Как устроен и работает фильтр обратного осмоса

Вред и минусы установки системы

Способность осмоса очистить воду практически до дистиллированной, является положительным и отрицательным качеством одновременно. Обессоленная, бесщелочная водичка не принесет никакой пользы, остатки фтора, магния и кальция не способны перекрыть суточную норму.

С другой точки зрения, потребуется выпить за день до 8 литров неочищенной жидкости для покрытия дневной потребности в магнии, но всего в 200 граммах гречки содержится его суточная доза. Вывод: нужные для нормального функционирования организма вещества возможно добывать из продуктов. Чистую осмосную воду можно самостоятельно обогатить макро и микроэлементами, для этого достаточно выбрать устройство с минерализатором, биокерамическим постфильтром.

Второй аргумент против – это безвкусие, людям привыкшим употреблять жидкость из-под крана, бутилированную или родниковую водичку, покажется не вкусной, неприятной осмосная вода. И тут выручит минерализатор, его установка возможна даже на работающее оборудование. При этом повысится уровень pH, улучшится вкус и появится приятный еле уловимый запах.

Установка фильтрующих элементов и накопительного бака

Модули фильтрационной системы нужно компактно и удобно скомпоновать под раковиной. Выбираем стенку, на которой будет висеть блок фильтров, и вкручиваем в нее шурупы. Дальше действуем по такой схеме:

• Устанавливаем картриджи в колбы фильтров, четко соблюдая очередность, прописанную в инструкции.
• Вставляем мембрану в корпус.

Трубки для соединения частей фильтра смазываем силиконом и подключаем в правильном порядке.

Схема подсоединения трубок:

• Трубка подачи воды – входное отверстие первого фильтра.
• Накопительный бак – входное отверстие фильтра 5-й ступени.
• Выход 5-й ступени – питьевой кран.
• Выход мембранного фильтра (4-я ступень) – дренажное отверстие (хомут).

Как подсоединяются трубки:

• Обрезаем трубку по размеру под прямым углом (должен быть небольшой запас, трубка будет заглублена на 1,5–2 см с каждой стороны).
• Нажимаем пальцами на цангу – пластиковое кольцо, которое выступает из колбы, – и аккуратно достаем заглушку. Если она не вынимается, нужно нажать немного сильнее, чтобы давление было равномерным.
• Снова надавливаем на цангу и вставляем трубку так, чтобы она вошла до упора.
• Надеваем стопорную клипсу-полукольцо на цангу.
• Проверяем качество соединения, потянув трубку на себя.

Чтобы подключить накопительный бак, на резьбу патрубка, уплотненную ФУМ-лентой, закручиваем кран из комплекта, а в него вставляем нужную трубку.

На следующем изображении – схема установки системы с минерализатором.

Подробности монтажа наглядно продемонстрирует следующее видео.

Осмотическая вода что это

Природная или водопроводная водичка насыщена различными примесями, а также не болезнетворными бактериями. Дистиллированная не содержит органических, легких соединений, она не имеет вкуса и запаха, не утоляет желание пить. В отличие от них, вода осмотическая очищается на 85-99,8%, в ней находится небольшое количество сульфатов, натрия, калия и хлоридов.

Сохраняется кислород, необходимый для окислительно-восстановительных реакций, способствующих поддержанию температуры тела, уничтожению бактерий и выводу шлаков из организма.

Для ясности, система представляет емкость наполненную чистой водой и раствором с солью, разграниченную перегородкой (мембраной). Под осмотическим давлением молекулы H2O вытесняются в сторону очищенной жидкости, деминерализованная идет к потребителю, концентрат сливается в канализацию.

Принцип работы

Осмотическая установка производится непосредственно под кухонной мойкой для получения чистой питьевой воды. Алгоритм работы:

1. Поступая в первый фильтр с картриджем из полипропиленового волокна (плотно спрессованной ваты), H2O очищается от крупных фракций ржавчины, песка и других загрязнений размером от 20 микрон.
2. Затем проходит через экологически чистый сорбент (активированный уголь), устраняющий хлор и органику.
3. Последняя фильтрация на первом этапе, это опять механическая, но размер ячеек составляет всего 5 мкм и позволяет убрать мелкую грязь.
4. Затем вода направляется через 4-х ходовой клапан и продавливается через осмотическую мембрану, задача которой заключается в удалении минеральных примесей величиной 0,001 микрон.
5. Прошедшая фильтрацию вода накапливается в баке, из которого подается на постфильтр (с углем из коксовых орехов или активированным).
6. Последний этап – подача осмотической воды в кран.

Разные модели позволяют получить на выходе обогащенную минералами (кальцием или магнием) водичку или с приятным вкусом и запахом.

Основные виды

Системы очистки воды.  устанавливаются под кухонной мойкой и с помощью специальных соединений подключаются к трубам водоснабжения.

 На раковину устанавливается отдельный кран, из которого можно набирать очищенную воду.

Существует всего два типа таких устройств, внешне очень похожих друг на друга.

 Первый — это система фильтрации проточного типа.

 Второй — использующие процесс обратного осмоса.

Проточного типа

Самыми недорогими и простыми в использовании, являются проточные фильтры.

 Они состоят из нескольких ёмкостей (колб), последовательно соединенных между собой.Таких контейнеров может быть несколько. Обычно от двух до пяти. Каждый из них имеет фильтрующий картридж.

 Система очистки, подключается к водопроводу с помощью жесткого или гибкого подводящего шланга. Конструкция устанавливается под кухонной мойкой (отсюда и название), а вода вытекает через отдельный кран, установленный на раковине.

Проточный фильтр

Первым этапом является грубая чистка, затем следует этап основной очистки, и, наконец, окончательная (финишная). Поскольку в устройстве используется несколько различных картриджей, основанных на разных методах (механический, угольный, с ионами серебра и т. д), вода, выходящая из такой системы, отличается высоким качеством.

Сначала удаляются крупные частицы ржавчины. На последующих этапах проходит дезинфекция и устраняются неприятные запахи (например, запах хлора).

 Этот вариант является лучшим выбором, если в вашей воде содержатся соли тяжелых металлов, остатки продуктов нефтепереработки или даже пестициды.

Фильтрующие элементы, могут различаться по своему содержимому и выполняемым функциям:

• Для грубой механической очистки.
• Универсальный, может использоваться для воды со средней степенью загрязнения.
• Предназначенный для смягчения.
• С антимикробным действием, обеспечивающим максимальную защиту от вирусов и бактерий.

Плюсы и минусы

Преимущества проточных фильтров под мойку, весьма многочисленны:

Минусы

Кроме того, со временем картриджи имеют свойство загрязняться, соответственно, снижается степень фильтрации.  Если этого не учитывать, то через некоторое время вода перестанет очищаться. Поэтому нужно вовремя их менять

Рекомендуемая скорость фильтрации

Система обратного осмоса

Конструкция системы обратного осмоса под мойку, аналогична проточный, но имеет несколько дополнительных узлов.

 На общей консоли монтируется несколько фильтрующих модулей, от одного до четырех, а в моделях премиум-класса с высокой степенью очистки — даже больше.

Обратного осмоса

 Каждый модуль, представляющий собой пластиковый контейнер с фильтрующими картриджами внутри, предназначен для выполнения своей работы.

 Особенностью этих систем является мембранный модуль обратного осмоса.

Фильтры этого типа успешно используются на МКС, круизных судах, океанских лайнерах и прибрежных отелях.

 Если рассматривать конструкцию обратного осмоса- это стальной резервуар. Внутри горизонтально разделён мембраной на две одинаковые части.

Суть фильтрации  заключается в том, в мембране есть маленькие отверстия диаметром 0,00001 мм. Через них могут проходить только молекулы воды. Ни грязь, ни растворенные частицы, ни минералы не пройдут через такую мембрану.

При этом до 2/3 частей жидкости с отфильтрованными примесями попадает в канализацию, а очищенная  поступает в специальный накопительный резервуар. На выходе это абсолютно чистая вода.

Правда полезных свойств в ней очень мало. Поэтому сегодня производители добавляют в устройство минерализатор, который насыщает очищенную воду необходимыми для человека минералами, полезными солями и так далее.

Системы обратного осмоса имеют запас от 4000 до 15000 литров с производительностью до 250 литров в день. Примерно раз в полгода следует заменять впускные картриджи, раз в год – картриджи на выходе.Это легко сделать, и для этой процедуры не требуется никаких специальных инструментов.

 Фильтрация  с помощью обратного осмоса — медленный процесс. Поэтому в комплекте идет емкость для отфильтрованной воды.Она бывает разного  объем, который выбирается в зависимости от потребностей.

Преимущества и недостатки

Преимущества весьма значительны:

Недостатки

Вода, выходящая из такого фильтра, очищается настолько, что практически не имеет вкуса.По этой причине некоторые врачи сомневаются в его пользе из-за отсутствия в нем необходимых минералов. Но это решается установкой фильтра-минерализатора

Cтоимость и сравнение популярных моделей

Средняя стоимость обратноосмотической установки от российских производителей составляет 7−10 тысяч рублей. Это стандартные модели, которые включают мембрану тонкой очистки, а также несколько дополнительных картриджей для крупных частиц и обеззараживание с помощью угля. Если требуются дополнительные картриджи для восстановления структуры воды и принудительной минерализации, установка обойдётся уже в 12−15 тысяч рублей.

Необходимо учитывать не только первоначальную стоимость оборудования, но и последующие расходы на его обслуживание. Менять картриджи при активном использовании фильтра потребуется дважды в год. При этом в среднем сменные комплекты стоят 3−5 тысяч рублей. Фильтры американской и европейской сборки, в том числе популярные «Атолл», обойдутся покупателям примерно в 12−15 тысяч рублей.

Отдельные врачи считают, что употребление очищенной обратным осмосом воды приводит к заболеваниям сердечно-сосудистой системы, которой требуется магний и калий. Решить такую проблему можно установкой нескольких дополнительных картриджей, которые восстанавливают структуру воды, обеспечивая ее принудительную минерализацию. Подобное решение несколько увеличивает стоимость фильтров. Впоследствии вырастут расходы на обслуживание оборудования и замену используемых вкладышей.

Такие установки собираются в России. При этом они выполнены из высококачественных комплектующих. Их использование не только гарантирует максимально возможную степень очистки воды, но и исключает протечки при скачках давления в системе. Фильтры Атолл используют стандартные мембраны, поэтому каких-либо сложностей с их последующим обслуживанием гарантированно не возникнет.

Наибольшей популярностью среди российских обратноосмотических установок пользуются фильтры Аквафор и Барьер. Они рассчитаны на стандартное давление в отечественных водопроводных. Справляются с очисткой даже сильно хлорированной или загрязненной воды с большим количеством взвеси и ржавчины. Несомненным преимуществом российских обратноосмотических установок является их доступная стоимость и существенное сокращение расходов на последующее обслуживание такого очистного оборудования.

Как работает промышленный обратный осмос

Системы промышленного обратного осмоса получают воду для очистки из водопровода, выделенные примеси отправляются в канализацию. Технологический процесс очистки воды включает в себя несколько этапов:

• Предварительная подготовка воды.

• Фильтрация жидкости через мембрану обратного осмоса.

• Сбор очищенной воды в накопителе.

• Итоговая очистка.

• Раздача очищенной воды через специальный кран.

Начинается процесс промышленного обратного осмоса с предварительной подготовки воды. Мы уже говорили, для чего это делается. Различные взвеси и крупные частицы быстро засорят обратноосмотическую мембрану и выведут ее из строя, а это самая дорогая деталь системы. Чтобы этого не допустить, на этапе предочистки вода проходит три фильтра, прежде чем дойти до мембраны. Каждый следующий фильтр улавливает все более мелкие загрязнители.

Первый механический полипропиленовый фильтр улавливает песок, мельчайшие фрагменты ржавчины и другие подобные примеси размером 0,5 микрон и более. Далее вода проходит через угольный фильтр, который очищает ее от химических и органических примесей: хлора, нефтепродуктов, пестицидов, соединений железа, тяжелых металлов и т. д. Последним в этом цикле стоит механический фильтр, удаляющий примеси размером один микрон и меньше. Подготовленная таким образом вода теперь содержит частицы, доступные только мембране.

Промышленный обратный осмос воды на молекулярном уровне не может проходить быстро, поэтому производительность установок обратного осмоса сравнительно невелика. Например, бытовые установки такого типа могут в сутки очистить от 150 до 300 литров воды. Скорость работы мембраны может несколько изменяться, в зависимости от температуры и степени загрязнения воды. Однако главным фактором будет давление жидкости. Чем оно сильнее, тем быстрее идет процесс.

Очищенная вода собирается в накопительном баке, объем которого у бытовых фильтров составляет от 4 до 12 литров, в зависимости от производительности и модели. Накопительные баки изготавливают из высококачественной стали и сверху покрывают эмалью. Бак внутри имеет две камеры, разделенные силиконовой мембраной. Верхняя постепенно наполняется очищенной водой, а в нижней находится воздух под давлением.

При сливе воды из верхней камеры мембрана поднимается, поддерживая сверху давление, необходимое для слива воды из бака. Бак имеет ниппель со стороны нижней камеры, чтобы в случае необходимости можно было отрегулировать давление воздуха в накопительном баке. Сверху на накопительном баке имеется резьба для накручивания крана для забора воды.

Итоговая очистка воды из бака происходит через последний фильтр, который позволяет получать из крана гарантированно безопасную питьевую воду.

Отдельный кран для подачи очищенной способом обратного осмоса питьевой воды выводится возле кухонной мойки или на столешницу. Водопроводная вода для хозяйственных нужд идет через обычный кран.

Если потребитель заботится о своем здоровье и хочет использовать в пищевых целях воду высшего качества, к системе очистки воды способом обратного осмоса можно добавить картриджи с минералами для восстановления природной структуры воды.

Минерализатор насытит воду правильным количеством натрия, магния, кальция. Натрий важен для поддержания нужной кислотности в организме. Магний способствует поддержанию здоровья, участвуя в огромном количестве обменных процессов организма, препятствует образованию онкологических заболеваний, склероза, камней в почках

Кальций является важной составляющей костей, зубов. Он необходим для нормальной работы сердца, мышц, нервной системы.

Значительно улучшит качество воды и приблизит к ее идеальной природной структуре установка биокерамического картриджа. Картридж наполнен запеченными глиняными шариками, внутри которых находится турмалин – минерал, излучающий волны из длинноволнового инфракрасного диапазона.

Инфракрасное излучение непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра солнечного излучения и обладает способностью передавать энергию окружающей среде. Молекулы воды под воздействием энергии длинноволнового инфракрасного излучения приобретают правильную природную структуру.

Глубокое излучение инфракрасного цвета (Far Infrared Radiation) специалисты называют «лучом жизни». Вода, прошедшая через биокерамический картридж, оказывает благоприятное воздействие на людей, растения и животных, активизируя обмен веществ, улучшая состояние клеток и работу сердечно-сосудистой системы.

Читайте материал по теме: Вредные примеси в воде: виды и способы очистки

Принцип работы мембраны обратного осмоса

1.    В зависимости от способа изготовления различают следующие мембраны для фильтров обратного осмоса:

• Полимерные сплавы сухой, мокрой и сухо-мокрой формовки.
• Полиэлектролитные комплексы.
• Изготовленные по принципу выщелачивания полимеров.
• Мембраны, поры которых образованы с использованием ядерных частиц.

2.    В зависимости от принципа действия и особенностей материала мембраны бывают:

• монолитными;
• пористыми.

В отдельную группу выделяют мембраны, изготовленные по принципу асимметрии. У таких изделий поверхностные слои имеют более высокую плотность по сравнению с общей массой. Качественные параметры мембран обратного осмоса классифицируются по следующим критериям:

• показатель проницаемости – объем водного раствора, который пропускает мембрана в определенный промежуток времени;
• разделяющие характеристики;
• удельный показатель производительности;
• устойчивость к воздействию кислот и щелочей (определяет срок службы при опреснении воды по принципу обратного осмоса).

В разрезе устойчивости мембраны к кислой и щелочной средам следует отметить, что к работе в таких условиях совершенно не пригодны образцы из ацетатной целлюлозы. Наиболее надежными являются изделия, выполненные на основе полисульфата и полиамида.

При выборе мембран для фильтров, работающих по принципу обратного осмоса, особое внимание уделяется стабильности их характеристик, которая и определяет надежность работы фильтрационного оборудования. Изменение характеристик мембран может происходить в результате скачков давления, температурных перепадов либо при критичной закупорке пор компонентами очищаемой воды

Засорение мембраны сопровождается образованием солевого слоя, замедляющего прохождение водного раствора. Кроме того, закупорка мембран может быть вызвана коррозионными процессами. Снижение качественных характеристик мембраны в конечном итоге приводит к выходу из строя фильтра обратного осмоса

Изменение характеристик мембран может происходить в результате скачков давления, температурных перепадов либо при критичной закупорке пор компонентами очищаемой воды. Засорение мембраны сопровождается образованием солевого слоя, замедляющего прохождение водного раствора. Кроме того, закупорка мембран может быть вызвана коррозионными процессами. Снижение качественных характеристик мембраны в конечном итоге приводит к выходу из строя фильтра обратного осмоса.

На ионообменные характеристики мембран полупроницаемого вида влияет показатель pH. Он меняет размерные параметры коллоидных частиц, из которых состоит мембрана, путем их растворения или коагуляции. В конечном итоге это замедляет прохождение воды через фильтр, так как высокий уровень pH провоцирует формирование отложений (сульфатно-карбонатных) на поверхности мембраны. По этой причине оборудование, работающее на основе принципа обратного осмоса, редко используется для опреснения морской воды. Оно эффективно для растворов с меньшим содержанием солей. Оборудование обратного осмоса используется только для начальной обработки морской воды, а ее окончательная очистка выполняется фильтрами другого типа.

Оценка качества воды

Перед тем как начать выбор фильтра для очистки под кухонную мойку. Нужно оценить качество воды, поступающей из водопровода.

 Она может содержать ржавчину, песок, соли, болезнетворные бактерии.

 Наличие этих или других загрязняющих веществ определяет, какой фильтр нужно выбрать для квартиры или дома.

На необходимость установки фильтра, указывают следующие признаки:

• Постоянное образовании накипи в чайнике.
• При появлении извести на кранах.
• Появление пленки на горячих напитках (чай, кофе).
• На посуде после мытья появляются белые разводы.

Накипь в чайнике

Оценить жесткость воды «на глаз» невозможно, но наличие любого из симптомов является сигналом к ее проверке.

Можно проверить  тест-полосками, но точные результаты можно получить только с помощью лабораторного анализа.

 После проверки, эксперты дадут свое заключение о качестве предоставленного им образца и содержании в нем примесей и загрязнений.

 Бесплатную экспертизу можно пройти в СЭС (санитарной эпидемиологической станции).

Лаборатория делает заключение по многим параметрам.

•  Жесткость.
• Наличие радиационного заражения.
• Содержание солей тяжелых металлов.
• Мутность.
• Наличие железа и извести.
• Показатель (pH).
• Окисляемость.
• Содержание нитратов и многие другие

После результатов исследования, решить, какой фильтр для очистки воды выбрать под мойку — гораздо проще.

Если жесткость,  значительно превышает норму, то следует отказаться от проточных устройств в пользу систем обратного осмоса.

 В случае повышенной жесткости стоимость обслуживания проточного фильтра под мойку, возрастет, поскольку картриджи придется заменять в два-три раза чаще.

Полезна ли очищенная таким способом вода

В обществе и научных кругах бытуют две точки зрения о том, насколько полезна вода, очищенная с использованием обратного осмоса, для человеческого организма.

1. Сторонники первой, утверждают, что вода в человеческом организме выполнят только роль растворителя, и, соответственно, чем она чище, тем лучше.
2. Их оппоненты придерживаются мнения, что поступающая в организм человека вода несет вред от обратного осмоса.
   Жидкость должна, в обязательном порядке, содержать различные микроэлементы, обеспечивающие здоровье человека.

И те и другие, используют множество аргументов, однако, доказательств абсолютной правоты одной из сторон специалистами, пока не найдено.

В качестве же доводов в пользу использования очищенной способом обратного осмоса воды можно привести следующие:

• содержание минеральных веществ в воде далеко от тех норм, которые необходимы для жизнедеятельности человека, львиную их долю он получает с пищей;
• далеко не всегда минеральные вещества в воде находятся в форме, которая усваивается организмом;
• очищенная таким образом вода обладает отличными экстрагирующими свойствами, что позволяет при ее использовании получать полезную и вкусную пищу;
• чистая вода не вызывает аллергических реакций;
• в результате употребления чистой воды, невозможно накопление в организме вредных веществ.

 
Именно, эти достоинства обусловили широкое применение установок обратного осмоса для некоторых отраслей промышленности.

Что такое “хорошо”?

С бытовыми фильтрами ситуация попроще – модели разных производителей имеют схожую конструкцию, поэтому есть возможность их сравнить. В качестве примера имеет смысл взять торговую марку “Атолл”, поскольку эти обратноосмотические фильтры, производимые в США, появились в России аж в 1995 году, и давно завоевали славу качественной и надежной продукции

Итак, кроме цены при выборе фильтра следует обращать внимание еще на несколько параметров. Рассмотрим их на примере все той же типовой модели Atoll A-560:

Как и в случае с промышленными фильтрами, важно качество основного чистящего элемента фильтра – самой мембраны. На фото мембрана расположена горизонтально сразу над кронштейном

В данном случае применяется мембрана фирмы “Filmtec” (США) – одного из мировых лидеров в производстве мембранных материалов.
Продолжительность работы мембраны зависит от качества сменных элементов, используемых в префильтрах (на рисунке это три вертикально расположенные колбы). Самая известная компания в мире, производящая картриджи для бытовых фильтров – Pentek (ранее – US Filter). Ее продукция сертифицирована NSF – самой авторитетной в отрасли водоочистки международной организацией.
Удобство монтажа фильтров обеспечивается применением быстроразъемных соединителей John Guest. Для подключения фильтра и его отдельных блоков достаточно просто вставить трубочку в соединитель, и герметичность обеспечена. Так же быстро осуществляется отсоединение.
Важным моментом является наличие сервисной и гарантийной службы, а так же обеспечение сменными картриджами. С 2002 года часть фильтров Atoll производится в России (в маркировке у них присутствует индекс Е) из тех же комплектующих, что и оригинальные американские системы. Таким образом, при сохранении качества продукции удалось сделать ее более доступной для российского потребителя.

На втором фото представлена перспективная модель обратноосмотического фильтра. В нем установлены три высокопроизводительных мембраны “Filmtec” и мощная помпа, поэтому необходимость в накопительном баке отпала. Стильный корпус, микропроцессорная система управления, анализатор качества очистки полученной воды и индикатор необходимости замены картриджей делают этот образец чрезвычайно удобным в эксплуатации. Однако и стоимость Atoll A-3300Ecp будет в несколько раз выше, чем у стандартных моделей. Время ее появления в продаже – февраль 2005 года.

Вот так с помощью современных технологий можно экономично и эффективно решить проблему загрязненной воды.

Недостатки осмос фильтров для очистки воды

По отзывам многочисленных потребителей можно выделить следующие недостатки обратноосмотической установки:

1. Невысокая производительность при большом количестве расхода воды. Приблизительно, чтобы получить 1 литр очищенной по всем правилам жидкости должно уйти около 3 литров воды.
2. Достаточно большие размеры усложняют установку прибора в необходимом месте (например под раковиной)
3. Высокая цена
4. В случаях отклонения давления в системе от нормы потребуются дополнительные средства на докупку нужных элементов
5. Главным недостатком использования установки обратного осмоса является негативное влияние полученной воды на организм. Это объясняется тем, что полученная после очистки жидкость является практически дистилированной водой, то есть водой в которой полностью отсутствуют необходимые для человеческого организма минеральные вещества. Короткий период потребления такой жидкости не окажет негативного влияния на организм. В то время как в результате продолжительного потребления дистиллята в организме может наступить нарушение солевого баланса. Это может привести к необратимым негативным последствиям (развитие хрупкости костей, артроз, истончение хрящевых тканей, повышение риска сердечно-сосудистых заболеваний и пр.)

Рассматривая мембрану обратного осмоса стоит сказать, что именно она будет задерживать все необходимые для организма микроэлементы (например: кальций, отвечающий за хрупкость костей; магний и др).

Природа осмоса – в природе!

По принципу работы мембранные системы являются обратноосмотическими. Явление осмоса (выравнивание концентраций растворов, разделенных полупроницаемой мембраной) лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Например, подкладка 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 свободно пропускает 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.

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 целей полупроницаемые 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 и нитроцеллюлозных мембран. Лишь в конце 50-х – начале 60-х годов с началом широкого производства синтетических полимерных материалов появились первые научные работы, которые легли с основу промышленного применения обратного осмоса. Первые промышленные обратно осмотические системы 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 самых экономичных, 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.

Прямой и обратный осмос

Он лежит в основе жизнедеятельности всех без исключения живых организмов на нашей планете. Подобным образом происходит процесс снабжения клеток растений и животных микроэлементами и прочими полезными веществами, этот же природный процесс лежит в основе водно-солевого баланса.

В двух словах данный процесс можно описать так:

• По одну сторону полупроницаемой мембраны располагается раствор неких веществ (например, соляной), а с другой – чистая вода.
• В данной ситуации будет происходить процесс проникновения чистой воды сквозь мембрану, и разбавление ей раствора.
• Происходит этот процесс диффузии до тех пор, пока осмотическое давление, под действием которого происходит перемещение молекул воды в раствор, не сравняется с гидростатическим. Тогда система приходит в равновесие.

При обратном осмосе весь процесс повторяется с точностью до наоборот. Он происходит под действием не осмотического, а гидростатического давления, которое заставляет раствор проходить сквозь мембрану, проникая в резервуар с чистой водой.

Схема циркуляции воды в установке обратного осмоса.

Мембрана исполняет роль фильтра, пропуская сквозь себя молекулы воды, и задерживая растворённые в ней примеси. Это свойство лежит в основе принципа действия обратного осмоса, использующегося в современных бытовых фильтровальных установках.

Принцип работы мембранного фильтра.

Мембранные фильтры обратного осмоса имеют такой размер отверстий, что может пропускать сквозь себя только молекулы воды, задерживая все растворённые примеси, в том числе и болезнетворные микроорганизмы. Процеженная и пригодная к употреблению вода подаётся в кран, а отфильтрованный осадок удаляется в канализацию.

Критерии выбора системы обратного осмоса

Стоимость систем очистки воды с обратным осмосом достаточно высока, порой достигая десятков тысячей рублей. Точно так же, широк диапазон устройств по своим эксплуатационно-техническим характеристикам. Поэтому, к выбору фильтра обратного осмоса нужно подходить как можно ответственнее.

Чтобы подобрать правильно аппарат, нужно учесть следующие критерии выбора:

• Количество степеней очистки. Минимальное количество фильтров, для высококачественной очистки питьевой воды должно быть не менее 3-х.
• Наличие дополнительных функций. Так, некоторые компании-изготовители оснащают свои модели бытовых фильтров обратного осмоса минерализаторами, вновь наполняющими воду необходимыми для организма микроэлементами, которые задержала мембрана. Для обеззараживания водопроводной воды могут использоваться ультрафиолетовые лампы, убивающие бактерий.
• Качество изготовления аппаратуры. Например, все отдельные модули и детали должны быть хорошо подогнаны друг к другу, без зазоров и щелей. Пластик должен использоваться только пищевой, без постороннего химического запаха. Высокого качества должны быть уплотнители и соединительные элементы, во избежание снижения внутреннего гидростатического давления и падения производительности.
• Производительность. Процесс наполнения накопительного бака у большинства фильтров для воды с обратным осмосом достаточно длителен. На это влияет несколько факторов – концентрация загрязнений в воде, показатель проницаемости мембраны, давление в центральном водопроводе. Поэтому, если у вас большая семья, то следует приобретать более производительный фильтрующий аппарат с накопительным баком большого объёма.
• Необходимое для работы аппаратуры давление в водопроводе. У различных систем очистки воды для дома этот показатель может варьироваться в достаточно большом диапазоне – от 2 до 8 атмосфер. Поэтому, для разных моделей придётся либо повышать давление, путём установки дополнительной помпы, либо понижать с помощью редуктора.
• Эксплуатационный ресурс расходных элементов. У дорогих моделей, соответственно, и расходники более дорогие, но прослужить они могут дольше.
• Разновидность колбы. Выполненные по принципу блокированных модулей стоят дороже, но замена их производится проще. Колбы-наполнители дешевле, но самостоятельно менять их будет сложнее.
• Габариты аппаратуры. Прежде, чем решить, какую выбрать модель для очистки воды, нужно измерить подмоечное пространство – войдёт ли туда фильтрующая аппаратура?

Природный и обратный осмос

Для понимания целей и процессов обратного осмоса рассмотрим явление прямого осмоса.

Осмосом называют одно из важнейших природных явлений. Его примером служит поглощение воды корнями растений из почвы. Суспензия с меньшей концентрацией имеет природную тенденцию мигрировать в раствор с большей концентрацией, проходя через полупронецаемую мембрану под давлением.

При обратном осмосе мы наблюдаем противоположный описанному выше явлению процесс, когда жидкость освобождается от растворенных в ней частиц. Осмос происходит естественным путем без применения энергии. Для осуществления обратного процесса к более сложному физиологическому раствору необходимо приложить давление. При этом мембрана играет роль своеобразной двери, пропускающей только вещества, габариты которых меньше либо равны диаметру молекул воды (кислород, хлор и некоторые другие примеси свободно проникают через нее).

Этот эффект был обнаружен еще Древней Греции, где на примитивном уровне его использовали для опреснения жидкости. Однако в широком применении обратный осмос появился  только после появления синтетических мембран (ячеистых ацетатов) в 1970-х. А с усовершенствованием технологий начал широко использоваться для домашней очистки.