Обратный осмос это – что это такое, характеристики, монтаж

Содержание

Осмос и обратный осмос. Системы обратного осмоса для очистки воды

Бытовой фильтр обратного осмоса Ключ М2

Бытовой фильтр обратного осмоса Ключ-М2 под мойку позволяет получать глубоко очищенную питьевую воду на кухне для квартиры, дачи и частного дома. Стоимость литра питьевой воды существенно ниже бутилированной…

Системы обратного осмоса очистки воды основаны на явлении осмоса и обратного осмоса и в настоящее время широко применяются в установках получения очищенной воды.

Осмос: Что это за явление

Осмос — это процесс односторонней диффузии (переноса) молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из правой полости В с высокой концентрацией растворителя (в нашем случае — это чистая вода) в левую полость А, в сторону большей концентрации растворённых веществ или, что тоже самое, меньшей концентрации растворителя.

Иными словами, движущая сила процесса осмоса заключается в том, что растворитель «старается» разбавить концентрацию растворенных веществ в полости за мембраной до минимума.

Таким образом, за счет явления осмоса растворитель диффундирует (переходит через мембрану) в полость А с меньшей концентрацией растворителя, что приводит к росту давления в этой полости и, соответственно, поднимает уровень поверхности раствора по отношению к уровню в полости В растворителя.

Это происходит до тех пор, пока напор (разница уровней жидкости по разные стороны мембраны) не уравновесит движущую силу осмоса при переносе растворителя через полупроницаемую мембрану.

Таким образом, происходит увеличение концентрации «растворителя» в полости А с растворенными веществами (то есть разбавление раствора растворителем), и за счет этого повышается уровень поверхности жидкости в этой полости. Схематично это представлено на рис.ОСМОС.

Высота подъема раствора Н (напор) равна осмотическому давлению Р_о

Обратный осмос: что это такое

Явление обратного осмоса заключается в том, что наоборот, если приложить к раствору (например, к воде с растворенными примесями) в левой полости А давление Р, большее осмотического давления Р_о , то будет происходить диффузия молекул воды (растворителя) через полупроницаемую мембрану М в правую полость В, в которой начнет накапливаться очищенная вода.

Обратный осмос — это процесс, в котором за счет высокого давления через полупроницаемую мембрану продавливают растворитель (воду) из более концентрированного в менее концентрированный раствор, то есть в обратном для явления осмоса направлении. Таким образом, фильтры для очистки воды обратным осмосом позволяют избавиться от растворенных примесей.

Явление обратного осмоса известно давно, но только с семидесятых годов прошлого столетия обратный осмос стали широко использовать как в системах водоочистки, так и в ряде других технологий (например, при концентрировании соков, очистке медицинских препаратов, очистке сточных вод и многих-многих других).

Обратный осмос: Схема фильтра

Однако, просто приложив высокое давление к полости растворенных веществ невозможно добиться качественной работы системы обратного осмоса. Дело в том, что на поверхности обратноосмотической мембраны происходит осаждение частиц, которые закупоривают мельчайшие поры полупроницаемых мембран и тем самым очень быстро приводят к снижению производительности установок обратного осмоса.

Для предотвращения этого необходимо дополнительно обеспечить возможность очистки поверхности мембраны за счет высокой скорости потока очищаемой воды, протекающей вдоль поверхности мембраны. Схематично установка обратного осмоса выглядит так:

1. Фильтр тонкой механической очистки,
2. Насос повышения давления (помпа),
3. Обратноосмотический модуль.

Потоки внутри обратноосмотического модуля распределяются следующим образом: поток фильтрата, который в системах обратного осмоса именуется «пермеатом», составляет обычно 25-40% от потока исходной воды, а поток концентрата, сбрасываемого в дренаж, — соответственно 60-75%.

Чтобы не сбрасывать большое количество концентрата в дренаж, часть концентрата иногда закольцовывают — направляют на вход повысительного насоса. Это позволяет уменьшить сброс концентрата в дренаж, экономя при этом до 25-30% исходной воды.

Наша компания производит как бытовые фильтры для очистки воды обратного осмоса Ключ-М2, способные обеспечить питьевой водой семью из 4-6 человек, так и высокопроизводительные системы обратного осмоса Ключ-М для коттеджей и промышленности производительностью от сотен до тысяч литров в час.

Двухстадийный обратный осмос: Схема установки

Для получения особо чистой воды, требующейся, например, для медицины, электроники и некоторых других отраслей, применяют системы двухстадийного обратного осмоса. При этом концентрат со второй стадии очистки полностью возвращают на вход повысительного насоса, а часть концентрата после первой стадии обратного осмоса сбрасывается в дренаж.

Это позволяет получать до 75-80% пермеата из исходной воды, сбрасывая в канализацию соответственно лишь 20-25% от потока исходной воды.

Такие двухстадийные обратноосмотические системы глубокой очистки воды применяют в частности для нужд медицины, например, установка получения воды для инъекций УВИ-0,15.

Обратный осмос: Эффективность очистки

Эффективность очистки воды от растворенных веществ методом обратного осмоса (иначе называемая селективностью мембраны) доходит до 97-99%. Селективность мембран обратного осмоса зависит от размеров ионов растворенных примесей и ориентировочно характеризуется следующими величинами:

Ионы	Количество ионов, проходящих через мембрану, %	Селективность мембраны (Количество ионов, задерживаемых мембраной), %
Аммоний	8	92
Натрий	5	95
Калий	5	95
Магний	3	97
Стронций	3	97
Кальций	2	98
Нитрат	15	85
Хлорид	5	95
Фторид	5	95
Сульфат	3	97
Фосфат	1	99

Системы обратного осмоса: Классификация по давлению

В зависимости от давления воды, создаваемого насосом на входе в мембраны обратного осмоса, и концентрации растворенных веществ — установки обратного осмоса обычно делят на установки низкого давления (от 3 до 5 атм (кг/см²) , среднего давления — до 20 атм, и высокого давления — свыше 20 атм.

Системы обратного осмоса низкого давления используются при низкой минерализации очищаемой воды (обычно менее 1000 мг/л и малой производительности по очищенной воде).

Установки очистки воды обратного осмоса среднего давления обычно используются при минерализации до 3000 мг/л либо при сравнительно высокой производительности — до нескольких тысяч литров в час.

Системы очистки воды обратного осмоса высокого давления используются при высокой концентрации растворенных веществ, например, для обессоливания морской воды, и при требовании высокой производительности по очищенной воде.

Чтобы система обратного осмоса для очистки воды служила долго

Поскольку поры обратноосмотической мембраны имеют очень малый размер (менее 0,01 мкм), то во избежание образования отложений на мембране обратного осмоса и закупоривания ее мельчайших пор необходимо позаботиться о том, чтобы подавать на мембранную установку воду после предварительной водоподготовки (предварительно очищенную воду).

Чаще всего для этой цели устанавливаются фильтры предварительной очистки воды: фильтр очистки воды от грубых механических примесей Сапфир-П, безреагентные фильтры удаления железа Сапфир-BR, фильтры для умягчения воды Сапфир-У, сорбционный фильтр Сапфир-А с активированным углем, либо всего лишь один-два из перечисленных фильтров, которые выбираются исходя из результатов химического анализа качества исходной воды.

Как заказать и купить обратноосмотический фильтр для очистки воды

water-filter-spb.ru

Обратный осмос — это… Что такое Обратный осмос?

Схема системы установки опреснения на основе обратного осмоса, использующая теплообменник.
1: Приток морской воды,
2: Поток пресной воды (40 %),
3: поток солёного концентрата (60 %),
4: Поток морской воды (60 %),
5: Концентрат (слив),
A: Поток насоса (40 %),
B: Циркуляционный насос,
C: Осмотический модуль с мембраной,
D: Теплообменник высокого давления

Обратный осмос — процесс, в котором с помощью давления принуждают растворитель (обычно вода) проходить через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор, то есть в обратном для осмоса направлении. При этом мембрана пропускает растворитель, но не пропускает некоторые растворённые в нём вещества. Обратный осмос используют с 1970-х при очистке воды, получении питьевой воды из морской воды, получения особо чистой воды для медицины, промышленности и других нужд. С помощью обратного осмоса можно производить концентраты соков без нагрева.

Опреснение воды

Для получения пресной воды из морской требуется давление, превышающее создаваемое морской водой осмотическое давление^[1]. Эта величина достаточно высока — существующие установки развивают давление в 20 раз превышающее давление обычного бытового водопровода^[2].

Мембраны, используемые для обратного осмоса, очень чувствительны к загрязнению, для чего механический фильтр для защиты мембраны обязателен. Многие растворённые в воде вещества задерживаются и не проходят через мембрану. Для преодоления осмотического давления на мембране воду подают под давлением около 2…17 атм для фильтрации и опреснения питьевой и солоноватой воды, и 24…70 атм для морской воды^[3].

В системах очистки воды обычно используются синтетические полупроницаемые мембраны. Мембрана задерживает высокомолекулярные загрязнители, но пропускает низкомолекулярные вещества, например такие газы, как кислород, хлор, углекислый газ и пр. Некоторые газы могут определять вкус воды. Очищенная вода может иметь слабокислую реакцию (pH<7) из-за наличия растворенного углекислого газа.

Свойство практически полностью очищать воду от всех примесей лишает её важных микроэлементов (если они в ней были до опреснения). Поэтому добавление необходимых солей в опреснённую воду — следующий шаг в производстве качественной питьевой воды. Вода же для технических нужд, например для полива и мойки, может быть сразу получена на более простых и дешевых мембранах удалением лишь 95 % солей.

Всемирная организация здравоохранения не установила рекомендуемого уровня минерализации питьевой воды, но по органолептическим показаниям рекомендует предел общей минерализации питьевой воды в 1000 мг/л, а вода с содержанием солей менее 1000 миллиграмм на один литр уже считается слабоминерализированной^[4].

В отличие от перегонки, в процессе обратного осмоса, вода практически не нагревается, затраты энергии только на работу насоса. По оценке норвежских специалистов объединение опреснительных установок обратного осмоса и электростанций, использующих осмос, выглядит многообещающе

[3].

Очистка сточных вод

Технология очистки сточных вод с применением обратного осмоса принципиально изменилась — на последней стадии просто «отжимают» чистую воду от солей. Лидером технологий является на 2012 Сингапур, там запущена система NEWater. Сточные воды города после очистки возвращаются в оборот как питьевая вода, которая получила более высокую оценку от ВОЗ и USEPA, чем другие источники воды в Сингапуре^[5].

Практически все современные морские суда, нуждающиеся в больших объёмах пресной воды, которые нерационально и просто невозможно брать на борт, имеют опреснительные установки. Например круизные лайнеры имеют на борту тысячи пассажиров, несколько бассейнов, и производят огромное количество сточных вод. Установки на основе обратного осмоса на борту и опресняют воду, и очищают стоки. Например, на Allure of the Seas и Oasis of the Seas сточные воды и вовсе направляются на вторичное использование

[6].

Применение в пищевой промышленности

Обратный осмос более экономичный процесс для повышения концентраций пищевых жидкостей, например фруктовых соков, чем термические процессы. Преимущество заключаются в низкой стоимости эксплуатации и возможности избежать термической обработки, что делает процесс пригодным для термочувствительных веществ, таких как белки и ферменты, в большинстве пищевых продуктов. Обратный осмос широко используется в молочной промышленности для производства порошков сывороточного белка и для концентрации молока — уменьшаются транспортные расходы.

Использование в медицине

Главной особенностью фильтров, использующих технологию обратного осмоса, является практически полная стерилизация воды. Через фильтр проходит молекула воды (размер 0,3 нм), но не проходит большая часть химических примесей и включений биологического происхождения, в частности микроорганизмов и вирусов (размеры от 20 до 500 нм). Например, фильтр может задержать бактерии холеры или вирусы гепатита.

По мнению специалистов ВОЗ, потенциальные последствия микробного заражения питьевой воды для здоровья таковы, что борьба с ним должна всегда иметь первостепенное значение и никогда не должна ставиться под угрозу^[7].

Реализация

Бытовая система обратного осмоса

Промышленная установка обратноосмотического опреснения включает следующее оборудование: фильтр тонкой очистки воды, система реагентной подготовки, насос высокого давления, блок фильтрующих модулей, датчики и приборы управления^[8].

Основной элемент установки обратного осмоса — полупроницаемая обратноосмотическая мембрана, помещённая в корпус. В неё поступает исходная вода, а отводится два потока — очищенная и обессоленная, которая называется пермеатом, и вода с концентрированными примесями, называемая концентратом, которая сливается. Продавливание воды через мембрану ведётся при высоком давлении, которое создает насос, обычно центробежный многоступенчатый или роторный. Для замедления образования нежелательных отложений на мембранах применяется дозирование ингибитора осадкообразования. Для снятия осадков с поверхности мембран используется система химпромывки. Для контроля качества очистки и рН — проточные измерители солесодержания и рН-метры. Для контроля расхода пермеата и концентрата — проточные расходомеры. Управление системой обратного осмоса можно осуществлять в полуавтоматическом и автоматическом режиме. Проверить качество работы обратноосмотической мембраны можно TDS метром.

Примером бытовой очистки воды мембраной обратного осмоса может служить фильтр, имеющий 3 картриджа грубой (механической) очистки, мембрану обратного осмоса, фильтр угольный. Такие фильтры получили широкое применение в Америке, Европе и Азии. Интересны также последние модели компактных фильтров обратного осмоса, имеющих ряд нововведений, а именно : автоматический клапан отключения воды при обнаружении утечек, насос повышающий давление, сменные фильтры с быстроразъёмными фитингами

[9].

Влияние на здоровье человека воды, подготовленной с использованием технологии обратного осмоса

Достоинства и недостатки результата подготовки питьевой воды при помощи технологии обратного осмоса определяются особенностями технологии и целями фильтрации, которые зависят в первую очередь от изначального качества воды. Главной особенностью фильтров, использующих технологию обратного осмоса, является практически полная стерилизация воды. Через фильтр проходит молекула воды (размер 0,3 нм), но не проходит большая часть химических примесей и включений биологического происхождения, в частности микроорганизмов и вирусов (размеры от 20 до 500 нм). Например, фильтр может задержать бактерии холеры или вирусы гепатита.

Свойство практически полностью очищать воду от всех примесей трактуется и как достоинство, и как недостаток. Единого мнения на этот счет нет. Сторонники первого подхода считают, что вода выполняет в организме только функцию растворителя, поэтому должна быть максимально чистой. Другие же полагают, что в воде в обязательном порядке должны быть микроэлементы.

[10].

ВОЗ не установила рекомендуемого уровня минерализации питьевой воды, но по органолептическим показаниям рекомендует предел общей минерализации питьевой воды в 1000 мг/л, а вода с содержанием солей менее 100 миллиграмм на один литр уже считается слабоминерализированной^[4].

См. также

Примечания

Ссылки

dic.academic.ru

Что такое обратный осмос? Обратный осмос: надежный фильтр :: SYL.ru

Далеконе все знают, что за свою жизнь человек выпивает около семидесяти пяти тонн воды. При этом с ней он «запивает», как считал Луи Пастернак, около восьмидесяти процентов своих болезней. По данным врачей, вместе с водой в организм проникает огромное количество микробов, ускоряя процесс старения.

Очистка воды

Обратный осмос – это один из самых известных способов фильтрации воды. Он позволяет удалять даже мельчайшие частицы, имеющие величину иона. Кроме того, фильтр «обратный осмос» сегодня помогает очищать питьевую воду от солей и других включений. Но и это еще не все: с ним улучшаются вкус, цвет и даже свойства жидкости.

Процесс, который по-научному именуется «осмос обратный» — это гиперфильтрация, во время которой вода под большим давлением протекает через специальную мембрану, задерживающую примеси. Сегодня очень многие компании – производители очищающих систем – выпускают фильтры, работающие именно по данному принципу.

Технология

Не все из нас представляют, что вода, которая выходит из-под крана в домах и квартирах – это, в сущности, раствор. И в нем в определенном количестве содержатся многочисленные элементы – металлы, соли, неорганические и органические соединения и многое другое.

Система обратный осмос как метод для очистки жидкости известна еще с шестидесятых годов прошлого столетия. Первоначально она применялась для опреснения соленой морской на подводных субмаринах, сегодня же по этому принципу в мире производят многие сотни тысяч кубометров питьевой воды.

Усовершенствование технологий сделало возможным применение фильтра обратный осмос и в домашних условиях. На данный момент практически во всех странах мира в квартирах и домах уже установлены такие многочисленные системы.

Фильтры, работающие по схеме обратного осмоса, решают не только проблему жесткости воды, но и накипи. Никакие другие технологии очистки, в том числе и те, которые используют ионообменные материалы, не в состоянии решать задачу смягчения так эффективно, как это делают данные системы. Поэтому, если приоритетом является именно данная проблема, то альтернативы этим фильтрам просто не существует.

Конечный продукт

Как свидетельствует отзывы, и это подтверждено научно, отфильтрованная таким образом вода обладает уникальной степенью очистки. Она по своим свойствам максимально близка к талой, которая получается из древних ледников. А это, как известно, самая экологически чистая и полезная для человека вода.

Принцип работы

Явление «обратный осмос» является базовым в процессе обмена веществ любых живых организмов. Благодаря этому принципу в живую клетку поступают очень многие питательные вещества и так же выводятся шлаки. Наиболее наглядно представить, что такое система обратный осмос, можно, наблюдая ее на примере двух соляных растворов, имеющих разные концентрации и разделенные полупроницаемой мембраной. Последняя пропускает ионы определенного размера, одновременно являясь барьером для больших молекул. В результате ионы воды способны проникать через обратный осмос, мембрана которого их словно сцеживает, в свою очередь, задерживая растворенные в них соли.

Если по разные стороны этой полупроницаемой «перегородки» находятся растворы с разной плотностью, то они будут перемещаться из слабого в более концентрированный объем. При этом они будут вызывать в последнем увеличение уровня жидкости.

Вследствие обратноосмотического явления процесс проникновения молекул сквозь мембрану будет происходить, даже когда оба этих раствора будут под совершенно одинаковым внешним давлением.

При этом разница в высоте уровней бывает пропорциональна той силе, под воздействием которой вода протекает через мембрану и которую именуют «осмотическим давлением».

Критерий выбора

Для того чтобы купить фильтр «обратный осмос», нужно знать необходимые параметры. Характеристики, отличающие данное устройство, определяют производительность мембраны и объем его гидроаккумулятора — накопительного бака. Именно от пропускной характеристики фильтра зависит то количество воды, которое будет необходимо для удовлетворения потребностей того или иного пользователя.

Как правило, ее выработка в данных фильтрах варьируется от ста восьмидесяти до трехсот восьмидесяти литров в сутки. Для промышленных вариантов данный показатель может определяться цифрой в сто раз больше.

Исходя из этого, выбор определяется, исходя из индивидуальных потребностей покупателя. К примеру, для семьи из четырех человек достаточно бака, имеющего емкость в двенадцать литров.

Особенности

Тем, кто устал от покупной воды в пластиковых бутылках, наносящих семейному бюджету достаточный урон, лучше всего задуматься о фильтрах для воды. Ведь при покупке обратноосмотических очистителей пользователь получит много преимуществ. Во-первых, у него дома из крана будет течь безвредная и очень приятная на вкус вода, во-вторых, изменится вкус чая, кофе и даже супов. Кроме того, его чайник больше не будет «страдать» от накипи.

А все потому, что система «обратный осмос», на основе которой работают данные бытовые фильтры, очищает воду с применением тонкопленочной специальной мембраны. Она функционирует по заимствованному от матушки-природы принципу. Вода из водопроводной трубы проходит сквозь полупроницаемую мембрану, отторгающую даже мельчайшие частицы взвеси – размером около десятитысячной доли микрона и пропускающую только молекулы воды и кислорода, удаляя грязные составляющие в дренаж.

Разновидности

По способу подключения, а также по типу функционирования фильтры «обратный осмос» близки к проточным разновидностям, устанавливаемым «под мойку». Монтаж такой системы производится с подключение к водопроводу и канализации. Это можно достаточно легко реализовать под мойкой в кухонной мебели.

Существуют установки «обратный осмос», у которых после баков и постфильтров ставятся минерализаторы, насыщающие воду комплексом полезных солей. При выборе нужно обращать внимание и на наличие насоса, повышающего давление на входе. Если напор в водопроводной системе по показателю меньше трех атмосфер, то его существование на приборе «осмос обратный» актуально.

Кроме того, из-за существования на рынке большого количества производителей и моделей следует при покупке обращать внимание и на способы крепления, а также на фильтрующие элементы. Их необходимо соотнести с возможностями размещения, к примеру, на- или под мойкой. Габариты данного устройства тоже играют немаловажную роль.

Другим актуальным фактором, по которому стоит выбирать модель фильтра «осмос обратный», является количество ступеней, находящихся перед мембраной, а также их сопоставление с составом жидкости, поступающей из водопроводной системы.

www.syl.ru

Осмос — обратный осмос и фильтры для воды

Про осмос и обратный осмос слышали многие, однако далеко не все знают, что это за процессы и каким образом они применимы для фильтрации воды.

Осмос (прямой или естественный Осмос)

Осмосом называют процесс, в результате которого из одного раствора в другой, через «полупроницаемую» пористую мембрану, молекулы одного из веществ могут перемещается, а молекулы другого нет. Соответственно под «полупроницаемой мембраной», в данном случае, понимается мембрана, которая является избирательно-проницаемой, т. е. проницаемой только для определенного вещества. Полупроницаемая мембрана позволяет перемещаться молекулам или ионам какого либо вещества благодаря диффузии.

Или как гласит Большой Энциклопедический словарь:

ОСМОС (от греч. osmos — толчок / давление) — односторонний перенос растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану), отделяющую раствор от чистого растворителя или раствора меньшей концентрации. Обусловлен стремлением системы к термодинамическому равновесию и выравниванию концентраций раствора по обе стороны мембраны. Характеризуется осмотическим давлением; оно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны раствора, чтобы прекратить осмос. Играет важную роль в физиологических процессах; его используют при исследовании полимеров, биологических структур.
Большой Энциклопедический словарь. 2000

Примеры прямого осмоса в природе и биологических процессах

Процесс прямого осмоса играет важнейшую роль во многих биологических процессах:

Одним из наиболее известных природных материалов, обладающих свойством прямого осмоса, является яичная скорлупа, она легко пропускает воду и не пропускает, например, молекул сахара.
Клетка проницаема для воды только в одном направлении.
Благодаря осмосу клетка «дышит» и «выбирает» себе питание.
Благодаря именно этому процессу в высокорослых растениях, как правило деревьях, там, где капиллярная система не справляется, питательные соки поднимаются вверх.