Thẩm thấu ngược và lọc nano

Sản xuất màng thẩm thấu ngược

Tập đoàn FilmTec, một bộ phận cấu trúc của Tập đoàn Hóa chất DOW (Hoa Kỳ), là công ty hàng đầu thế giới về sản xuất các phần tử màng. Việc sản xuất các phần tử màng được thực hiện trực tiếp tại Hoa Kỳ.

Các màng lọc của công ty được chứng nhận trên toàn thế giới về xử lý nước cho cả mục đích uống và công nghiệp.

Màng DOW FilmTec có đường kính 2,5 ”- 4” - 8 ”được trình bày thành nhiều loạt cho các loại nước chính:

• XLE - cho tươi;
• BW - cho mặn;
• SW - dành cho biển và có độ mặn cao.

Ecosoft là nhà nhập khẩu chính thức màng DOW FilmTec tại Ukraina từ năm 1995.

Và kể từ năm 1017, công ty bắt đầu sản xuất các phần tử màng của riêng mình từ vải lanh Mỹ, giúp giảm chi phí của công nghệ thẩm thấu ngược.

Yêu cầu đối với nước cấp cho màng thẩm thấu ngược

Tấm màng được làm bằng vật liệu khá nhạy cảm nên chất lượng nước cấp vào xử lý phải tuân thủ nghiêm ngặt các giá trị cho phép:

• dưới 0,56 mg / l chất rắn lơ lửng;
• khả năng oxy hóa - ít hơn 4 mgO2 / l;
• clo tự do nhỏ hơn 0,1 mg / l;
• nhiệt độ nước cung cấp - 4 - 30 ° С;
• sắt - lên đến 0,1 mg / l;
• mangan - lên đến 0,05 mg / l;
• độ cứng - lên đến 3 mg-eq / l.

Một số thông số (sắt, mangan, silicat) có thể cao hơn tiêu chuẩn công bố trong trường hợp sử dụng chất chống đóng cặn (chất đặc biệt ngăn chặn sự lắng đọng của cặn trên bề mặt màng lọc).

Các thông số còn lại đạt được thông qua quá trình tiền xử lý, có thể bao gồm lọc cơ học, làm mềm, khử sắt hoặc hấp phụ, tùy thuộc vào các thông số của nước nguồn.

Điểm mạnh và điểm yếu của hệ thống thẩm thấu ngược

Trong số các ưu điểm của hệ thống lọc nước thẩm thấu là:

• Mức độ làm sạch cao. Đặc điểm này là dấu hiệu nhận biết của hệ thống thẩm thấu ngược. Như các cuộc kiểm tra đã chỉ ra, nước tinh khiết chứa ít tạp chất hơn 10 lần so với chỉ định trong các tiêu chuẩn liên quan. Bộ phận màng lọc được lắp ráp theo cách để các tạp chất không thể vô tình xâm nhập vào chất lỏng tinh khiết.
• Khả năng chuẩn bị nước cho các mục đích khác nhau. Chất lỏng đã vào bình chứa có thể được sử dụng mà không bị hạn chế để uống và nấu ăn. Nó không cần phải được đun sôi trước khi sử dụng. Từ quan điểm y tế, nước như vậy tốt cho sức khỏe hơn nhiều so với nước đun sôi từ đường ống thành phố. Nếu nhà có bể cá, nó có thể được bổ sung từ bể chứa mà không cần lắng trước.
• Dễ cài đặt. Mặc dù thiết kế của hệ thống phức tạp hơn so với các bộ lọc gia dụng thông thường, nhưng nó không yêu cầu các kỹ năng đặc biệt để lắp đặt. Theo quy định, bộ thiết bị hoàn chỉnh bao gồm tất cả các yếu tố cần thiết để cài đặt. Ngoài ra, mỗi nút thành phần có thể được thay thế bất kỳ lúc nào.
• sự nhỏ gọn. Hệ thống không thể được phân loại là quá cồng kềnh. Theo nguyên tắc, nó bao gồm một thùng chứa và một số bộ lọc có màng. Để phù hợp với khu phức hợp, không gian dưới bồn rửa thường được sử dụng. Vòi nhỏ gọn được trưng bày và đặt trên bề mặt chậu rửa rất tiện lợi. Thiết kế hiện đại cho phép nó phù hợp tốt với bất kỳ nội thất nhà bếp nào.

Các điểm yếu của thẩm thấu ngược cũng thường được cho là do tốc độ lọc nước thấp. Chất lỏng di chuyển qua màng rất chậm. Trung bình một màng lọc tiêu chuẩn có khả năng lọc 150-300 l / ngày. Cũng cần lưu ý rằng 2/3 lượng nước, cùng với ô nhiễm, được thải vào cống, làm tăng nhẹ hóa đơn điện nước.Để tránh khó chịu trong quá trình vận hành hệ thống, cần chọn chính xác thể tích bình chứa. Trong trường hợp này, thâm hụt có thể xảy ra chỉ ngay sau khi hệ thống được đưa vào vận hành.

Bể cô đặc nước

Nước lọc được thu thập bên trong một thùng chứa đặc biệt có thể tích 4-12 lít: chỉ số chính xác bị ảnh hưởng bởi mức độ hoạt động của hệ thống. Vật liệu được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất thùng chứa là thép chất lượng cao. Nhìn từ bên ngoài, bình được hoàn thiện bằng lớp men bền. Bên trong bể có hai ngăn - dành cho nước và không khí. Ở giữa, các khoang được ngăn cách với nhau bằng một miếng đệm silicone. Để điều chỉnh lượng không khí, bình chứa được trang bị một núm vú, đầu ngược của núm này sẽ đi ra bên ngoài bình. Để bơm hơi, người ta thường sử dụng máy bơm ô tô.

Nhờ có khoang khí bên trong bình chứa tạo ra một áp suất nhất định cho phép vận chuyển nước đến vòi với một áp suất nhất định. Để cung cấp nước cho người tiêu dùng, thùng chứa được trang bị một ống mềm có vòi phun đáng tin cậy. Theo quy định, một vòi nước riêng biệt được sử dụng để lắp đặt hệ thống thẩm thấu ngược, được đặt trên bồn rửa bên cạnh máy trộn chính. Điều này giúp cho việc cung cấp nước qua hệ thống cấp nước bị gián đoạn, có thể sử dụng nguồn cung cấp có sẵn bên trong bể chứa. Để cung cấp chất lỏng dưới áp suất ổn định, đôi khi cần phải đẩy không khí qua đầu ra của núm vú.

Gói thiết bị

Thành phần có giá trị nhất của hệ thống thẩm thấu ngược là màng. Phần tử này được làm bằng vật liệu vi xốp chất lượng cao. Nó được đặt thành một hoặc nhiều lớp xung quanh một thanh nhựa đục lỗ. Ở phần trên của màng có một vỏ bảo vệ bằng nhựa, để cố định những con dấu đáng tin cậy được sử dụng.

Mô-đun màng hoạt động như thế này:

1. Sau khi nước được cung cấp vào bên trong vỏ, nó sẽ được đi qua lớp vật liệu xốp. Đôi khi một máy bơm điện được sử dụng để tăng áp suất.
2. Các phân tử của nước tinh khiết đã đi qua màng sẽ đi vào bên trong bể chứa, và phần cô đặc, có tạp chất nặng, được giữ lại bởi hàng rào màng.
3. Xa hơn, dung dịch này được loại bỏ bên ngoài thiết bị màng vào đường ống thoát nước thải.

Như đã đề cập, việc tiếp xúc trực tiếp của màng lọc với nước thường từ đường ống thành phố sẽ dẫn đến hậu quả đáng tiếc nhất. Đó là tất cả về kích thước siêu nhỏ của các lỗ chân lông của nó (0,0001 micron). Màng lọc không thể được làm sạch hoặc rửa như các bộ lọc cơ học: nó chỉ có thể được thay thế. Tần suất thay thế được khuyến nghị cho phần tử đắt tiền này là hai đến ba năm một lần.

Thời gian thay thế chính xác bị ảnh hưởng bởi các điều kiện hoạt động của sản phẩm - mức áp lực trong nước cấp, nồng độ và thành phần hóa học của tạp chất, nhiệt độ nước, v.v. Nó xảy ra rằng màng thường xuyên phục vụ từ 5 năm trở lên. Đôi khi phải thay thế sau năm đầu tiên sử dụng. Để bảo vệ các lỗ chân lông của màng không bị tắc nghẽn sớm, các bộ lọc sơ bộ cho nước có tính năng thẩm thấu ngược được đưa vào hệ thống.

Theo tiêu chuẩn, chúng ta đang nói về hai thiết bị cơ khí và một thiết bị than:

• Vai trò của bộ lọc cơ học đầu tiên là giữ lại các tạp chất không có khả năng hòa tan trong nước. Theo quy luật, kích thước của những hạt này là hơn 0,5 micron. Chúng thường bao gồm cát, mảnh ăn mòn, cặn, v.v.
• Sau đó, nước chảy qua mô-đun than, chọn lọc các chất gây ô nhiễm hóa học - các phân tử clo, kim loại nặng, phân bón từ đất, sắt hòa tan và các chất hữu cơ khác nhau.
• Tiếp theo là một bộ lọc cơ học có khả năng bẫy các hạt nhỏ hơn. Nó là liên kết cuối cùng trong mô-đun pre-clean.

Học thuyết

Thẩm thấu được hiểu là một hoạt động công nghệ, bản chất của nó là xu hướng của nước làm cân bằng mức độ nồng độ của các chất phụ gia trong các dung dịch được ngăn cách bởi một lớp màng. Các vách ngăn này được trang bị các lỗ cực nhỏ đến nỗi chỉ có các phân tử nước mới có thể thấm qua chúng.

Với sự gia tăng tỷ lệ tạp chất trong bất kỳ ngăn nào của một bình như vậy, quá trình nước chảy vào đó sẽ bắt đầu, cho đến khi khối lượng riêng của chất lỏng trong cả hai ngăn hoàn toàn bằng nhau. Sự thẩm thấu ngược dẫn đến tác dụng ngược lại: ở đây màng không cân bằng tỷ trọng của nước mà chia nó thành hai phần - sạch và bẩn. Vì lý do này, quá trình nhận tiền tố "đảo ngược".

Khối bổ sung

Bộ lọc nước thẩm thấu đưa chất lỏng về trạng thái gần với nước cất. Màng lọc lỗ chân lông không giữ lại các phân tử oxy hòa tan khiến nước tinh khiết có chất lượng rất cao. Để cải thiện mùi vị của chất lỏng, một thiết bị khoáng hóa bổ sung và các khối khác được sử dụng. Tuy nhiên, nước cũng có thể được sử dụng ngay sau khi rời khỏi màng: thậm chí không cần đun sôi trước đó.

Đối với khối bổ sung, nó thường bao gồm một bộ khoáng hóa và một hộp mực gốm sinh học. Nước đi qua chúng được làm giàu với canxi, natri, magiê, v.v. Những nguyên tố này có tác dụng rất tích cực đối với hệ thần kinh và tim mạch của con người, giúp tránh được nhiều căn bệnh nguy hiểm. Kết quả là, nước giàu khoáng chất không chỉ có thể uống được mà còn có thể chữa bệnh.

Hoạt động của hộp mực gốm sinh học hơi khác. Bên trong nó có các hạt, để sản xuất đất sét nung và các mảnh tourmaline được sử dụng. Những vật liệu này có tác dụng rất hữu ích đối với nước, điều chỉnh cấu trúc của nó. Uống nước như vậy có thể tăng cường đáng kể hệ thống nội tiết và miễn dịch.

Việc lắp đặt một bộ lọc thẩm thấu ngược có thể được chia thành nhiều giai đoạn

1. Bộ lọc được gắn vào vòi. Hầu hết các hệ thống OO đều đi kèm với một bộ chuyển đổi có thể được gắn vào bất kỳ bồn rửa nào trong bất kỳ gia đình nào. Để bắt đầu làm việc với bộ lọc, hãy bật nước lạnh và chuyển cần gạt nhỏ trên bộ phân kỳ. Như vậy, nước sẽ bắt đầu chảy vào hệ thống. Để ngừng hoạt động, chỉ cần tắt nguồn cấp nước. Có một số tùy chọn để kết nối nguồn cấp nước máy với bộ lọc. Ví dụ, có thể sử dụng ống nối hoặc van an toàn;

2. Đặt ống thoát nước trên ống thoát nước trong bồn rửa. Vì vậy tất cả các tạp chất sẽ đi vào cống. Nguồn cấp nước thải có thể được bố trí bằng van yên trong đường thoát nước thải;

3. Đặt ống xả nước vào thùng hoặc thùng chứa. Khi sử dụng van để ngắt tự động, một phao được lắp đặt. Cần lưu ý rằng van đóng ngắt tự động thường không được bao gồm trong phân phối tiêu chuẩn của bộ lọc thẩm thấu ngược, nhưng chúng có thể được mua như một phụ kiện.Sơ đồ đấu dây bộ lọc thẩm thấu ngược. Hình minh họa cho thấy nguyên lý hoạt động của van đóng ngắt tự động. Nước được cấp vào hệ thống thẩm thấu ngược (4) qua vòi màu đỏ, nước có hàm lượng muối cao được chảy ra ngoài qua vòi màu đen, nước được lọc bằng phương pháp thẩm thấu ngược đi vào kho chứa qua vòi màu xanh. Phao (3) chặn dòng nước vào bể, áp suất thủy tĩnh tích tụ trong van ngắt tự động (4), ngăn dòng nước từ các bộ lọc sơ bộ. Van (2) cho phép nước chảy theo một hướng.

Sau khi kết nối tất cả các ống, bật nguồn cấp nước lạnh. Hệ thống hiện đã hoạt động. Hiệu quả phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất dòng chảy.Hệ thống thẩm thấu ngược chỉ nên sử dụng nước lạnh.

Bộ lọc thẩm thấu ngược được đặc trưng bởi sản lượng gallon mỗi ngày (khoảng thời gian 24 giờ). Trong quá trình hoạt động, nước không chủ động đổ ra ngoài mà tạo thành dòng chảy chậm và ổn định. Áp suất thường không phải là vấn đề ở các khu vực đô thị, nhưng trong một số trường hợp, một thiết bị đơn giản để nâng nó là cần thiết.

Màng là gì

Có ba loại màng chống thấm ngược: dạng cuộn, dạng sợi rỗng và dạng phẳng.

Màng "cuộn" bao gồm phần thân và phần tử lọc thực tế.

Bên trong cuộn có một ống đục lỗ, có tác dụng tạo độ bền của phần tử, thu nước tinh khiết và làm cơ sở để cuộn màng trong quá trình sản xuất. Một lớp màng polyamide bán thấm dày được quấn quanh nó.

Trong quá trình lọc, nước đi vào độ dày của màng và đọng lại trong ống.

Nhờ thiết kế này, các màng này có hiệu suất cao nhất, tiêu thụ vật liệu tối thiểu và chiếm ít không gian nhất. Vì vậy, màng cuộn là loại phổ biến nhất trên thế giới và chiếm 95% thị trường công nghiệp.

5% được sử dụng bởi các thiết bị có phần tử màng phẳng và thiết bị xử lý nước dựa trên sợi rỗng.

So sánh các công nghệ lọc

Nếu chúng ta so sánh thẩm thấu ngược với các quá trình màng khác, chúng ta có thể nói rằng nó là công nghệ lọc nước hiệu quả nhất.

Tại sao?

Hình bên dưới cho thấy sự so sánh của phương pháp thẩm thấu ngược với các phương pháp lọc khác.

Trước tiên, hãy xem xét các phương pháp tách hoặc lọc phương tiện khác.

Lọc thông thường - liên quan đến việc loại bỏ các hạt ô nhiễm lớn (có điều kiện là những hạt ô nhiễm mà chúng ta có thể cảm nhận và nhìn thấy bằng mắt thường) - cát, rỉ sét, phù sa.

Kích thước của các hạt này là từ 1000 µm (1 mm) đến 1 µm.

Quá trình tách các hạt như vậy khỏi pha lỏng diễn ra trên điện tích, hộp mực, đĩa, túi, rửa và các loại bộ lọc khác. Các quy trình như vậy thường được sử dụng trong quá trình tiền xử lý nước.

Ưu điểm của lọc cơ học đơn giản là nó có thể diễn ra ở áp suất thấp, ví dụ như lọc trên bộ lọc tích điện thường diễn ra mà không cần điều áp, và bộ lọc hộp mực trong các hộ gia đình hoạt động ở áp suất do đường ống tạo ra.

Vi lọc là một quá trình loại bỏ các hạt có kích thước từ 1 đến 0,1 micromet ra khỏi nước. Chúng bao gồm vi khuẩn, phân tử thuốc nhuộm lớn, thuốc trừ sâu, gelatin, nhũ tương latex.

Quá trình vi lọc không được sử dụng rộng rãi trong công nghệ xử lý nước ăn uống, nhưng được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải và xử lý nước cho các quy trình công nghiệp.

Siêu lọc cho phép bạn loại bỏ các hạt nhỏ có kích thước từ 0,005 đến 0,1 micron (vi rút, các hạt của một số protein, các hạt thuốc, v.v.). Các quy trình được sử dụng rộng rãi để xử lý nước uống ở các nước Châu Âu. Siêu lọc có thể được coi là phương pháp tốt nhất để chuẩn bị nước uống tương đối tinh khiết. Ngoài ra, các quy trình này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm.

Việc sử dụng siêu lọc trong cuộc sống hàng ngày bị hạn chế do quá trình này không loại bỏ được các tạp chất ion (muối cứng, kim loại nặng, nitrat) và chúng gây nguy hiểm đáng kể cho con người cũng như áp suất cao.

Thẩm thấu ngược có khả năng loại bỏ các hạt nhỏ hơn 0,001 micromet, đảm bảo loại bỏ các chất ô nhiễm có kích thước ion đồng đều (ion cứng, kim loại nặng, nitrat, sunfat, v.v.).

Công nghệ thẩm thấu ngược thường được sử dụng trong việc chuẩn bị nước uống, chuẩn bị sản phẩm chưng cất cho nồi hơi, trong công nghiệp thực phẩm.

Bây giờ chúng ta hãy xem xét các loại nhà máy thẩm thấu ngược và ứng dụng của chúng, từ các thiết bị gia dụng đến các quy trình công nghiệp lớn.

Hướng dẫn lựa chọn

Khi chọn một tổ hợp lọc cho ngôi nhà của mình, bạn cần lưu ý những điểm sau:

Toàn bộ hệ thống lọc nước thẩm thấu ngược được sản xuất theo một tiêu chuẩn nhất định, giúp bạn có thể dễ dàng tìm kiếm thay thế cho một bộ phận đã bị hao mòn. Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà sản xuất thiết bị đều tuân theo nguyên tắc này. Phải ghi nhớ điểm này, ưu tiên các phức chất có thông số chuẩn. Trong số đó có nhiều thiết bị sản xuất trong nước có chất lượng khá. Theo quy luật, giá thành của các hệ thống của Nga thấp hơn so với các hệ thống của nước ngoài.
Lợi nhuận cao nhất là mua bộ lọc trực tiếp từ nhà sản xuất, đại lý đã được xác minh hoặc tại cửa hàng của công ty. Một chỉ số đánh giá chất lượng tốt của hệ thống thẩm thấu ngược là sự sẵn có của tài liệu kỹ thuật, bảo đảm chính thức và hướng dẫn lắp đặt và sử dụng rõ ràng. Khi mua nhất định phải có giấy chứng nhận chất lượng. Tốt hơn hết là bạn nên biết cách tự thay bộ lọc nước để không phải trả quá nhiều tiền cho dịch vụ này.
Khi chọn thể tích bể chứa, cần tính toán mức tiêu thụ nước trung bình hàng tháng của căn hộ. Để tiết kiệm tài nguyên của bộ lọc thẩm thấu, không nhất thiết phải cho tất cả nước bếp đi qua nó. Phần dành cho rửa chén, rửa tay và các thiết bị gia dụng có thể được lấy trực tiếp từ nguồn cấp nước. Theo định mức, một người tiêu thụ khoảng 3 lít nước mỗi ngày. Nhân con số này với số lượng thành viên trong gia đình, họ sẽ nhận được mức phí hàng ngày cho toàn bộ căn hộ.
Kích thước của không gian bên trong của bồn rửa rất quan trọng. Thật hợp lý khi đặt một chiếc xe tăng có kích thước đáng kể cho một gia đình lớn với nhà bếp rộng rãi và đồ nội thất tổng thể. Phổ biến nhất là các loại bình có dung tích từ 8 - 10 lít. Các mô hình này đủ nhỏ gọn để phù hợp với bên trong một bồn rửa tiêu chuẩn.
Điều quan trọng là mức áp suất làm việc bên trong nguồn cấp nước. Công nghệ thẩm thấu ngược được thiết kế cho chỉ số 2,8 bar. Nếu các phép đo cho thấy áp lực nước nhỏ hơn, thì bạn nên mua một phức hợp đặc biệt với một máy bơm bên trong. Nó sẽ cung cấp áp suất cần thiết để chất lỏng đi qua màng lọc. Đường ống nước có áp suất vận hành quá cao được trang bị bộ giảm áp. Nếu điều này không được thực hiện, màng sẽ nhanh chóng bị hỏng.
Với vai trò đặc biệt của màng trong hệ thống thẩm thấu ngược, màng phải được kiểm tra cẩn thận trước khi mua.

Điều quan trọng là vật liệu chất lượng cao được sử dụng để sản xuất phần tử này. Cửa hàng phải yêu cầu chứng chỉ chất lượng riêng cho màng

Đối với hiệu suất của nó, tốc độ lọc 7 l / h là đủ cho một gia đình trung bình. Nếu trong nhà có nhiều hơn 4 thành viên, cần mua màng lọc hiệu quả hơn hoặc có công suất lớn.
Cần lưu ý rằng khi hiệu suất của màng tăng lên thì giá thành của nó cũng tăng theo. Do đó, việc mang về nhà những thiết bị quá mạnh là không thực tế. Ví dụ, một hệ thống có công suất 15 l / h có thể đáp ứng nhu cầu nước sạch của một căng tin hoặc quán cà phê nhỏ.

Một điểm quan trọng khi mua là kiểm tra cấu hình của hệ thống. Bộ hoàn chỉnh bao gồm năm giai đoạn thanh lọc cơ bản theo tiêu chuẩn: ba bộ lọc sơ bộ, một màng lọc và một mô-đun bổ sung. Vật liệu sản xuất và chức năng của giai đoạn cuối ở các kiểu máy khác nhau có thể khác nhau.Ngoài bộ lọc khoáng và hộp mực gốm sinh học đã đề cập trước đây, các khối chứa đầy gáo dừa, than hoạt tính và các ion bạc rất phổ biến. Nguyên liệu loại này có tác dụng sát trùng và làm tăng mùi vị của nước.