Обратный осмос что это такое простыми словами

Обратный осмос используется с 1970-х годов для очистки воды, морской воды для питья, сверхчистой воды для медицинских, промышленных и других целей.

Содержание

Метод обратного осмоса

Очистка воды волновала человечество с незапамятных времен, особенно в регионах, где источники питьевой воды были слишком удалены или труднодоступны. Технологии постепенно развивались от грубой механической фильтрации к химической очистке и дистилляции.

Технология обратного осмоса – это современный метод, использующий принцип прохождения молекул воды через полупроницаемую мембрану под внешним давлением. Процесс обратного осмоса удаляет 98% растворенных в воде примесей (в промышленных установках этот показатель может достигать 100%). Фильтры обратного осмоса используются для получения питьевой воды из загрязненных или соленых источников, а также для промышленного применения.

История возникновения технологии очистки обратным осмосом

Рабочие модели спиральных мембран обратного осмоса впервые были разработаны в конце 1950-х – начале 1960-х годов. Они были основаны на многочисленных научных работах биологов, химиков и физиков, наблюдавших и изучавших процесс осмоса в естественных условиях.

Первый проект, воплощенный в жизнь, был разработан в 1967 году в израильском городе Йотвата, расположенном в пустыне. Опреснительная установка производила до 150 м3 питьевой воды в день, очищая соленую воду из подземного источника с помощью анизотропной полупроницаемой мембраны. В то же время подобные установки по очистке воды с помощью обратного осмоса строились в засушливых регионах США, Австралии и многих других стран.

Как работает обратный осмос

Установки для очистки воды и промышленных жидкостей построены по одному и тому же принципу. Они состоят из:

фильтров тонкой очистки, удаляющих грубые механические примеси;
системы химической очистки;
насосов высокого давления;
мембранных фильтрующих модулей;
счетчики;
блоки управления.

Вода, обработанная ингибитором осадка, прокачивается насосами высокого давления (центробежными или роторными) через мембраны. Очищенная вода с минимальным количеством примесей выводится с одной стороны, а оставшийся концентрат, не прошедший через мембрану, выводится с другой стороны. Мембраны периодически промывают специальными средствами для удаления отложений с их поверхности.

Каковы преимущества обратного осмоса?

Даже сегодня ученые не могут до конца рассмотреть преимущества и недостатки установок обратного осмоса.

Современные технические возможности позволили разработать, помимо промышленных, широкий спектр бытовых установок обратного осмоса. Они состоят из блока очистки, содержащего фильтры:

механической очистки (обычно из вспененного полипропилена);
угольный фильтр (для удаления газообразных загрязнителей)
мембранный фильтр (фактически осмотический фильтр);
дополнительный угольный.

В аппараты питьевой воды многие производители устанавливают минерализаторы, обогащающие воду полезными солями, и ультрафиолетовые дезинфекторы.

Такая конструкция устройства определяет самую важную особенность – универсальность. Главное преимущество обратного осмоса в том, что его можно использовать в домах и квартирах, школах, больницах, на предприятиях общественного питания и в общественных местах. Эффективное оборудование широко применяется в промышленности и теплоснабжении.
Вторым важным преимуществом является универсальность конструкции. Доступная производительность варьируется от 8 литров в час до 50 000 литров в час.
Степень опреснения (очистки) высокая, до 98%. При минимальных затратах энергии вода почти полностью очищается от солей, частицы которых намного меньше, чем в воде. При этом нет необходимости в нагревании или использовании химикатов. Этот вопрос является довольно спорным. Его считают как преимуществом, так и недостатком обратного осмоса.
Опреснение морской воды. Промышленные опреснительные установки способны удалять до 95% соли из морской воды, которая содержит до 35 мг на литр солей различного происхождения (в основном NaCl). Эффективные установки могут производить воду чистотой до 99,9%. Оставшийся концентрат либо сбрасывается обратно, либо используется в химической промышленности. Системы обратного осмоса позволяют решить проблемы ирригации, водоснабжения городов и предприятий, снизить нагрузку на природные резервуары пресной воды.
Доступные по цене бытовые установки. Это еще одно преимущество системы обратного осмоса. Простая конструкция, энергонезависимость и минимальные затраты на обслуживание делают домашние установки экономически эффективными для любого количества членов семьи.
Домашние установки обратного осмоса обеспечат постоянный запас чистой, свежей воды в доме, независимо от поставщиков бутилированной воды. Единовременная плата за установку устраняет хлопоты, связанные с заказом и зависимостью от графика поставок.
Промышленные установки обратного осмоса необходимы для очистки и опреснения воды во многих отраслях промышленности: фармацевтические компании, пищевая промышленность, подготовка воды для парогенераторов, химическое производство, медицинская промышленность, микроэлектроника и т.д.

Зачем нужны фильтры обратного осмоса

Системы обратного осмоса – это установки, которые хорошо удаляют растворенные минеральные соли. Очистка воды методом обратного осмоса удаляет из воды от 90 до 98% неорганических соединений.

Мембраны хорошо отфильтровывают органические вещества, молекулы которых намного больше, чем молекулы минеральных солей. Соединения с молекулярным весом более 150 Da удаляются из воды на 100%. Бактерии и вирусы вряд ли проникнут в фильтр. Исключение составляют картриджи с механически поврежденной мембраной. Очищенная вода, полученная из правильно функционирующей системы, не требует кипячения или дозирования дезинфицирующих средств.

Но что же очищает обратный осмос? Все ли вещества задерживаются на мембранах? Мембраны обратного осмоса свободно пропускают растворенные диатомовые газы: кислород, азот, водород.

Вода с общей минерализацией 3 – 20 г/л, мутностью до 5 ЭМП и перманганатной окисляемостью до 3 мгО2/л. Среди требований большинства производителей мембран к исходной воде также отсутствие сильных окислителей (свободного хлора, озона) и двухвалентного железа.

Что такое обратный осмос

Обратный осмос воды – это процесс, в результате которого получается чистая питьевая и хозяйственно-питьевая вода. Системы обратного осмоса используются в следующих местах:

Гидроэлектростанции, тепловые электростанции, атомные электростанции и другие энергетические отрасли;
Коммунальные службы, для снабжения водой первоклассных объектов;
Научные и исследовательские лаборатории, включая оборонную промышленность;
индивидуальное водоснабжение.

Зачем нужна установка обратного осмоса

Основными областями применения установок обратного осмоса являются очистка воды для снижения общей минерализации и опреснение солоноватой воды. Фильтр обратного осмоса является одним из этапов предварительной обработки при производстве ультраочищенной воды для электронной, медицинской и теплоэнергетической промышленности.

Другое применение обратного осмоса – производство концентратов – широко используется в пищевой промышленности. Сгущенное молоко и концентрированные соки производятся с помощью обратного осмоса.

Выводы

Начнем с печальной статистики:

По разным оценкам, доля пресной воды в общем количестве воды на Земле составляет 2,5-3%.
Распределение пресной воды по миру крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения Земли, сосредоточено лишь 39% речной воды.
Сегодня можно с уверенностью сказать, что около 80 стран страдают от нехватки пресной воды, пригодной для питья. Среди них выделяются Северная Азия, Ближний Восток, Китай, Мексика, Аргентина, Чили и даже западные штаты Америки. Территория Австралии находится под серьезной угрозой нехватки воды.
По данным ООН, в начале 21 века более 1,2 миллиарда человек живут в условиях постоянной нехватки пресной воды, а около 2 миллиардов страдают от этого регулярно. К середине 21 века число людей, живущих в условиях постоянной нехватки воды, превысит 4 миллиарда.

Для улучшения качества воды наиболее технологичными и удобными являются системы обратного осмоса. Однако, как и в случае с любой технологией, набирающей популярность, существует множество спекуляций – как со стороны поставщиков и продавцов систем, так и со стороны компаний, использующих их.

Наиболее распространенная ошибка, которую совершают покупатели/пользователи систем:

Приобретение ненужных плацебо-узлов, таких как "структуризаторы".
Покупка дорогих реагентов, таких как pH-контроллеры.
Отсутствие своевременного технического обслуживания важных узлов системы.

P.S. Спасибо за чтение, по возможности я постараюсь ответить на вопросы в комментариях.

Почему вода из обратного осмоса не является дистиллятом?

Вода – это не пища для нас и не средство получения "строительных блоков" для организма. Это среда, в которой протекают химические и физические процессы в организме. Сама по себе она совершенно инертна и почти никогда не участвует в этих процессах. Мы не разделяем ее на водород и кислород, и в организме не происходит процесс электролиза.

Понимая эту роль воды, можно пить дистиллированную воду, которая не содержит "полезных минералов". При сбалансированном питании проблем не будет.

Опасность дистиллированной воды заключается в том, что она может быть "грязной". Испарение не удаляет из воды примеси в виде органических веществ, температура кипения которых ниже 100C.

Существует огромная разница между водой из мембраны обратного осмоса и дистиллированной водой. Обратный осмос не полностью удаляет растворенные соли, тогда как дистилляция полагается на то, что соли полностью остаются в перегонном кубе. С другой стороны, органические летучие вещества при дистилляции переносятся с паром в дистиллят, в то время как мембрана удаляет их достаточно хорошо. Кроме того, раньше дистилляторы оснащались резиновыми трубками, что повышало "невкусность" получаемой воды.

Нужна ли промывка мембраны?

Промывка мембраны действительно проводится. Однако это относится к промышленным мембранам. Для их промывки, в зависимости от типа частиц, "прилипших" к мембране, используется целый арсенал специальных составов: щелочные, кислотные моющие средства, поверхностно-активные вещества и так далее. В случае с промышленными мембранами об этих частицах известно все, и состав подбирается индивидуально.

Смотреть на youtube ролики, где мембраны кипятят в лимонной кислоте, немного грустно, поскольку люди тратят свое время впустую на наших глазах – мембрана теряет свои свойства под воздействием высоких температур.

Читайте далее: