Обратный осмос. Что это?

Современные системы обратного осмоса широко используются для опреснения и очистки воды в промышленности и в быту. Чтобы понять возможности установок, которые используют принцип обратного осмоса, нужно в общих чертах понимать, что представляет собой процесс обратного осмоса.

Принцип работы обратного осмоса

Осмос это

О́смос (от греч. «толчок, давление») — процесс диффузии растворителя из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор.

Процесс осмоса происходит на полупроницаемых мембранах, в природе это клеточные мембраны.

Полупроницаемая мембрана — мембрана, которая имеет достаточно высокую проницаемость не для всех, а лишь для некоторых веществ, в частности, для растворителя.

Если такой мембраной разделить емкость, в одной части которой будет менее концентрированный раствор, а в другой более концентрированный, то вода из раствора с меньшей концентрацией станет переходить через мембрану в раствор с большей концентрацией. При этом будет повышаться давление (уровень) в емкости с большей концентрацией. Данный процесс не бесконечен. Процесс осмоса будет продолжаться до тех пор, пока давление в емкости с более концентрированным раствором не возрастет до такого значения, когда процесс диффузии прекратится. Это давление называется осмотическим давлением.

Осмотическое давление – давление, которое нужно создать в емкости с более концентрированным раствором для того, чтобы прекратить процесс осмоса.

Самое главное свойство осмоса состоит в том, что при создании в емкости с более концентрированным раствором давления, которое превышает осмотическое давление, процесс осмоса обращается и начинается обратный осмос.

Обратный осмос — прохождение растворителя через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор в результате воздействия давления, превышающего разницу осмотических давлений обоих растворов. При этом мембрана пропускает растворитель, но не пропускает некоторые растворённые в нём вещества.

Полупроницаемая мембрана обратного осмоса задерживает не все вещества, растворенные в воде. Она задерживает только высокомолекулярные загрязнители, такие как соли, вирусы, бактерии, коллоиды. При этом мембрана пропускает низкомолекулярные вещества, например, кислород, хлор, углекислый газ. От низкомолекулярных веществ нужно избавляться до того, как вода поступит в установку обратного осмоса, так как многие из них неблагоприятно сказываются на работе установки и сроке жизни мембран.

Установка обратного осмоса

Полупроницаемые мембраны выпускаются промышленностью в виде пленок, которые для компактности сворачиваются в рулоны. В таких рулонах кроме самой мембраны присутствуют всяческие элементы для разделения потоков и создания условий для нормальной работы мембраны. Полупроницаемая мембрана, свернутая в рулон, и установленная в специальную герметичную трубу–держатель, называется мембранным модулем. В установке обратного осмоса может быть от одной до сотен таких модулей. В мембранном модуле исходная вода разделяется на два потока. Чистая вода называется пермеат. Вода с высокой концентрацией загрязнений — концентрат. Пермеат используется по назначению, а концентрат сбрасывается в канализацию или за борт.

Промышленная установка обратного осмоса представляет собой сложную систему, задача которой, обеспечить нормальную работу мембранных модулей. Например, обеспечить нужное давление в мембранном модуле от 8 до 80 МПа, в зависимости от назначения установки, обеспечить оптимальный поток воды через модуль для предотвращения засорения мембран, обеспечить периодические промывки мембран чистой водой, и химическими реагентами, для удаления загрязнений. Промышленные установки в отдельных случаях оборудуются системами дозирования ингибиторов отложений – антискалантов, для предотвращения солевых отложений на мембранах в случае большой концентрации солей в исходной воде. Системы управления промышленными установками могут быть как полностью автоматическими, так и полуавтоматическими. Установки могут комплектоваться приборами для экспресс – анализа основных параметров воды.

Обратный осмос для дома представляет собой комбинированную систему очистки воды. Это как правило три предварительных фильтра, механический фильтр 5мкм, для задержки механических примесей, угольный фильтр для очистки воды от хлора и некоторых органических соединений и механический фильтр 1мкм для удаления мелких механических загрязнений и фрагментов угольного фильтра, которые могут вымываться из него потоком воды. Затем следует сама мембрана обратного осмоса, концентрат из нее смывается в канализацию, а пермеат подается в накопительный бак емкостью, обычно, 9-10л. Система оборудована запорным клапаном, который автоматически выключает установку по наполнению накопительного бака. Иногда такая система комплектуется пост-угольным фильтром для доудаления низкомолекулярных веществ, минерализатором для насыщения воды полезными минералами и биокерамическим активатором для частичного структурирования воды. Так же такая система может быть оснащена электронасосом с автоматикой необходимого для работы в условиях пониженного давления исходной воды.