Фильтр, работающий по принципу обратного осмоса, устроен достаточно просто: основной элемент, позволяющий получать воду высокой степени очистки – это тонкопленочная мембрана (2 (IV)). Если объяснять совсем упрощенно, то она представляет собой некое подобие сетки, размер ячеек которой сравним с размером молекулы воды. Разумеется, сквозь такую «сетку» могут пройти либо сами молекулы воды, либо вещества, размер молекул которых еще меньше – растворенный в воде кислород, водород и т.п. В результате чего из воды удаляются практически все растворенные компоненты, а также соли тяжелых металлов, органические примеси и бактерии. Ну а все остальные конструктивные элементы системы обратного осмоса призваны обеспечивать благоприятные условия для работы мембраны.
Представьте себе, как быстро должны забиться грязью такие маленькие поры мембраны, если на нее будет поступать обычная водопроводная вода! Для того чтоб этого не случилось, перед мембранойустанавливаются фильтры предварительной очистки (I, II, III) – несколько ступеней предварительной очистки. Среди них обязательно присутствует ступень очистки от механических загрязнений (I), задерживающая взвеси, песок и нерастворимые примеси с размером частиц более 5мкм. Еще одна ступень обеспечивает химическую очистку от хлора (II), хлорсодержащих соединений, пестицидов, органики и т.п. с помощью сорбции на активированном угле. Далее стоит ступень также механической очистки но с более мелкими порами 1 микрон (III). В зависимости от качества исходной воды количество ступеней в фильтре предварительной очистки может быть увеличено.
В процессе работы, перед мембраной, накапливаются отфильтрованные соли и различные примеси, из-за чего она может засориться и перестать работать. Для постоянного слива этих «отходов» вдоль мембраны создается принудительный поток воды - авто промывка (5) (омывает мембрану первые 18 секунд перед каждым началом фильтрации воды), смывающий сконцентрированные загрязнения в дренаж. Тем самым увеличивается производительность и срок службы мембраны.
Для достижения нормальной производительности мембраны, на нее должна поступать вода под давлением 3,5–4 атмосферы. Такое давление – стандартно для большинства муниципальных водопроводов в городах. При давлении воды менее 2–2,5 атмосфер (в том числе и при заборе воды из емкости без давления) необходим насос повышения давления.
Если очищенная вода потребляется неравномерно, и периодически ее расход может возрастать, то система очистки обычно дополняется емкостью для хранения чистой воды (3). Иногда применяется более дорогой способ - системы оснащаются существенно более мощным насосом и более производительной мембраной.
Вода через кран (9) поступает на фильтр, после прохождения первых ступеней очистки (1 (I, II, III)) она попадает в переключатель (7) который по принципу клапана разницы давлений пропускает ее в мембрану (2 (IV)). После тонкой очистки мембраны чистая вода (пермеат) через переключатель попадает в накопительный бак (3), на котором стоит собственный кран (9). Все вредные вещества из мембраны через ограничитель потока (5) уходят через специальный хомут в канализацию (8). После того как открывается кран чистой воды (4) вода проходя через угольный постфильтр (V) попадает к Вам в стакан. В зависимости от модели моет присутствовать еще ступень с минерализацией (VI) через которую проходит вода елси открыть другой вентиль на кране (4).
Фильтрующая способность системы Обратного Осмоса является поистине уникальной. Ни один из фильтров, работающих по другому принципу – механической очистки, адсорбции или ионного обмена – не может обеспечить подобной степени очистки. Очень важно понимать то, что даже лучшие из “простых” бытовых фильтров не удаляют или далеко не полностью удаляют из воды пестициды, бактерии, тригалометаны и другие канцерогенные хлорорганические соединения, а также тяжелые металлы и радионуклиды.
Природа систем обратного осмоса
По принципу работы, мембранные системы являются обратноосмотическими. Явление осмоса (выравнивание концентраций растворов, разделенных полупроницаемой мембраной) лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Например, внутренняя пленка скорлупы куриного яйца является естественной мембраной, через нее проходят молекулы кислорода, но задерживаются загрязнители. Стенки клеток растений, животных и человека представляют собой естественную мембрану, которая является частично проницаемой, поскольку она свободнопропускает молекулы воды, но не молекулы других веществ. Когда корни растений впитывают воду, стены их клеток формируют натуральную осмотическую мембрану, которая пропускает молекулы воды и отторгает большинство примесей. Травы и цветы стоят вертикально только за счет так называемого осмотического давления. Поэтому при недостатке воды они выглядят пожухлыми и вялыми. Фильтрующая способность природной мембраны уникальна, она отделяет вещества от воды на молекулярном уровне и именно это позволяет любому живому организму существовать.
История обратного осмоса
Применение мембран для отделения одних компонентов раствора от других имеет очень давнюю историю, восходящую еще к Аристотелю, впервые обнаружившему, что морская вода опресняется, если ее пропустить через стенки воскового сосуда. Изучение этого явления и других мембранных процессов началось гораздо позже, в начале XVIII века, когда Реомюр использовал для научных целейполупроницаемые мембраны природного происхождения. Но до середины 20-х годов уходящего века все эти процессы имели сугубо теоретический интерес, не выходя за пределы лабораторий. В 1927 году немецкая фирма «Сарториус» получила первые образцы искусственных мембран. После Второй мировой войны американцы, используя немецкие наработки, наладили производство ацетат целлюлозных инитроцеллюлозных мембран. В конце 50-х – и начале 60-х годов с началом огромного производства синтетических полимерных материалов, появились первые научные работы, которые легли с основу промышленного применения обратного осмоса.
Первые промышленные системы обратного осмоса появились только в начале 70-х годов, поэтому это сравнительно молодая технология по сравнению с тем же ионным обменом или адсорбцией на активированных углях. Тем не менее, в западных странах обратный осмос стал одним из самыхэкономичных, универсальных и надежных методов очистки воды, который позволяет снизить концентрацию находящихся в воде компонентов на 96-99% и практически на 100% избавиться от микроорганизмов и вирусов.