Осмотические процессы строятся на естественной способности растворителя переходить из концентрированной среды, оставляя инородные минеральные частицы. Задержке последних способствуют полупроницаемые мембраны и давление, под силой которого и происходит диффузия (перетекание). В обычном понимании осмос – это фильтрация, которая обеспечивает очистку воды. Для наглядного представления этого процесса можно обратиться к технологиям опреснения и стерилизации воды.
Получение чистой жидкости происходит в результате естественного ее прохождения через специальные барьеры, за которыми остаются нежелательные микроэлементы. На морских судах установка обратного осмоса позволяет избавлять воду от соли. В промышленности и медицине, как правило, тщательная обработка водных сред требуется для получения определенных составов.
Обратный осмос
С точки зрения очищающей функции целесообразно использовать именно обратный осмос. Учеными давно открыта способность многоклеточных организмов пропускать или задерживать воду. Каждая клетка имеет мембраны, выступающие фильтрами, которые обеспечивают проход воды, но оставляют твердые и полурастворенные элементы. В ходе этих процессов осуществляется обмен веществ – полезные остаются в организме, а токсины со шлаками – наоборот, выводятся. Стоит отметить, что осмос – это естественная процедура, но для достижения более высоких результатов очистки нередко применяется давление.
Так, в случае с водой полупроницаемая мембрана будет обеспечивать прохождение Н2О и задержку растворенных в ней элементов только до момента наступления равновесия с концентрированной средой. Здесь важно отметить, что осмос – это и прямая диффузия, о которой можно говорить, когда сила естественного давления начинает превосходить гидравлическое.
Обратноосмотические мембраны
В изготовлении мембран для осмоса применяются синтетические полимеры. Главной задачей таких элементов является создание барьера для высокомолекулярных загрязнителей, при этом обеспечивается проход низкомолекулярных веществ, среди которых кислород, углекислый газ и хлор.
Построенные на полимерных мембранах системы обратного осмоса воды способствуют отделению чистой жидкости от примесей. В отличие от других способов современной фильтрации, осмос предполагает наличие воды с двух сторон фильтрационного компонента. Однако с одной стороны находится пермеат (чистая вода), а с другой – жидкость с примесями, в числе которых могут быть соли, коллоиды, микроорганизмы и различная органика.
Продуктивность мембран для осмоса
Искусственный обратноосмотический процесс по своей эффективности способен обрабатывать в среднем 20% от общего объема воды. Впрочем, некоторые высокотехнологичные установки доводят этот показатель до 80%. Другой дело, что это в большей части узкоспециализированные осмотические фильтры, недоступные для массового потребителя. Тем не менее система обратного осмоса на данный момент считается одной из наиболее высококачественных и перспективных технологий, позволяющих очищать воду любого качества.
Префильтры
Как правило, обратноосмотические системы предусматривают несколько этапов фильтрации. Начальным барьером для загрязнений и примесей в воде становится префильтр. Его задача заключается не столько в подготовке воды для бытовых нужд, сколько ее первичное очищение от элементов, способных повредить мембраны основного фильтра. В частности, на этом этапе система обратного осмоса задерживает хлор и другие примеси, нежелательные для контакта с постфильтром.
Как правило, для первоначальной очистки используются угольные фильтры – их обычно применяют в картриджных моделях. Угольный «дренаж» избавляет жидкость от хлора, который вреден для полимерной мембраны. То есть важно понимать и важность подготовки жидкости, которую в дальнейшем будет обрабатывать осмос. Очистка воды – что это с точки зрения безопасности фильтрационного оборудования? В первую очередь защита от химических процессов, разрушающих структуру очистительных элементов. Устранение того же хлора на предварительном этапе значительно повысит долговечность системы.
Мембраны постфильтрации
Существует два типа мембран для основной фильтрации – плоские и трубчатые. Плоские модели представляют собой пленочные изделия, имеющие армирование или основу в виде подложки. Для обратноосмотического осмоса обычно применяются многослойные версии, где каждая пленка рассчитана на определенные нагрузки. Базовый слой мембраны обычно выполняет укрепляющую или несущую задачу, второй – непосредственно участвует в фильтрации, а заключительный – обеспечивает внешнюю защиту.
Трубчатые модели - фильтры для воды, осмос которой обеспечивается специальными волокнами, располагают диаметром до 0,5 мм. Полая структура волокон считается наиболее эффективной при очистке. Благодаря небольшим размерам мембранных волокон, обеспечивается значительная рабочая поверхность. Но принцип тщательной фильтрации закономерно ведет и к существенному недостатку – трубчатые мембраны быстро загрязняются, требуя качественной водоподготовки.
Установка и принцип работы фильтров
Для обеспечения долговечной и эффективной очистки требуется соответствующая установка оборудования, предусматривающая составление схемы подключения фильтра и насоса. Как правило, установка обратного осмоса предполагает и внедрение повысительных насосов, за счет которых создается искусственное давление. Существуют датчики высокого и низкого давления.
Вода поступает на обратноосмотическую установку прямо из водопровода, после чего минует обработку в префильтрах с углем. Насос устанавливается сразу после фильтра предварительной водоподготовки, но до мембраны. Проходя начальную очистку, вода поступает на вход насосного агрегата. Выход этого устройства соединяется с отсечным клапаном. С другой стороны клапана необходимо подсоединить трубку, проходящую к крану с чистой водой и мембране.
Производители и цены
Реализовать осмос в домашних условиях, получив возможность использования качественной и чистой воды, предлагают и российские производители фильтров, и зарубежные фирмы. В частности, компании «АкваФор» и «Гейзер» позволят установить обратный осмос, цена которого варьируется от 8 до 14 тыс. руб. Разница в несколько тысяч обусловлена производительностью и функциональными возможностями фильтров. К примеру, модель «Престиж МП» является топовой в линейке «Гейзера» и позволяет осуществлять минерализацию воды. Компания Atoll делает ставку на улучшение базовых параметров своих моделей, предлагая модификацию «Патриот» с 5-ступенчатой очисткой и 12-литровым баком за 8,5 тыс.
Достойные варианты на отечественном рынке мембранных фильтров предлагают и японские разработчики. Например, компания Expert Osmos в бюджетной линейке предусматривает функциональный обратный осмос, цена которого составляет 9 тыс. Доплатив еще 6 тыс., можно обеспечить дом фильтрационной системой Praktic Osmos, которая также оснащается помпой, электронным управлением и автоматической промывкой мембраны.
Плюсы и минусы обратноосмотической очистки
По качеству исполнения основной задачи фильтрам обратного осмоса нет равных. Например, альтернативные установки-кувшины даже в лучших модификациях несравнимы по глубине очистки. Но именно этот фактор и вызывает сомнения в полезности мембранных устройств, поскольку осмос – это процесс, в результате которого вода становится полностью дистиллированной. Правда, многие современные модели позволяют контролировать очистку, сохраняя минерализацию жидкости.
Среди недостатков обратного осмоса и необходимость использования сложносоставного оборудования. Несколько фильтров, наличие бака и системы разветвления исключают возможность компактной установки подобных систем. Так или иначе, обратноосмотическая фильтрация при условии развития в сторону повышения эргономичности вполне может стать безусловным лидером в категории средств обеспечения чистой и полезной воды.
