Общая характеристика, свойства и производители осмотических мембран (стр. 2 из 3)

Химический состав осадков, образующихся при опреснении и очистке вод различного типа, весьма разнообразен. На процессы обратного осмоса отрицательное влияние оказывает образование в аппаратах отложений малорастворимых солей кальция, гидроокисей железа и марганца, а также взвешенных веществ и высокомолекулярных соединений.

В подземных минерализованных и морских водах кальций находится в равновесии с бикарбонатными и сульфатными ионами и содержание его весьма значительно – обычно от 100-120 до 300-400 мг/л. в процессе обратноосмотической обработки воды происходит преимущественный перенос молекул Н2О через мембрану, что вызывает нарушение равновесного состояния и может привести к выпадению на мембранах осадков сульфата и карбоната кальция. Причиной образования осадка сульфата кальция является быстрое достижение в граничном слое концентрации СаSО4, превышающий предел его растворимости (около 2-3 г/л при 200С).

Несколько иначе происходит образование отложений карбоната кальция. В ходе обратноосмотического процесса при опреснении воды происходит удаление из раствора не только воды, но и части свободной углекислоты. В результате углекислотное равновесие в воде сдвигается с образованием избытка карбонатных ионов, которые реагируют с ионами кальция. Образующийся карбонат кальция вследствие малой растворимости выпадает в осадок.

Скорость образования сульфатных и карбонатных отложений зависит от содержания в исходной воде солей жесткости и от величины рН. Чем выше эти значения, тем быстрее происходит образование осадка. Карбонатные отложения образуют плотную, прочно скрепленную с поверхностью мембраны пленку; для сульфатных отложений характерны рыхлость структуры и неравномерность распределения в объеме камеры.

Осадок гидроокиси железа также снижает эффективность работы полупроницаемых мембран. Отложение гидроокиси железа на мембранах приводит к резкому снижению их производительности.

По сути, обратноосмотическая мембрана - это сердце и душа системы обратного осмоса. Фильтры обратного осмоса начинается с подбора мембраны обратного осмоса, а другие компоненты выбираются исходя из свойств мембраны. Существует три типа мембраны обратного осмоса, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки:

· смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы(CTA);

· тонкослойная полупроницаемая мембрана (TLCR);

· модифицированный полисульфон (SPSF).

Вода, прошедшая через мембраны обратного осмоса CTA, имеет самую низкую себестоимость питьевой воды. Низкая производительность ограничивает использование обратно осмотических мембран CTA там, где необходима высокая производительность, однако их стойкость к окислению позволяет им самоочищаться от производных хлора, находящихся в водопроводной воде. Это делает обратноосмотические мембраны CTA наиболее подходящими для типичных нужд водоподготовки. К тому же, пропущенный в накопительный бак хлор позволяет позволяет снизить уровень бактерий в питьевой воде.

Мембраны обратного осмоса TLC сочетают в себе высокую производительность, высокий уровень отталкивания частиц и широкий приемлемый для работы уровень рН, что делает их идеально подходящими для применнеия во многих областях водоподготовки. В случаях высокого уровня потребления воды, при низких температурах и давлении воды, высокой концентрации нитратов или при высоком уровне рН (более 9,0) рекомендовано применять именно мембраны ТСL.

Однако, в связи с мембранами обратного осмоса TLC, нарaстает беспокойство по поводу полного очищения питьевой воды от хлора, что может привести к развитию в накопительных баках огромнейшего количества бактерий. В отношении себестоимости получаемой питьевой воды, приемнение мембран ТСL в системах обратного осмоса все еще остается наиболее дорогостоящим.

Конечно, мембраны обратного осмоса SPSF сейчас намного проще приобрести, чем в прошлые года, однако они не идут ни в какое сравнение с производительностью и стоимостью обратноосмотических мембран CTA. Так же существует определенное опасение относительно способности мембран обратного осмоса SPSF очищать неумягченную воду. Но осмотические мембраны SPSF просто незаменимы для очищения умягченной воды с высоким уровнем рН, либо при черезвычайно высоких концентрациях нитратов. Мембраны же СТА и TCL хороши для применения в других случаях водоподготовки.

Естественно, что стоимость подобной системы обратного осмоса для домашнего использования не может быть совсем низкой - если розничная цена опускается ниже 1400 гривен, то, скорее всего, это китайский товар, изготовленный из низкокачественных комплектующих. Качественный фильтр, например одна из самых распространенных на рынке система TGI-525, стоит около 400 у.е. Это недешево, однако и срок службы системы очень велик. Конечно, примерно раз в год вам придется сменить картриджи, на что уйдет еще порядка 20 у.е, а раз в два года еще и мембрану (40-50 у.е). Но и производительность установки высока - бытовая система способна давать от 130 до 600 л воды в сутки. В результате, при расчете на двухлетний период, литр воды, полученный путем обратного осмоса, обходится в 0,005 грн/литр, в то время как средняя стоимость литра воды в бутылках равна около 1 грн/литр.

Устройство мембран

Виды осмотических мембран и их цены

В настоящее время большинство фирм-производителей мембранных элементов пришли к единому стандарту мембран. Это, как правило, рулонные мембранные элементы, главным достоинством которых является большая площадь разделения при небольших размерах.

Наиболее распространены два размера мембран. Первый имеет маркировку 4040, в которой первая цифра обозначает округленный диаметр мембраны в дюймах - 4 дюйма или 99 мм. Вторая цифра в маркировке – это округленная длина элемента в дюймах – 40 дюймов или 1016 мм.

Второй наиболее распространенный размер мембран имеет маркировку 8040, что означает диаметр 8 дюймов или 201 мм, и длину 40 дюймов или 1016 мм.

На российском рынке широко представлены мембранные элементы 5-6 фирм – мировых лидеров в этой области. Выбор производителя мембран, которыми комплектуется водоочистная установка, как правило, основан на личных предпочтениях предприятия-изготовителя установок. Но, как говорилось выше, абсолютное большинство мембран на российском рынке - импортного производства. Доля отечественных мембранных элементов, к сожалению, очень невелика.

Важно то, что мембранные элементы различных производителей взаимозаменяемы. Потому, не всегда необходимо для замены приобретать мембраны именно той фирмы, которая указана в паспорте на оборудование. Главным в данном случае является понимание задач, решаемых конкретной установкой и знание состава исходной воды. Важны так же присоединительные размеры мембраны, потому что, несмотря на, казалось бы, одинаковый размер, в зависимости от производителя, возможны незначительные различия по длине фильтрующего полотна, диаметру фильтратоотводящей трубки и пр.

Характеристики мембранных элементов – селективность и производительность, заявленные в паспортах на мембраны, получены при испытании элементов в конкретных условиях, которые не всегда выполнимы в реальной жизни. Например, стандартные мембраны обратного осмоса испытываются при минерализации исходной воды 500 мг/л, а высокоселективные обратноосмотические мембраны при минерализации 2000 мг/л. В реальных условиях, особенно для установок с рециклом, т. е. возвратом части сбрасываемой в дренаж воды (концентрата) на вход мембраны, минерализация исходной воды может быть выше. Это не может не отразиться на производительности мембранного элемента, с ростом минерализации исходной воды, при прочих равных условиях, производительность мембраны по фильтрату снижается.

Очень важно то, что заявленная производительность мембран соответствует температуре исходной воды 250С, что так же на практике редко выполнимо. Не следует забывать, что производительность мембраны понижается примерно на 3 % при падении температуры исходной воды на каждый градус Цельсия.

Идеальной системы обратного осмоса для дома не существует. Некоторые разработки лучше остальных, но ни одна из них не является панацеей от всех бед. Большинство производителей и дилеров рекомендуют подбирать фильтры обратного осмоса в зависимости от показателей исходной воды и от требований, выдвигаемых покупателем к качеству питьевой воды. Но бывает, что и этого не достаточно, ведь установка системы обратного осмоса не такая простая, как проточные фильтры воды. Иногда это работает, иногда нет. Бытовые фильтры обратного осмоса - основные компоненты Общий дизайн фильтров обратного осмоса весьма консервативен, с учетом разве условий, для работы в которых они предназначаются. В целом, чем дороже система обратного осмоса, тем больше "что если…" рассмотрено и тем больше модификаций заложено в установку очистки воды. Как бы то ни было, учитывание всех возможных проблем с качеством питьевой воды сделает систему обратного осмоса неоправданно дорогой. "Проблемы с питьевой водой" будут всегда. Поскольку всегда есть кто-то, кому нужно гораздо больше, чем заложено в бытовой системе обратного осмоса, дилер по своему усмотрению может модифицировать ее.

В настоящее время выпускается большое количество осмотических мембран в различных ценовых категориях.

Крупнейшие в мире производители мембран –

· General Electric (GE),

· Dow Chemical,

· Hydranautics

· Toray Industries.

Фирма Filmteс

Производит мембраны нескольких видов. Является одной из самых крупных производителей мембран. Является фирмой США