flera lager runt en perforerad plaststav. På den övre delen av membranet finns ett plastskyddshölje, för fixering av vilka pålitliga tätningar som används.

Membranmodulen fungerar så här:

1. Efter att vatten har tillförts inuti huset, passerar det genom det porösa materialet. Ibland används en elektrisk pump för att öka trycket.
2. Molekylerna av rent vatten som passerat genom membranet följer med inuti lagringstanken och koncentratet, som är nedtyngt av föroreningar, hålls kvar av membranbarriären.
3. Vidare töms denna lösning utanför membrananordningen in i avloppsröret.

Som redan nämnts är direktkontakt av ett membranfilter med vanligt vatten från ett stadsrör fylld med de mest olyckliga konsekvenserna. Allt handlar om de mikroskopiska dimensionerna av dess porer (0,0001 mikron). Membranet kan inte rengöras eller tvättas som mekaniska filter: det kan bara bytas ut. Den rekommenderade utbytesfrekvensen för detta dyra element är en gång vartannat till vart tredje år.

Den exakta ersättningstiden påverkas av produktens driftsförhållanden - trycknivån i vattenförsörjningen, koncentrationen och kemisk sammansättning av föroreningar, vattentemperaturen etc. Det händer att membranet regelbundet tjänar 5 eller fler år. Ibland måste byte göras efter det första året av användning. För att skydda membranets porer från för tidig igensättning införs förfilter för vatten med omvänd osmos i systemet.

Som standard talar vi om två mekaniska och en kolanordning:

• Det första mekaniska filtrets roll är att hålla kvar föroreningar som inte kan lösas upp i vatten. Som regel är storleken på dessa partiklar mer än 0,5 mikron. Dessa inkluderar vanligtvis sand, korrosionsbitar, glödskal etc.
• Därefter strömmar vatten genom kolmodulen, som väljer ut kemiska föroreningar - klormolekyler, tungmetaller, gödningsmedel från jorden, löst järn och olika organiska ämnen.
• Nästa är ett mekaniskt filter som kan fånga mindre partiklar. Det är den sista länken i pre-cleaner-modulen.

Teori

Osmos förstås som en teknisk operation, vars essens är vattnets tendens att utjämna graden av koncentration av tillsatser i lösningar separerade av ett membran. Dessa skiljeväggar är utrustade med sådana mikroskopiska hål att endast vattenmolekyler kan sippra igenom dem.

Med en ökning av andelen föroreningar i något fack i ett sådant kärl, kommer processen med vatten som strömmar in i det att börja tills vätskans densitet i båda avdelningarna är helt utjämnad. Omvänd osmos leder till motsatt effekt: här utjämnar membranet inte vattnets densitet, utan delar upp det i två delar - rent och smutsigt. Av denna anledning fick processen prefixet "omvänd".

Ytterligare block

Osmosvattenfilter bringar vätskan till ett tillstånd nära destillerat vatten. Membranporer håller inte kvar lösta syremolekyler, vilket gör att renat vatten håller mycket hög kvalitet. För att förbättra smaken av vätskan används ytterligare en mineraliserare och andra block. Men vatten kan också användas direkt efter att det lämnat membranet: det behöver inte ens kokas i förväg.

När det gäller det extra blocket innehåller det vanligtvis en mineraliserare och en biokeramisk patron. Vattnet som passerar genom dem är berikat med kalcium, natrium, magnesium, etc. Dessa element har en mycket positiv effekt på människans nerv- och kardiovaskulära system, vilket hjälper till att undvika många farliga sjukdomar. Som ett resultat blir mineralrikt vatten inte bara drickbart, utan också helande.

Den biokeramiska patronens verkan är något annorlunda. Inuti det finns granulat, för tillverkning av vilka bakad lera och fragment av turmalin används. Dessa material har en mycket fördelaktig effekt på vatten och korrigerar dess struktur. Att dricka sådant vatten kan avsevärt stärka det endokrina och immunförsvaret.

Installationen av ett omvänd osmosfilter kan delas upp i flera steg

1. Filtret är fäst på kranen. De flesta OO-system kommer med en avledare som kan fästas på valfri diskho i alla hem. För att börja arbeta med filtret, slå på kallt vatten och växla den lilla spaken på avledaren. Således kommer vatten att börja rinna in i systemet. För att sluta fungera, stäng helt enkelt av vattentillförseln. Det finns flera alternativ för att ansluta kranvattentillförseln till filtret. Till exempel kan en slangkoppling eller sätesventil användas;

2. Placera avloppsslangen på avloppet i diskhon. Så alla orenheter kommer att gå i avloppet. Avloppsvattenförsörjning kan ordnas med hjälp av en sadelventil i avloppsledningen;

3. Placera vattenutloppsslangen i behållaren eller förvaringsbehållaren. Vid användning av en ventil för automatisk avstängning installeras en flottör. Det är värt att notera att den automatiska avstängningsventilen vanligtvis inte ingår i standardleveransen av filter för omvänd osmos, men de kan köpas som tillbehör.Kopplingsschema för filter för omvänd osmos. Illustrationen visar funktionsprincipen för den automatiska avstängningsventilen. Vatten tillförs det omvända osmossystemet (4) genom den röda slangen, vatten med hög salthalt strömmar ut genom den svarta slangen, vatten renat genom omvänd osmos kommer in i lagret genom den blå. Flottören (3) blockerar flödet av vatten in i tanken, hydrostatiskt tryck byggs upp i den automatiska avstängningsventilen (4), vilket blockerar flödet av vatten från förfiltren. Ventilen (2) låter vattnet flöda i en riktning.

Slå på kallvattenförsörjningen efter att ha anslutit alla slangar. Systemet är nu i drift. Effektiviteten beror på temperatur och flödestryck.System för omvänd osmos bör endast använda kallt vatten.

Filter för omvänd osmos kännetecknas av produktionen av liter per dag (24-timmarsperiod). Under drift rinner inte vatten aktivt ut, utan bildar ett långsamt och stadigt flöde av droppar. Tryck är vanligtvis inte ett problem i tätorter, men i vissa fall krävs en enkel anordning för att höja den.

Vad är ett membran

Det finns tre typer av omvänd osmos membran: rull, ihålig fiber och platt.

"Rull"-membranet består av en kropp och själva filterelementet.

Inuti rullen finns ett perforerat rör, som tjänar till att skapa styrkan hos elementet, för att samla upp renat vatten och som bas för att linda membranet under tillverkningsprocessen. Ett tjockt lager av semipermeabelt polyamidmembran vävs runt det.

Under filtreringsprocessen kommer vatten in i banans tjocklek och samlas i röret.

Tack vare denna design har dessa membran högsta prestanda, minimal materialförbrukning och tar minsta möjliga plats. Därför är rullade membran de vanligaste i världen och upptar 95% av den industriella marknaden.

5% upptas av enheter med platta membranelement och enheter för vattenbehandling baserade på ihåliga fibrer.

Jämförelse av filtreringsteknik

Om vi ​​jämför omvänd osmos med andra membranprocesser kan vi säga att det är den mest effektiva vattenreningstekniken.

Varför?

Figuren nedan visar en jämförelse av omvänd osmos med andra filtreringsmetoder.

Låt oss först titta på andra metoder för mediaseparering eller filtrering.

Konventionell filtrering - innebär att stora partiklar av föroreningar avlägsnas (villkorligt de som vi kan känna och se med blotta ögat) - sand, rost, silt.

Storleken på dessa partiklar är från 1000 µm (1 mm) till 1 µm.

Processerna för att separera sådana partiklar från vätskefasen sker på laddning, patron, skiva, påse, tvätt och andra typer av filter. Sådana processer används vanligtvis under förbehandling av vatten.

Fördelen med enkel mekanisk filtrering är att den kan ske vid lågt tryck, till exempel sker filtrering på laddningsfilter ofta utan trycksättning, och patronfilter i hushåll arbetar vid tryck som skapas av rörledningen.

Mikrofiltrering är en process för att ta bort partiklar från 1 till 0,1 mikron i storlek från vatten. De inkluderar bakterier, stora färgämnesmolekyler, bekämpningsmedel, gelatin, latexemulsion.

Mikrofiltreringsprocesser används inte i stor utsträckning inom teknik för behandling av dricksvatten, men används ofta för rening av avloppsvatten och processvatten för industriella processer.

Ultrafiltrering låter dig ta bort små partiklar som sträcker sig i storlek från 0,005 till 0,1 mikron (virus, partiklar av vissa proteiner, partiklar av läkemedel, etc.). Processerna används i stor utsträckning för behandling av dricksvatten i europeiska länder. Ultrafiltrering kan anses vara den bästa metoden för att bereda relativt rent dricksvatten. Dessa processer används också i stor utsträckning inom läkemedels- och livsmedelsindustrin.

Användningen av ultrafiltrering i vardagen är begränsad på grund av det faktum att denna process inte tar bort joniska föroreningar (hårdhetssalter, tungmetaller, nitrater), och de utgör en betydande fara för människor, såväl som högt applicerat tryck.

Omvänd osmos kan ta bort partiklar som är mindre än 0,001 mikron, vilket säkerställer avlägsnandet av föroreningar i jämn storlek av jon (hårdhetsjoner, tungmetaller, nitrater, sulfater, etc.).

Teknik för omvänd osmos används ofta vid beredning av dricksvatten, vid beredning av destillat för ångpannor, inom livsmedelsindustrin.

Låt oss nu ta en titt på typerna av anläggningar för omvänd osmos och deras tillämpningar, allt från hushållsapparater till stora industriella processer.

Urvalsguide

När du väljer ett filtreringskomplex för ditt hem måste du ta hänsyn till följande punkter:

Den kompletta uppsättningen av omvänd osmos vattenreningssystem tillverkas enligt en viss standard, vilket gör det möjligt att enkelt hitta en ersättare för en utsliten enhet. Men inte alla utrustningstillverkare följer denna princip. Denna punkt måste komma ihåg och ge företräde åt komplex med standardparametrar. Bland dem finns många enheter av inhemsk produktion av ganska god kvalitet. Kostnaden för ryska system är som regel lägre än utländska analoger.
Det är mest lönsamt att köpa ett filter direkt från tillverkaren, en verifierad återförsäljare eller i en företagsbutik. En indikator på den goda kvaliteten på ett system för omvänd osmos är tillgången till teknisk dokumentation, en officiell garanti och tydliga instruktioner för installation och användning. När du köper måste du definitivt kräva ett kvalitetscertifikat. Det är också bättre att veta hur man byter vattenfiltret själv, för att inte betala för mycket för denna tjänst.
När du väljer volymen på lagringstanken är det nödvändigt att beräkna den genomsnittliga månatliga vattenförbrukningen i lägenheten. För att spara resursen för osmosfiltret är det inte nödvändigt att passera allt köksvatten genom det. Den portion som är avsedd för disk, händer och hushållsapparater kan tas direkt från vattenförsörjningen. Enligt normerna förbrukar en person cirka 3 liter vatten per dag. Genom att multiplicera denna siffra med antalet familjemedlemmar får de dagspriset för hela lägenheten.
Av stor betydelse är dimensionerna på diskbänkens inre utrymme. Det är vettigt att beställa en tank av betydande dimensioner för en stor familj med ett rymligt kök och övergripande möbler. De mest populära är behållare med en kapacitet på 8-10 liter. Dessa modeller är tillräckligt kompakta för att få plats i en vanlig diskho.
Av stor betydelse är nivån på arbetstrycket inuti vattenförsörjningen. Tekniken för omvänd osmos är designad för en indikator på 2,8 bar. Om mätningarna visade att vattentrycket är lägre, bör du köpa ett speciellt komplex med en intern pump. Det kommer att ge det nödvändiga trycket för vätskan att passera genom membranfiltret. Vattenledningar med för högt drifttryck är försedda med tryckreducerare. Om detta inte görs kommer membranet snabbt att gå sönder.
Med tanke på den speciella roll som membranet spelar i ett system med omvänd osmos måste det kontrolleras noggrant före köp.

Det är viktigt att material av hög kvalitet används för tillverkning av detta element. Butiken ska kräva ett separat kvalitetscertifikat för membranet

När det gäller dess prestanda räcker en filtreringshastighet på 7 l / h för en genomsnittlig familj. Om fler än 4 familjemedlemmar bor i huset är det nödvändigt att köpa ett mer effektivt membran eller skaffa en stor kapacitet.
Det bör beaktas att när membranets prestanda ökar, så ökar dess kostnad. Därför är det inte praktiskt att ta hem för kraftfulla apparater. Till exempel kan ett system med en kapacitet på 15 l / h tillgodose behoven av rent vatten i en liten matsal eller kafé.

En viktig punkt vid köp är att kontrollera systemets konfiguration. Det kompletta setet innehåller fem grundläggande reningssteg som standard: tre förfilter, ett membran och en extra modul. Tillverkningsmaterialet och funktionen för det sista steget i olika modeller kan skilja sig åt.Förutom den tidigare nämnda mineraliseraren och biokeramiska patronen är block fyllda med kokosnötskal, aktivt kol och silverjoner mycket populära. Material av denna typ har en antiseptisk effekt och ökar smaken av vatten.