МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

  

Обратно осмотическая вода.

Мембранные технологии.

 

   Наши клеточки отгородились от чужой окружающей среды биологическими мембранами. Мы с Вами имеем двойной такой мембранный барьер. Первый – между окружающей средой (в частности водой) и внеклеточной жидкостью, второй – между внеклеточной и внутриклеточной жидкостью. Но, мембранные барьеры не являются идеальными. Через биологические мембраны из окружающей среды проникает часть загрязнений, которые отравляют наш организм. Именно потому так важно не допустить к нашему первому мембранному барьеру составляющие, в том числе и «минералы – неорганические элементы» из воды, которые не питают организм человека, а только загрязняют его. Употребление обессоленных (мало минерализованных) вод – это путь к долголетию. Не случайно в районах массового проживания долгожителей есть одна общая особенность – там пьют маломинерализованную воду, т.е. талую. Многим уже знакома вода, очищенная методом обратного осмоса, которая близка по своим свойствам к талой воде древних ледников и признана наиболее чистой и полезной для человека. 

   Вода, очищенная методом обратного осмоса – это вода, что прошла через мембраны, аналогичные мембранам Вашего организма. Она очищена от всего, что является чужим для организма человека. Она не оставляет накипи и солевого налета при кипячении и испарении. 

   На сегодняшний день практически любую воду любого начального качества можно довести до соответствия даже самым жестким нормативам качества питьевой воды, благодаря присутствию на рынке Украины соответствующего оборудования. 

   Изготовители такого водоочистного оборудования – 

MATT-SON Inc., R&M COMPOSITES Inc., Erie Controls Inc., A Siebe Group Company, ‘NIMBUS WATER SYSTEM INC.’, ‘OZOTECH Inc.’.

 

   Метод очистки – ОБРАТНЫЙ ОСМОС – наилучшая на сегодняшний день технология, которая используется для очищения воды на молекулярном уровне без химических реагентов. Системы очистки воды обратным осмосом в 1962 году были разработаны для военно-морского флота. Сейчас они усовершенствованы и доступны для пользования. 

 

Это шаг вперед.

За этим методом очистки воды будущее!

 

   Ведь обратный осмос – это процесс, заимствованный у природы, в результате которого вода под давлением просачивается через поры полупроницаемой мембраны. Диаметр пор мембраны – 0,0009 микрон. Поэтому системы, основанные на принципе обратного осмоса, имеют наивысшую степень очищения воды – 95-99% по всем показателям. Фактически же, в нормальных рабочих условиях, из входной воды вытягивается 96-99% растворенных в ней веществ. В полученной в результате фильтрации чистой воде остается 6-7 мг/л растворенных минеральных веществ. Для того, что бы понять, почему обратно осмотическая мембрана пропускает незначительную часть минеральных веществ, вспомним, что растворенные в воде минеральные вещества имеют электрический заряд и полупроницаемая мембрана тоже имеет собственный электрический заряд. За счет этого 96-99% молекул минеральных веществ отталкиваются от мембраны. Однако все молекулы и ионы находятся в постоянном хаотическом движении. В какой-то момент движущиеся противоположно заряженные ионы приближаются на очень близкое расстояние друг к другу, притягиваются, их электрические заряды взаимно нейтрализуются, и создается незаряженная частица. Незаряженные частицы уже не отталкиваются от обратно осмотической мембраны и могут проходить сквозь нее. 

   Но не все незаряженные частицы попадают в чистую воду. Мембрана устроена таким образом, что величина ее пор максимально приближена к величине наименьших в природе молекул воды, поэтому сквозь нее могут проходить только мельчайшие незаряженные молекулы минеральных веществ. 

 

   Питьевая вода «Аква Сана» очищена именно по такой технологии, технологии обратного осмоса, которая разработана в соответствии с рекомендациями Международной Ассоциации производителей бутилированной воды (IBWA), подтвержденная гигиеническим заключением Министерства охраны здоровья (МОЗ) Украины и сертификатом соответствия Украинского центра стандартизации и метрологии (УКРЦСМ). 

 

Этот метод позволяет получать питьевую воду с желаемыми, заранее известными показателями качества.

 

Стадии очистки:

1.     Механическая: фильтр грубой очистки от нерастворимых механических частиц, песка, суспензий и ржавчины.

2.     Сорбирование на активированном угле: угольный фильтр поглощает активный хлор, органические и хлорсоединения, растворенные газы и частично             соли тяжелых металлов. 

3.     Блок умягчения воды: проходя сквозь ионообменную смолу, растворенные в воде соли изменяют свой состав. Как результат – снижение жесткости.

4.     Очищение на тонком фильтре.

5.     Сердце системы обратного осмоса - мембрана – удаляет 95-98% растворенных частиц и 99% бактерий и вирусов. Т.е. вода просеивается сквозь                 сито на молекулярном уровне. 

6.     Озонирование: озон – самый безопасный и самый сильный дезинфикатор.

7.     Насыщение воды кислородом.

   

Что такое обратный осмос?

   Работа обратноосмотических водоочистных систем основана на природном явлении осмоса, открытом учеными более 200 лет назад. Для понимания процесса обратного осмоса необходимо вспомнить, что собой представляет процесс прямого осмоса. 

   Оболочки всех живых клеток — это естественные полупрони­цаемые мембраны, обладающие селективной (т.е. выборочной) пропускной спо­собностью. Это означает, что без затраты дополнительной энергии через полупроницаемую мембрану живых клеток может проходить только вода. Молекулы минеральных веществ, при растворении в воде подвергаются процессу гидролиза и распадаются на электрически заряженные частицы- ионы. Наружная поверхность клеточной мембраны имеет на себе определенный электрический заряд и заряженные частицы растворенных в воде минеральных веществ просто отталкиваются от мембраны за счет ее собственного электрического заряда. Перенос минеральных веществ внутрь клетки осуществляется через специальные каналы, расположенные в клеточной мембране, с помощью специальных транспортных молекул и  с затратой дополнительной энергии. 

   В экспериментальных условиях процесс осмоса происходит следующим образом (см. рис. 1). Представим себе сосуд, разделенный на две части полупроницаемой мембраной. С одной стороны мембраны налит водный раствор какого-либо минерального вещества высокой концентрации, с другой стороны — раствор того же вещества низкой концентрации. Согласно закону равновесия вода переходит через полупроницаемую мембрану из раствора низкой концентрации в раствор высокой концентрации до тех пор, пока концентрации растворов по обе стороны мембраны не станут одинаковыми. После того как концентрации растворов уравняются, верхние уровни растворов по обе стороны мембраны будут расположены на разной высоте. Разница между верхними уровнями растворов будет пропорциональна разнице концентраций этих растворов. Разница концентраций двух растворов, разделенных полупроницаемой мембраной называется осмотическим давлением. Единица измерения осмотического давления — psi. Каждые 100 мг минеральных веществ, растворенных в 1 литре воды, создают осмотическое давление 1 psi. 

осмос.jpg

   Теперь попытаемся понять, как происходит процесс обратного осмоса. На рисунке 2 изображен тот же сосуд, разделенный на две части полупроницаемой мембраной. С одной стороны налит раствор высокой концентрации, с другой — раствор низкой концентрации. Вода переходит через мембрану в более концентрированный раствор, стремясь уравнять концентрации по обе стороны мембраны.  Подействуем внешним дав­лением на более концентрированный раствор и увидим, что направление хода воды через мембрану изменилось на противопо­ложное. Теперь переход воды через мембрану не зависит от концентрации растворов — она просто продавливается через мембрану внешним давлением. В результате концентрация раствора изначально имевшего большую концентрацию начинает увеличиваться, а концентрация раствора изначально имевшего меньшую концентрацию начинает уменьшаться. Пропускная способность мембраны при этом не изменяется, через нее по-прежнему проходит только вода, но уже в обратном направлении. Таким образом, мы получили процесс обратного осмоса, на котором и основан наиболее совершенный способ очистки питьевой воды от содержащихся в ней минеральных веществ. 

обр.осмос.jpg

Принцип работы водоочистных систем, работающих на основе процесса обратного осмоса

   Принцип работы водоочистных систем, работающих на основе процесса обратного осмоса, показан на рисунке 3. В одну часть сосуда, разделенного полупроницаемой мембраной, под давлением поступает водный раствор большой концентрации. Вода продавливается через мембрану во вторую половину сосуда, а минеральные вещества, оставшиеся в первой половине сосуда сбрасываются в канализацию. 

прим.обр.осмоса.jpg

Простейшая обратноосмотическая система (см. рис. 6) состоит из фильтра предварительной очистки, обратноосмотической мембраны и постфильтра.

Основным рабочим элементом такой системы является обратноосмотическая полупроницаемая мембрана.

с-ма обр.осмоса.jpg

Устройство обратноосмотической полупроницаемой мембраны.

   Обратноосмотическая полупроницаемая мембрана представляет собой композитный полимер неравномерной плотности. Этот полимер образован из двух слоев, неразрывно соединенных между собой. Наружный очень плотный барьерный слой толщиной около 10 миллионных инча лежит на менее плотном пористом слое, толщина которого составляет пять тысячных инча. На рис. 4 показана обратноосмотическая мембрана в разрезе. 

мембрана-разрез.jpg

   Обратноосмотическая мембрана — это прекрасный фильтр и теоретически содержание растворенных минеральных веществ в полученной в результате фильтрации чистой воде должно составлять 0 мг/л, неза­висимо от их концентрации во входящей воде. 

   Фактически же в нормальных рабочих условиях из входящей воды извлекается 98 – 99 % рас­творенных в ней минеральных веществ и в полученной в результате фильтрации чистой воде остается 6 – 7 мг/л растворенных минеральных веществ. 

   Для того чтобы понять, почему обратноосмотическая мембрана пропускает незначительную часть минеральных веществ, вернемся к началу статьи и вспомним, что растворенные в воде минеральные вещества имеют электрический заряд и полупроницаемая мембрана также имеет собственный электрический заряд. За счет этого 98 – 99% молекул минеральных веществ отталкивается от обратноосмотической мембраны. Однако все молекулы  и ионы находятся в постоянном, хаотичном движении. В какой-то момент движущиеся противоположно заряженные ионы оказываются на очень близком расстоянии друг от друга, притягиваются, их электрические заряды взаимно нейтрализуются и образуется незаряженная частица. Незаряженные частицы уже не отталкиваются от обратноосмотической мембраны и могут проходить через нее. 

   Но не все незаряженные частицы попадают в чистую воду. Обратноосмотическая мембрана устроена таким образом, что величина ее пор максимально приближена к величине самых маленьких в природе молекул воды, поэтому через обратноосмотическую мембрану могут проходить только мельчайшие незаряженные молекулы минеральных веществ, а самые опасные крупные молекулы, например, солей тяжелых металлов, не смогут проникнуть через нее. 

Конфигурация обратноосмотических полупроницаемых мембран

   Существуют различные конфигурации обратноосмотических мембран, и каждая имеет свои преимущества. Наиболее распространенная конфигурация — спиральная намотка (см. рис. 5). Она образуется путем послойного наматывания мембраны на трубу, называемую трубкой продукта. Слои мембраны склеены друг с другом вдоль трех свободных краев, намотаны на трубку продукта и скреплены удерживающей лентой. Вся эта конструкция помещена в пластиковый корпус. Такой способ упаковки увеличивает площадь поверхности мембраны. 

   Питающий систему поток воды фильтруется через мембрану. Чистая вода выходит по трубке продукта, а концентрат минеральных солей сбрасывается в канализацию. 

мембрана.jpg