Что такое обратный осмос и как он работает?

Прежде чем объяснять, что такое обратный осмос и как он работает, полезно понять, что такое осмос. Потому как мы часто привыкли слышать его, когда речь заходит про питьевую воду, про системы очистки и фильтрации, которые, кстати, предлагает компания S-AQUA, и т.д., но давайте попробуем разобрваться что же это вообще такое, чтобы понимать - почему люди сегодня повсеместно используют системы обратного осмоса всвоих квартирах и домах.

Что такое осмос

Осмос - это естественное явление, имеющее жизненно важное значение для животных и растений. Он поддерживает и регулирует давление в клетках благодаря образующей их мембране, которая является полупроницаемой, то есть проницаемой для воды, но не для некоторых растворителей, таких как растворенные соли, сахара и белки.

Осмос - это химико-физический процесс, который происходит, когда два водных раствора с разной концентрацией соли разделяются полупроницаемой мембраной. В этой ситуации вода самопроизвольно переходит из более разбавленного раствора в более концентрированный, пока не достигнет одинаковой солености. Возникающее при этом давление (от греч. osms = тяга) является так называемым "осмотическим давлением": чем больше разница между начальными концентрациями солей, тем выше значение осмотического давления.

Что такое обратный осмос?

Оказывая противодействующее давление, которое выше осмотического давления, можно обратить процесс вспять.

Разница между осмосом и обратным осмосом

Рабочее давление, необходимое для осуществления обратного осмоса, может быть существенным: если речь идет о морской воде, требуемое давление составляет несколько десятков атмосфер, в то время как для сетевой или слегка солоноватой воды значения осмотического давления составляют около 10 бар.

Именно на этом принципе основан обратный осмос: прохождение воды через полупроницаемую мембрану в направлении, противоположном естественному, с образованием двух растворов: одного с высокой концентрацией солей и другого очень разбавленного.

Современные технологии предлагают на рынке широкий выбор компактных и высокоэффективных установок обратного осмоса, которые можно использовать для очистки воды с высокой концентрацией солей и загрязняющих веществ или для улучшения качества обычной водопроводной воды.

Технология обратного осмоса дает неоспоримые преимущества, когда сетевая вода, хотя и пригодна для питья, не обладает превосходными характеристиками, например, некоторые подземные воды, характеризующиеся высокой концентрацией нитратов, гербицидов или пестицидов, или других загрязняющих веществ, которые трудно удалить с помощью других технологий; и наоборот, эта технология предлагает избыточную очистку значительной части сетевой воды, которая часто нуждается только в улучшении органолептических характеристик.

Как работает обратный осмос
Обратный осмос - это мембранный процесс, который удаляет из воды почти все взвешенные и растворенные вещества.

Действие осмотической мембраны не только механическое, разделение происходит благодаря механизмам диффузии и растворения, которые вмешиваются в разной степени и позволяют воздействовать вплоть до ионного уровня.

Осмотическая мембрана состоит из центрального стержня, вокруг которого по спирали намотана полупроницаемая синтетическая ткань (например, полисульфон). Мембраны, как правило, классифицируются по размерам в соответствии со стандартами, обычно выражаемыми в дюймах (например, мембрана 4040 соответствует модулю длиной 40 дюймов и шириной 4,0 дюйма), а также по производительности, обычно указываемой в GPD (галлонах в день).

Вода, подлежащая очистке, проталкивается через мембрану насосом, который оказывает давление, превышающее осмотическое давление, так что получается два выхода: часть поступающей воды, которая пересекает мембрану, представляет собой пермеат (с низким содержанием солей), который идет на использование, в то время как оставшаяся часть выходит с высокой концентрацией солей, из-за накопления всех солей, которые не пересекли мембрану, это концентрат (богатый солями), который должен быть отброшен.

Содержание солей в воде, также называемое фиксированным остатком или TDS (Total Dissolved Solid), измеряется в мг/л (или промилле). В среднем осмотическая мембрана производит 20% пермеата по отношению к входящему потоку, но для больших установок, где последовательно используется несколько мембран, это значение может превышать 75%.

Отбраковка мембраны, то есть способность удалять растворитель, присутствующий в воде, зависит от различных параметров, таких как характеристики самой воды, давление и рабочая температура; в любом случае, показатели удаления для большинства веществ, присутствующих в воде, обычно превышают 95%.

Осмосная вода для бытового использования

Современные технологии позволяют производить очень компактные системы обратного осмоса, которые можно использовать и на обычной домашней кухне. Эти системы могут быть двух типов: с хранением или прямым производством.

Установки с накопителем состоят из серии предварительных фильтров, осмотической мембраны, накопителя и доочистки, как правило, с использованием активированного угля и ультрафильтрации. Для того чтобы уменьшить габариты и преодолеть критичность резервуара (застой воды), были созданы системы прямого производства, которые с помощью повышающего насоса способны производить постоянный поток осмотизированной воды, способный удовлетворить потребности коллективного питания.

Поскольку осмосная вода, по сути, лишена содержания солей, когда она предназначена для потребления человеком или для бытового использования, ее необходимо реминерализовать, обычно с добавлением некоторого количества сырой или микрофильтрованной воды через специальный клапан, которым оснащены все самые современные системы (например, Culligan AC SLIM).

На практике, благодаря этому устройству, общее содержание соли (TDS) в выпиваемой воде можно регулировать в зависимости от вкуса и/или конкретных потребностей (например, гипосодической диеты).

В других типах систем реминерализация происходит с добавлением солей, полученных путем пропускания проницаемой воды через картридж, который выделяет соли кальция и/или другие минералы.

Обслуживание систем обратного осмоса должно проводиться в соответствии со спецификациями, указанными производителем, с привлечением квалифицированного сервисного центра для санитарной обработки системы и, при необходимости, замены мембран и фильтрующих элементов.

Выбор модели, установка и настройка при покупке должны выполняться ответственно, опираясь на опыт компаний сектора, которые могут гарантировать компетентность и помощь, чтобы получить максимальную выгоду от использования этих технологий с точки зрения качества производимой и распределяемой воды.

Промышленное применение обратного осмоса

Обратный осмос - это широко используемый в промышленном секторе метод опреснения морской воды.

Тысячи установок работают по всему миру, производя миллиарды литров пресной воды каждый год путем опреснения солоноватой или соленой воды. Самыми крупными пользователями являются страны Персидского залива, но эта технология используется повсеместно для получения питьевой воды из непригодного для использования ресурса.

Другие промышленные применения систем обратного осмоса:

• Производство продуктов питания и напитков
• Предварительная очистка для котлов и градирен
• Предварительная обработка для систем высокой чистоты (EDI)
• Биофармацевтическое производство
• Гидроабразивная резка
• Увлажнение и производство пара
• Выработка электроэнергии