Мембранная фильтрация


Нашей планете повезло: она на 70% состоит из воды. Однако следует учесть, что больше ее не станет. Только 1% земной воды пригоден для питья. Экологическая обстановка заставляет стремительными темпами искать эффективные способы очистки. Мы не только то, что едим, но и что пьем. В человеческом теле 10 литров воды. Полный водообмен происходит за 17 суток. Следует тщательно следить за балансом воды в нашем организме.

С водой из водопровода в наше тело попадают ненужные и опасные примеси: хлор, ржавчина, инфекции, соли и т.д. Врачи рекомендуют употреблять максимально возможное количество чистой воды. Что делать? Приобретать в магазинах? Дорого, неудобно и неизвестное качество. Легче установить фильтр для очистки воды.

Существует множество видов фильтров для разных целей. Но дома хотелось бы иметь на выходе воду без токсинов, хлора, органики, солей и других вредных элементов. Наибольшую эффективность показал мембранный фильтр для очистки воды.

Принцип работы

Первые мембраны были получены из клетчатки в 19 столетии, но не применялись нигде. Только во второй половине прошлого века получен первый прототип сегодняшних мембран. Движение молекул происходит за счет давления, большего осмотического.


Фильтрация с помощью обратного осмоса очищают даже очень грязную воду. Однако из воды убираются не только вредные соединения и органические вещества, но и полезные минеральные соединения. Трековые мембраны лишены этого недостатка.

Чтобы примеси не задерживали массы воду, в фильтре обеспечена тангенциальная схема движения. Одна половина воды проходит через фильтр и фильтруется, а вторая – смывает грязь с его поверхности. Узел фильтра имеет один вход и два выхода. Вода на выходе полностью готова к употреблению в сыром виде.

Производительность фильтра зависит от:

  • поверхностной площади;
  • давления;
  • толщины мембраны;
  • температуры входящей воды;
  • степени загрязнения.

Есть фильтры, которые работают по иному принципу. В бак с водой помещают фильтр, который через трубочки выводит уже очищенную воду в другой бак.

Принцип работы трековой мембрана схож с работой оболочки живых клеток. Она полупроницаема: через нее проходит обогащенная кислородом вода, а примеси задерживаются на поверхности. Простыми фильтрами удаляют крупные частицы, а мембранным фильтром для очистки воды — все остальное, включая коллоидные соединения и мелкие частицы.

Трековые мембраны появились недавно, с созданием новых технологий. Для изготовления используют синтетическую пленку с идеально ровными круглыми отверстиями – треки. На 1 квадратный сантиметр приходится около 400 миллионов штук.

Молекулы после прохождения мембраны становятся более структурированы. Многие ученые считают, что такая жидкость в 2 раза лучше усваивается человеческим организмом.

Виды мембран


Мембрана имеет меньший размер пор, чем размер задерживаемых частиц. Их разделяют на:

  • микрофильтрации 0,1-1,0 мкм (коллоидные частицы, тонкодисперсные примеси);
  • ультрафильтрации – 0,02-0,1 мкм (коллоидные частицы, молекулы, высокомолекулярные загрязнения, водоросли и т.д.);
  • нанофильтрации – 0,001-0,02 мкм ();
  • обратноосмотическая – до 0,001 мкм.

Снижение размера пор ведет к росту рабочего давления.

Фильтры с мембраной микрофильтрацией используют для очистки воды от мути.

Ультрафильтрация актуальна для удаления механических примесей с  сохранением  солевого состава.

Нанофильтрация сохраняет почти все соли, но задерживает ионы тяжелых металлов и хлорорганические вещества.  Обратноосмотическая фильтрация выдает почти чистую воду: остаются газы и некоторые соли. С ее помощью можно опреснить соленую воду на 97%. Распространена в фармацевтической промышленности.

Мембраны для фильтров изготавливают из разных материалов:

  • уплотняющие полимерные;
  • керамические с жесткой структурой.

Используемые для фильтрации воды мембраны могут быть разной конструкции:

  • плоские дисковые
    • бесподложечные – однокомпонентное вещество;
    • армированные – на ткань нанесен пористый материал;
    • подложечные – состоит из крупнопористого и рабочего материала;
  • трубчатые;
  • рулонные;
  • половолоконные.

Обратноосмотические плоские мембраны состоят из несколько слоев. Рассмотрим классически й вариант. Для первого слоя используют полистирол в качестве основы.  На него наносят микропористый полисульфон, который отлично проводи воду и не поддается деформации.  Ароматический полиамид наносится третьем слоем и является барьером. Плоские мембраны легко устанавливаются и удобны.

Трубчатые мембранные фильтры представляют собой трубку из любого пористого материала разного размера. Они могут иметь симметричную или ассиметричную форму (одна из сторон имеет большее количество пор).

Рулонный тип состоит из мембраны и двух дренажных прокладок, которые накручены на трубу. В один торец затекает вода по спирали и скапливается в дренажной трубке, во втором конце находится концентрат. Мембрана редко засоряется и имеет высокую производительность.  Такие фильтры оснащены плотно прилегающими мембранами и имеют низкую металлоемкость.

Половолоконные мембраны состоят из небольших трубочек. В фильтре находится их очень много, что значительно увеличивает поверхностную площадь.  Контроль каждой трубки не возможен, поэтому мембрана часто засоряется. Перед подачей на этот тип фильтра воды необходимо механическим способом ее очистить.

Основные производители


Самым распространенным сегодня считается мембранный фильтр для очистки воды «Гейзер». В его состав входят три блока. Устанавливается он под кухонной раковиной. Перед мембранной фильтрацией вода очищается двумя картриджами: механической очистки и с сорбентом. Мембрана производит глубокую очистку. После воду пропускают через смесь активированного угля и серебра, что бы удалить газы. Иногда установку снабжают минерализатором.

NEROX — известный бренд мембранных фильтров. В них используются трековые мембраны. Удаляются вредные примеси, но сохраняются полезные минералы. В день фильтр очищает до 15 литров воды. Предусмотрена специальная система оповещения о загрязнение фильтра. Восстановление происходит при периодической промывке. Стоимость около 300 долларов.

Основное обслуживание мембранных фильтров

Два раза в год рекомендуют менять фильтр предварительной очистки.  Мембрана меняется раз в 3 года. Если уменьшился напор или вкус воды поменялся, то так же советуют поменять мембрану.

Промывают мембрану в ручную под проточной водой или специальной жидкостью, которая учитывает вид мембраны и тип загрязнений. Очищают мембрану рекомендуют при +40 градусах и высоком давлении воды.


Мембранные фильтры являются оптимальным способам получения чистой воды не только дома, но и в офисах. Вода проходит высокую степень очистки. Все загрязнения наглядно видно на мембране.  Фильтры легко обслуживать.

Источник: vse-o-vode.ru

Что такое мембранный фильтр

Мембранный фильтр для воды относят к устройствам глубокой очистки, благодаря малым порам фильтрационного материала он способен отсеивать загрязнения диаметром от 0,0001 мкм. Чтобы понять, что представляет собой такой фильтр, рассмотрим поэтапную технологию его производства:

  • Нарезают полипропиленовую сетку на прямоугольники необходимой длины и ширины, она служит прокладкой между слоями фильтрующего материала.
  • Отрезают куски полиэстера равного с сеткой размера, в нем имеются мельчайшие каналы, через которые проходит вода и задерживаются вредные примеси, материал является фильтрующим элементом мембраны.
  • Полиэстер укладывают в стопки по 15 листов и скрепляют между собой высокочастотными акустическими волнами по технологии ультразвуковой сварки, получая один из сборочных элементов устройства — фильтратор.
  • Разматывают рулон из специальной фильтровальной бумаги и пропускают ее через смесь жидкого пластика с растворителем, которым покрывает одну из сторон, после застывания пластика и испарения растворителя на бумажной ленте формируется уникальная мелкоячеистая структура мембраны.
  • Мембрану раскладывают на столе, накрывают ее сверху сеткой размером в 2 раза меньше, и заворачивают вторую часть ленты наверх — получают своеобразный конверт из двух фильтрующих поверхностей, между которыми расположена изолирующая сетка.

производство фильтрующих мембран
Основные этапы производства обратноосмотических фильтраторов
  • На края пластиковой трубки с круглыми отверстиями по всей длине наносят клей и прикладывают к нему стопку из ряда полиэстерных фильтраторов, закрепляя на трубе скотчем.
  • Укладывают на первый лист полиэстера мембранный конверт с сеткой посередине и приклеивают его по краям, сверху накладывают следующий лист фильтратора, мембрану и снова проклеивают.
  • Операцию повторяют несколько раз (число фильтрующих мембранных слоев зависит от качества фильтра), получая в итоге своеобразный мембранный сэндвич. В недорогих бытовых устройствах количество наматываемых на дренажную трубку рукавов не превышает одного — двух, в высокотехнологичных промышленных установках, где требуется высокое качество очистки, число фильтрующих слоев достигает 15.

  • Начинают вращать трубку, наматывая на нее все собранные в единое целое элементы фильтра, сверху сжимают и закрепляют фильтрующие слои скотчем.
  • По краям устанавливают торцевые пластиковые наконечники и фиксируют их на клей.
  • Наматывают на цилиндрическую поверхность фильтра стекловолоконную проклеенную нить с необходимым натяжением, излишки клея убирают. После высыхания клеевого состава на поверхности фильтра образуется прочная стекловолоконная оболочка.

Бытовые фильтраторы в процессе производства собирают из четырех листов в следующей последовательности: мембрана, поддерживающий полиэстерный фильтратор, полиэтиленовая подложка, сетка. Листы складывают вместе в один рукав и наматывают на дренажную трубу, в фильтре их может быть несколько, уложенных вплотную друг другу и скрученных в спираль.

По рассмотренной выше технологии изготавливают наиболее популярные рулонные мембраны, также на рынке встречаются мембранные умягчители в виде дисков или изготовленные из других материалов (керамика).

строение рулонного фильтра воды
Устройство рулонного фильтра

Принцип работы


Рулонные фильтры для воды мембранного типа чаще других используют в системах бытовой водоочистки, их принцип работы основан на пропускании жидкости через специальную мелкоячеистую мембрану на пропитанной бумажной основе и отвода загрязнений с частичным улавливанием полиэстерным фильтратором. Он необходим для корректной работы системы — чтобы фильтр действовал, вода подается на мембрану под давлением, при этом слой полиэстера создает сопротивление на пути водного потока и препятствует его выходу через очиститель. При его отсутствии вода под давлением беспрепятственно проходит через фильтр в продольном направлении, не продавливаясь в мембрану и затем в дренажную трубу.

Работа мембранного рулонного фильтра состоит из следующей последовательности технологических операций:

  • Очищаемая вода поступает в торцевую часть фильтра и проходит вдоль мембраны, с этого конца внутренняя пластиковая трубка запаяна и не имеет дефрагментации.
  • С другого конца корпус закрывает крышка с выходным штуцером малого диаметра, ограничивающего давление. В результате внутри появляется избыточный напор и очищаемая вода продавливается сквозь ряд мембранных фильтров к круглым отверстиям на центральной трубе.
  • В процессе продавливания все частицы, размер которых превышает диаметр ячеек мембраны, собираются в полиэстерном фильтраторе и между ячейками сетки, а затем вымываются проходящим потоком воды.

Важно: При отсутствии промывания фильтрующей системы проточной водой мелкие ячейки мембраны забиваются вредными примесями в короткое время и она перестает выполнять свои функции.

  • Таким образом, фильтруемая жидкость движется одновременно вдоль фильтра и в радиальном направлении, просачиваясь в мембрану, скрученную в спираль. Очищенная вода (пермеат) через центральную дренажную трубу выводится наружу, а загрязненная жидкость (концентрат) с высоким содержанием вредных примесей собирается у выходного торца фильтра после продольного прохождения через сетку и полиэстеровую подложку.
  • Солевой концентрат отводится в накопительную емкость для дальнейшего использования в бытовом хозяйстве или утилизируется путем слива в канализационную систему.
мембранный фильтр для воды
Схема установки обратного осмоса

Как видно из принципа действия данного фильтра, значительная часть очищаемой жидкости (около 3/4) содержит высокую концентрацию вредных примесей и сливается, поэтому при бытовом использовании подобных систем следует продумывать вопрос о рациональном использовании этих водных объемов в хозяйственных целях.


Совет: Неплохой выход из ситуации большого расхода воды в квартирах с приборами учета — врезка в трубопровод тройника с обратным клапаном, через который загрязненный раствор направляют обратно в водопроводную систему. Фильтр включают во время бытового использования воды (мытье посуды, принятие ванн) и концентрат сразу расходуется в хозяйственных целях.

конструкция фильтра обратного осмоса
Конструктивное устройство бытовой обратноосмотической установки

Конструкция фильтрующей системы на основе мембран

В продаже имеется большое количество бытовых фильтрующих систем мембранного типа от отечественного производителя, заслуживших положительные отзывы потребителей, к ним относят известные бренды: Аквафор, Гейзер, Исток, Новая вода, Atoll, Роса. Типовые модели с обратным осмосом состоят из следующих элементов:

  • Фильтр первичной очистки. Из водного потока удаляет крупные механические частицы размером от 5 мкм, мелкие песчинки, взвешенную грязь, ржавчину. Картридж данного фильтра часто изготавливают из вспененного полипропилена, с его помощью производится механическое очищение воды от взвешенных загрязнений.
  • Адсорбционный фильтр. Фильтрующим элементом очистителя является активированный уголь, поверхностный слой которого впитывает в себя вредные вещества из воды. Уголь отлично очищает воду от хлорных соединений, органических примесей.
  • Высококачественный фильтр доочистки. Наполнителем картриджа является брикетированный активированный уголь, удаляющий из жидкости механические частицы диаметром до 1 мкм и производящий доочистку хлорных соединений и органики.
  • Обратноосмотический мембранный фильтр. Удаляет из воды все частицы размером от 0,001 до 0,0001 мкм или 96 – 98% всех загрязнений, в эту категорию попадают нерастворимые двухвалентные оксиды металлов (марганец, калий, железо), органические примеси, бактерии и вирусы.
  • Минерализатор. Очищенная стерилизованная дистиллированная вода не имеет в составе полезных для здоровья человека минералов и солей, которые были удалены в процессе очистки вместе с вредными примесями. При использовании в качестве питьевой, ее пропускают через проточный минерализатор с минеральными солями, насыщая воду, они повышают ее вкусовые качества и делают полезной для здоровья.
  • Накопительный бак. Питьевую воду отправляют в металлический накопительный бак с целью использования в любое время без ожидания завершения процесса очистки.
  • Электронный модуль управления (дополнительно, нужен при низком давлении воды в водопроводе). Запускает нагнетательную помпу при опустошении накопительного бака, производит очистку системы в автоматическом режиме.
виды мембран
Физические свойства мембран и режимы их работы

Классификация мембран по размерам пор

Мембраной называют тонкую эластичную пленку, закрепленную на несущей поверхности по периметру, данное определение не слишком подходит для систем водоочистки, где назначение мембранных гибких пластин — фильтрация воды.

Поры используемых в водоочистке материалов способны пропускать примеси разных диаметров, учитывая данный фактор, сложилась система разделения мембран по размерным параметрам пропускаемых частиц на следующие группы:

  • Микрофильтрационные (1-0,1 мкм). Включения с таким размером имеет мутная вода и сточные серые стоки, подобные фильтры также используются для очистки воды от крупных коллоидных частиц и крупнодисперсных органических примесей. Фильтры подобной очистки относят к разряду механических, в бытовых системах предварительной водоочистки аналогичные функции выполняет полипропиленовый картридж.
  • Ультрафильтрационные (0,1-0,01 мкм). Отсеивают мелкие коллоидные примеси и высокомолекулярные соединения, водоросли, бактерии, трехвалентные нерастворимые оксиды металлов.
  • Нанофильтрационные (0,01-0,001 мкм). Используются в системах для умягчения воды, способны очищать жидкость от растворимых двухвалентных оксидов железа, калия, марганца, хлора, различного вида красителей.
  • Обратноосмотические (0,001-0,0001 мкм). Фильтры глубокой очистки эффективностью до 99%, получили широкое распространение в промышленном опреснении морской воды. Удаляют из жидкости все соли и оксиды металлов, бактерии, нефтепродукты, красители, пестициды. Системы обратного осмоса широко используются в медицине, пищевой и химической промышленности для получения стерилизованной воды.

При выборе водоочистной установки важным критерием является давление в системе, для больших размеров пор в мембранах достаточно 1 — 2 атмосфер, наивысший напор требуется для фильтров обратного осмоса — минимум 3 атмосферы.

дисковый мембранный фильтр
Дисковый фильтр – принцип работы

Типы мембранных фильтров по конструктивному исполнению

Помимо размерных параметров, мембранные фильтры в зависимости от конструктивного исполнения делят на следующие виды:

Дисковые. Данный вид фильтров нечасто используют в бытовом хозяйстве, микропористые мембраны чаще применяют в промышленной сфере для водоочистки больших объемов воды в крупногабаритных установках. Материалом их изготовления является капрон, полиамид, полиэфирсульфон, фторопласт, полиэтилентерефталат (лавсан), ацетилцеллюлоза. В процессе производства очистительные элементы с мембранами располагают в фильтрах следующими способами:

  • бесподложечным, фильтратор выполнен из однородного материала;
  • армированным с тканевой или полимерной сетчатой основой;
  • подложечным — с основой из прочного крупнопористого материала.

На рынке водоочистного оборудования можно приобрести дисковые проточные фильтры Гейзер из полимерных материалов со встроенными канавками, пропускающие частицы размером от 100 мкм.

водяной фильтр трубчатового типа
Трубчатые фильтрующие элементы

Трубчатые. Имеют простую конструкцию в виде трубки из пористого материала, в которую фильтруемая жидкость поступает через торцевую крышку с отверстиями и затем выдавливается наружу под давлением, проходя через поры мембранного очистителя. Материалами изготовления корпуса мелкопористой мембраны могут быть керамика, металлокерамика, пластик, сплавы различных металлов.

Рулонные. Устройство подобных фильтров было рассмотрено выше, они представляют собой намотанный на дренажную трубку сэндвич из пленки обратного осмоса, полиэстеровой подложки, полиэтиленовой пленки и сетки. При их работе вода из торцевой части попадает на мембрану и стекает по спирали в дренажные отверстия, а концентрат с примесями утилизируется или используется для хозяйственных нужд.

Половолоконные. Данный тип мембран рассчитан для промышленного применения, представляют собой очень мелкие фильтрационные трубочки, сложенные в пучок. Очищаемая жидкость проходит сквозь капилляры в их стенках, диаметр которых препятствует прохождению примесей более крупных размеров. Подобную конструкцию имеют ультрафильтрационные мембраны, отсеивающие частицы диаметром от 0,1 мкм.

половолоконный очиститель воды
Фильтрующие элементы и устройство половолоконных систем

Треково-мембранные. Подобного вида мембраны изготавливают из тонких пленочных полимеров толщиной 12 — 23 мкм методом бомбардировки поверхности ионами криптона, в результате появляются сквозные каналы с фиксированным диаметром до 0,05 мкм (для полиэтилентерефталатной пленки). Одно из простейших приспособлений на их основе, используемое для водоочистки в бытовом хозяйстве, представляет собой пленочную мембрану с диаметром отверстий 0,2 — 0,4 мкм, помещенную в закрытый пластиковый футляр.

Для работы устройства его корпус погружают в емкость с водой и подключают сливную трубку, опуская ее ниже уровня жидкости в резервуар (банку) для сбора отфильтрованной воды. Перед фильтрованием воду подсасывают и после того, как струйный режим перейдет в капельный (мембранный фильтратор включается в работу), начинают собирать фильтрат.

Трековые мембранные фильтры тонкой очистки воды, средняя цена которых порядка 700 руб., не требуют электроэнергии, приспособление можно брать с собой на дачу, в отпуск с условиями дикого проживания, туристический поход. Преимуществом трековой системы является простота в обслуживании — после забивания пор походный мембранный фильтр для очистки воды разбирают, снимают очиститель, протирают его чистой губкой от налета под струей воды и погружают в раствор 5% лимонной кислоты для восстановления.

На рынке водоочистительного оборудования реализуется широкий ряд трековых фильтраторов, популярные бренды — Нерокс, Капель, Снежинка.

трековый мембранный фильтр
Внутреннее устройство и эксплуатация трекового фильтратора

Плюсы и минусы мембранных фильтров

Среди всех разновидностей мембранных фильтров в бытовом хозяйстве нашли применение установки обратного осмоса с начальной стоимостью около 6000 руб., обладающие высочайшей эффективностью водоочистки. К их положительным качествам относят:

  • Высокую чистоту отфильтрованной воды, в которой отсутствуют все виды бактерий, микробов, вирусов, оксиды металлов, вызывающие накипь.
  • Система фильтрации имеет простую конструкцию и может самостоятельно обслуживаться потребителем.
  • В отличие от популярных бытовых альтернативных методов очистки с аэрационными установками и ионообменными смолами, система обратного осмоса занимает небольшое пространство под мойкой.
  • Срок эксплуатации мембранного фильтра благодаря технологии с постоянной прочисткой его поверхности проточной водой, превышает время использования картриджей в системах кувшинного типа и может доходить до 2-х лет. Системы, где предусмотрена автоматическая очистка мембраны, работают без смены фильтра 5 и более лет.
обратноосмотические фильтры
Популярные бренды и внешний вид фильтров обратного осмоса

Несмотря на высочайшее качество очистки, мембранный фильтр с обратным осмосом имеет ряд недостатков, ограничивающих его широкое применение в быту:

  • При эксплуатации установок с данным методом фильтрации эффективно очищается лишь 1/4 часть поступающей воды, остальную придется сливать в канализацию или искать ей применение в хозяйственных целях.
  • Высокое качество очистки требует сильного давления в системе до 10 атмосфер для продавливания воды через мелкоячеистую мембрану, такой напор можно достичь только с использованием электронасоса, для работы которого требуется электроэнергия — это существенно повышает эксплуатационные расходы.
  • Для корректной работы мембраны обратного осмоса вода перед фильтрацией должна проходить предварительную очистку — в результате дополнительно используют три фильтра (стандартный комплект Аквафор трио, Роса). В двух из них угольные картриджи подлежат обязательной периодической замене, что приводит к дополнительным расходам.
характеристики фильтра воды
Физические параметры типовой установки обратного осмоса
  • Проходя через систему обратного осмоса, вода теряет полезные для здоровья человека минералы и становится безвкусной, поэтому для улучшения вкусовых качеств используют дополнительный узел минерализации с расходными компонентами.
  • По сравнению с другими системами, фильтр обратного осмоса имеет довольно низкую производительность (максимум 0,12 л/мин у популярной модели Гейзер Престиж) и используется только для получения питьевой воды.
  • Многие пользователи жалуются на шумную работу автоматической системы, включающей нагнетающий воду электронасос после опустошения накопительного бака, иногда электроника путается в работе и постоянно включает и отключает помпу.
  • Средняя стоимость обратноосмотического фильтратора около 7500 руб. без нагнетательной помпы — такие расходы не каждому по карману.
чистка походного фильтратора
Очистка и регенерация трекового фильтра

Как чистить фильтр обратного осмоса

Необходимость и периодичность очистки обратноосмотической установки зависит от качества воды, объемов фильтрации и давления в системе, при наличии автоматики со встроенной функцией водоочистки срок использования картриджа может доходить до 6 лет.

Если в конструкции установки не предусмотрена возможность автоматического обслуживание фильтра, его можно промыть самостоятельно одним из следующих методов:

  • Достать картридж и направить в него струю воды в обратном направлении, из-за небольшого давления она будет проходить фильтрующие слои насквозь, вымывая отложения. После промывки фильтр можно положить в воду с лимонной кислотой на несколько часов.
  • Современные конструкции бытовых фильтров отличаются невысокой прочностью корпуса, состоящего из нескольких слоев полимерной пленки. Ее довольно просто размотать, затем выпрямить 2 спиральных рукава, в которых легко отделить фильтр, сетку и подложку друг от друга. Можно опустить всю систему в емкость с водой и тщательно промыть ее составляющие с дальнейшим отстаиванием в растворе 5% лимонной кислоты. После высыхания картридж легко собрать обратно, скрепив корпус скотчем или изолентой.
Мембранная фильтрация
Разборка обратноосмотического фильтратора

В бытовом хозяйстве для получения питьевой воды высокого качества отлично зарекомендовал себя мембранный очиститель воды с обратным осмосом, производящий 95 — 98% фильтрование всех вредных и полезных для организма человека компонентов. Несмотря на массу недостатков (низкая производительность с утилизацией 3/4 водного объема, высокие эксплуатационные расходы, отсутствие полезных минералов) система не имеет конкурентов по качеству фильтрования и является лучшей для получения сверхчистой питьевой воды из коммунальных магистралей и индивидуальных водных источников.

Видео

Принцип работы системы обратного осмоса

 

Как рулонная мембрана фильтрует воду и ее устройство

 

Фильтр с трековой мембраной – как использовать

Источник: okanalizacii.ru

Что такое мембрана?

Одно из основных свойств практически всех очистных систем для воды – удерживание различных вредных веществ, примесей и их соединений.

Мембранные фильтры выполняют эти задачи при помощи тонкой пленки из синтетических материалов. Она имеет специальные поры, через которые проходит только кислород и вода. Все остальное, а это масса самых различных органических и неорганических веществ, остается на поверхности. Для производства таких мембран применяют полиуретан, целлюлозу, ацетат и лавсан, но существуют и другие материалы, которые обладают похожими свойствами.

Разновидности систем очистки

Фильтры мембранного типа – это далеко не новая технология. История их начинается еще в 19 веке. Тогда первые фильтры делали на основе клетчатки, однако, по каким-то причинам данная система так и не смогла тогда получить должного распространения. И лишь в 60-х годах прошлого века инженеры разработали новую мембрану. Это прообраз того, чем пользуются сегодня.

Различия между подобными мембранами заключаются в размерах пор, а также в конструкции. Например, при небольших размерах отверстий внутри фильтра будет более высокое давление. Несколько ступеней, каждая из которых будет очищать воду от различных загрязнителей, позволят значительно улучшить качество питьевой воды. Однако вырастает цена.

Мембрана для микрофильтрации

В системах этого типа размеры микроскопических отверстий могут варьироваться от 0,1 до 1,0 мкм. Эти изделия используются в устройствах очистки первого уровня. Они очищают воду от тех соединений, которые делают воду мутной. Данный вид фильтровальных мембран – не что иное, как подготовительный уровень. Только после этого можно переходить к более тонкой очистке. Часто это решение используют, когда необходимо обработать сточные воды.

Ультрафильтрационные

Ультрафильтрационная мембрана может иметь поры, размер которых колеблется от 0,02 до 0,1 мкм. На этом этапе из воды убираются все коллоидные частицы и различные высокомолекулярные вещества. Кроме того, данный фильтр отлично справляется с бактериальными загрязнениями. Единственный нюанс – данное изделие не в силах убрать соли. Зачастую эти решения используются на очистных сооружениях промышленных масштабов. Также их можно найти и в бытовых фильтрах, где допускается содержание в воде солей.

Нанофильтрация

Нанофильтрационные мембраны имеют поры от 0,001 до 0,02 мкм. Эти элементы отвечают за смягчение очень жесткой воды. Данная мембрана может удерживать в своих порах хлороорганику и частицы тяжелых металлов. Если говорить об уровне очистки от тяжелых металлов в процентном отношении, то система способна удерживать их лишь 30%. Но при этом данная нанофильтрацинная деталь почти полностью пропускает растворенные соли.

Обратноосмотическая мембрана

В ней поры имеют самые мелкие размеры – они могут колебаться от 0,0001 до 0,001 мкм. Изделие имеет высокие селективные свойства и создано таким образом, чтобы удалять практически все загрязнения, примеси, вредные вещества, которые люди употребляют вместе с водой.

Эта мембрана способна пропускать газы и небольшое количество солей. Если необходимо отфильтровать морскую, то система фильтрации воды с этими элементами позволяет опреснить ее на 97%. Процесс очистки с помощью данных мембран ведет к тому, что практически полностью нейтрализуются соли, вирусы, различные бактерии, нефтепродукты и многое другое.

Фильтры делают из проточной воды настоящую качественную и безвредную воду, которая затем разливается в бутылки, используется для приготовления самых разных напитков, применяется в фармацевтической и других отраслях. Также она широко применяется в электронике, микробиологии. Эта технология очистки воды очень эффективна. Однако цены на такие элементы довольны высокие.

Принцип действия

Итак, данные фильтры – это очень тонкая мембрана с огромным количеством пор различных размеров. Эти элементы способны обеспечивать максимальный уровень очистки. Кроме этого, после того как вода прошла через мембранные фильтры, она не меняет свой состав. В ней остаются и соли, и важные для человека микроэлементы.

В процессе фильтрации с мембранами вода имеет высокий уровень очистки, а также является полноценной, насыщенной всеми необходимыми минералами.

В этих и подобных системах с применением мембран работает тангенциальный принцип движения жидкости около мембраны. Вода попадает в фильтр через один канал, а уходит через два. Из этого следует, что вода скапливается на двух сторонах мембраны.

Эффективность работы данных фильтров в целом зависит от того, какую площадь и толщину имеет та или иная мембрана. Также существенно влияет на производительность давление воды и ее температура.

Походные фильтры: принцип работы

Для любителей походов существуют популярные элементы Nerox, принцип работы которых существенно отличается от стационарных установок. Так, в емкость, где содержится грязная вода, укладывают мембранные фильтры. Чистая вода будет выводиться в другую емкость посредством специального канала.

Эти фильтры достаточно эффективные и позволяют максимально очистить жидкость. Но у них есть один серьезный недостаток. Необходимо периодически очищать мембрану от осадка. Производители утверждают, что очищать систему следует вручную.

Как и чем обрабатывать мембрану

Если осадок неорганический, то его проще удалить средствами, в составе которых есть кислота. Органические вещества, их соединения, биомасса легко вымывается растворами на основе щелочей. Не стоит для очистки использовать азотную и серную кислоту. С их помощью можно легко вывести из строя дорогостоящий мембранный элемент.

Преимущества и недостатки

Среди достоинств, которыми обладает данная система фильтрации воды, выделяют простоту, удобство эксплуатации и обслуживания мембраны. Кроме того, жидкость после всех ступеней очистки очень чистая, но при этом в ней сохраняется солевой состав. Мембрана способна удалить даже мельчайшие примеси. Большинство систем имеют достаточно компактные размеры. Некоторые модели могут успешно использоваться в полевых условиях, а также в качестве систем очистки для сточных вод. Недостатки – высокая цена. Кроме того, отмечают, что при всей эффективности работы, скорость этого процесса невероятна низкая. Потребуется монтаж накопительных баков.

Виды систем по конструкции

Итак, если говорить о конструкции, то различают несколько типов мембранных фильтров. Это модели, в основе которых лежит единственное вещество, без подложек. Также существуют мембраны на тканевой основе или из различных пористых материалов. Это элементы армированного типа. Еще производят изделия из сырья с крупными порами.

Фильтры обратного осмоса

Обратноосмотическая мембрана дискового типа в большинстве случаев представляет собой тонкие элементы на основе композитных материалов. Каждый слой такого фильтра выполнен из самых разных соединений.

Трубчатые

Системы данного типа изготовлены из пористых материалов. Это может быть пластик, керамика, металл либо металлокерамика. Что касается размеров, то по диаметру такая мембрана в разных моделях может быть до нескольких сантиметров.

Кроме этого, можно выделить асимметричную и симметричную трубчатую мембрану. У первых густота пор на всем объеме одинаковая. Во втором случае одна из поверхностей может быть изготовлена из более плотного материала. Это рабочий слой, который сообщает о степени очистки. Крупнопористые мембраны только пропускают очищенную воду.

Рулонные фильтры

Это такая система, где мембрана устанавливается на дренажный шланг. Когда начинается подача воды, жидкость движется спирально. После этого весь объем ее скапливается в специальном шланге и выводится со второго его конца.

Конструкция отличается удобной формой, а рабочая часть – ультратонкая. Это гарантия высокой производительности. Также в данном случае значительно снижен риск загрязнения. Эти решения можно использовать для самых разных целей, в том числе и для фильтрации сточных вод.

Половолоконные

Также можно выделить половолоконные мембранные фильтры. Они имеют форму трубочек. Некоторое количество умещается в фильтровальном устройстве. В итоге – решение, где рабочая поверхность существенно увеличена, что самым лучшим образом отражается на производительности.

Недостаток – практически отсутствующий контроль потоков вдоль волокон фильтра. Эти модели часто засоряются. Из-за этой особенности их не стоит использовать для очистки сточных вод.

Цены

Производители устанавливают различные цены на оборудование. В большинстве случаев стоимость зависит от производительности и степени очистки. Рассмотрим наиболее популярные модели от разных производителей и их цену.

Nerox – 1350 рублей

Эти изделия подойдут для фильтрации сточных вод. Фильтр осмос позволяет сохранить солевой баланс. Изделие отличается легкостью и компактностью. Данная модель может использоваться как стационарно, так и на природе. Для того чтобы система работала исправно, необходимо периодически очищать мембрану.

«Аква-эксперт» – 1450 рублей

Данная модель предназначена для работы с водой любого качества. Также можно применять фильтр к сточным водам. Как заявляет производитель, мембрана позволяет восстановить структуру жидкости. Систему очень просто использовать и очищать при необходимости.

Решения от комании «Аквафор»

Обратный осмос «Аквафор» — это производительные, компактные домашние системы для очистки питьевой воды. Серия этих фильтров отличалась от привычных систем обратного осмоса тем, что имеет приятный дизайн.

Система имеет особенную конструкцию. Так, модель состоит из коллектора и сменного картриджа. В отличие от традиционных систем очистки на обратном осмосе, данный фильтр гораздо проще в обслуживании и эксплуатации.

Производитель заявляет о высоком ресурсе сменных картриджей. Также эти модели отличаются легкостью замены фильтров. Для этого достаточно только нажать на кнопку, снять картридж и вставить новый. Обратный осмос «Аквафор» не требует постоянной дезинфекции: при замене картриджа практически все поверхности, на которых могли бы поселиться бактерии, будут идеально чистыми. Очищенная вода после этих фильтров будет содержать в себе только кислород. Все остальные примеси будут отсеяны. Качество фильтрации очень высокое.

Фильтры от компании «Экософт»

Украинский производитель «Экософт» производит бытовые системы под брендом «Наша вода». Среди линеек продукции – кувшинные, проточные, обратноосмотические системы. Сегодня эта компания довольно успешна, а продукция пользуется спросом и получает положительные отзывы.

Уникальные технологии, которые разработали ученые с Украины, позволяют эффективно очищать воду от практически всех известных на сегодня примесей. Фильтр осмос способен справиться с железом, марганцем, органическими соединениями, тяжелыми металлами. Готовые решения компании пользуются большим спросом. Эти системы действительно делают воду качественной и чистой.

Стоимость решений «Наша вода» довольно высока. Однако, это не просто фильтр. Это целый комплекс оборудования, который призван сделать жизнь большинства людей лучше. В комплекте все необходимое оборудование. Также компания производит сменные фильтры ко всей линейке продукции. Всем тем, кто заботится о здоровье, обязательно стоит приобрети такие системы. Вода – это жизнь, а чистая вода – это здоровая и счастливая жизнь.

Источник: FB.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.