Мембранные фильтры для очистки воды: устройство и обзор лучших фильтров

Виды мембранных фильтров по характеру конструкции

Доступные на рынке фильтры-мембраны разделяются на несколько групп в зависимости от конструкционных особенностей.

Устройства с дисковыми мембранами плоской формы

Фильтрующее оборудование с дисковыми мембранами оснащается пленками трех типов. Это может быть однородный материал без подложек, армированный или подложечный вариант. Армированные модели обладают тканевой основой с нанесением пористого состава. Подложечные пленки состоят из двух слоев.

В большинстве случаев плоские элементы оснащаются тонкой пленкой из композитного сырья. Они бывают многослойными и демонстрируют высокую эффективность очистки.

Фильтры с трубчатыми элементами

Трубчатые конструкции выполнены в виде трубки из пористого материала. Многие производители используют керамические, пластиковые, металлокерамические и другие решения. Толщина трубки варьируется от нескольких миллиметров до 2 см.

В зависимости от толщины выделяют асимметричные и симметричные трубки. Первый вариант обладает плотными стенками и содержит меньше пор, чем второй.

Жидкость передается по трубке с помощью насоса, попадает в фильтр и очищается. После этого она попадает в специальный резервуар, а раствор из отведенных веществ оказывается в канализации.

Фильтры с рулонными мембранами

Этот тип фильтров включает в себя дренажную трубку, покрытую мембранным материалом. С двух сторон пленки размещаются прокладки для дренажа; образуется трехслойный пласт.

Жидкость подается с торцевой части, проходит через фильтрующие слои и отправляется в дренажную трубку. Растворенные вещества выводятся на обратной стороне.

Ключевой особенностью рулонных систем является удобная форма. Их рабочий слой обладает небольшой толщиной, что обеспечивает повышенную степень очистки. Засорение мембраны происходит редко.

Половолоконные варианты мембран

Мембранный фильтр для очистки воды с половолоконной пленкой оснащается несколькими трубочками небольшой толщины.

За счет крошечных пор в конструкции мембраны устройство удаляет самые маленькие по размерам частицы, предоставляя пользователю чистую и вкусную жидкость.

Однако имеются у такой технологии очистки воды и недостатки. Из-за отсутствия возможности контролировать подачу воды мембрана быстро загрязняется, а процесс очистки требует больших усилий. Чтобы не допустить таких проблем, нужно вовремя проводить чистку и удалять крупные накопления.

Теория процесса

Мембранный фильтр ZeeWeed

Ультрафильтрация является процессом, при котором частицы фильтруются в зависимости от их размеров. В мембранном отделении ультрафильтрация обычно используется для отделения или удаления относительно крупных частиц, таких как микробы, бактерии и макромолекулы с молекулярным весом более чем 300 000 дальтон. В ультрафильтрации используют «рыхлые» мембраны, что означает, что размер их пор относительно велик.Поверхность фильтрующей мембраны ZeeWeed является нейтральной, прочной полимерной мембраной, отлитой на внутренней поверхности пористого поддерживающего волокна. Каждое волокно может быть разделено на три части: мембрана, поддерживающая оплетка (или армирующая структура) и внутренний канал волокна.

Очищенная вода проходит через мембрану в виде пермеата, а загрязняющие вещества не проходят. Воздух низкого давления, направленный в иловую смесь, создает турбулентный поток вдоль волокон мембраны Это позволяет исключить нарастание загрязнений на поверхности волокон (биологическое обрастание), снижающее эффективность мембраны.

Схематичное изображение мембраны ZeeWeed

Периодические периоды аэрации без фильтрации (режим РЕЛАКСАЦИИ) помогают удалить накопившиеся загрязнения с поверхности мембраны. Когда регулярные последовательности релаксации оказываются недостаточными для удаления загрязнений, мембрана должна пройти обратную промывку, при которой пермеат перекачивается обратно в мембранное волокно, вытесняя поток через мембрану и смывая загрязняющие вещества с ее поверхности.

ООО «ЭКОСИТ» поставляет оригинальную продукцию завода SUEZ.

Это позволяет предлагать нам комплексные решения:

• повторное использование и регенерация отходов для производства новых ресурсов, вторичного сырья и энергии
• устойчивое управление водооборотом
• «умные водные решения»

Вопросы и ответы

Из чего состоит мембранный фильтр?   Мембранный фильтр состоит из нескольких слоев, которые соединены вместе и обмотаны вокруг пластиковой трубки. Материал мембраны полупроницаем. Вода продавливается через полупроницаемую мембрану, которая отторгает даже низкомолекулярные соединения. 

Мембранные установки удаляют бактерии из воды?   ДА! Размер пропускаемых мембраной элементов намного меньше размеров бактерий и вирусов.

На что похож вкус очищенной воды?   Вкус воды зависит от состава первоначальной (неочищенной) воды и количества фильтрующих элементов. Если установка очищает 95% примесей, то вкус воды такой же, как у дистиллированной воды или бутилированной воды или естественной ключевой воды (с пониженным содержанием минералов).

Как повлияет очищенная вода на приготовление пищи?   Системы очистки по методу обратного осмоса удаляют из воды невидимые элементы маскирующие настоящий вкус приготовленных блюд. Особенно это касается напитков. Используя очищенную воду Вы сможете использовать меньшее количество кофе и при этом получать полный аромат напитка. На очищенной воде идеально готовить коктейли, соки, пиво. Производители алкогольной продукции желающие добиться безупречного качества своих напитков используют воду очищенную именно методом обратного осмоса. И естественно Вы забудете про осадок появляющийся после кипячения воды.

Удаляются ли в процессе очистки полезные минералы ?   Почти все минералы требуемые человеку потребляются с пищей. Очень маленький процент полезных минералов потребляется с водой. Не стоит беспокоиться, полезных минералов может Вы и будете потреблять на процент меньше, а вот вредных минералов и химических элементов с водой получать точно не будете. К тому же следует иметь ввиду, что водопроводная вода изначально не минерализирована и берут эту воду в основном из поверхностных источников (реки, водохранилища), в которых больше загрязнений чем полезных минералов.

Где устанавливается обратноосмотическая установки?   Обычно установка очистки воды устанавливается на кухню под раковину. Наружу выводиться отдельный кран для очищенной воды. Все необходимое для монтажа (краны, фитинги, и т.д.) входит в комплект установки.

Как нужно обслуживать систему очистки ?   Необходимо своевременно менять фильтры предварительной очистки (приблизительно один раз в полгода). Данную операцию Вы сможете провести самостоятельно.

Когда необходимо менять мембранный фильтр ?   Замена мембранного фильтра может потребоваться в случае, когда установка станет производить заметно меньше воды или измениться ее вкус. Обычно срок эксплуатации мембранного фильтра при правильной эксплуатации и своевременной замене фильтров предварительной очистки — 2 — 3 года.

Какие факторы влияют на качество и количество чистой воды ?  Есть четыре основных фактора влияющих на качество и количество производимой очищенной воды:

1 — Давление. Чем больше давление, тем больше количество и выше качество очистки воды производимой установкой.

2 — Температура. Для идеальной очистки вода должна быть определенной температуры. Рекомендуемая температура воды — 24°. Понижение температуры воды до 5° уменьшит производительность вдвое.

3 — Загрязненность исходной воды. Чем выше загрязненность исходной воды, тем меньше производительность установки. Высокое загрязнение воды может компенсироваться увеличением давления.

4 — Мембрана. Не все мембраны одинаковы: некоторые более производительны, у некоторых повышенная степень очистки, у некоторых увеличенный срок службы за счет повышенного сопротивления трению. Мы используем мембраны только безупречного качества, которые прошли сертификацию в NSF и при эксплуатации показали лучшие характеристики.

Характеристики отечественных керамических мембранных фильтров

• Порог задержки, мкм; 0,05; 0,2; 0,4; 0,8; 1,2
• Проницаемость по воде при 20° С, м 3 /м 2 атм. ч; 1; 4; 10; 17; 20
• Допустимое давление, атм; гарантированное не менее 10
• Допустимый диапазон, pH; от 0 до 13 – длительно; более 13 – кратковременно
• Толщина селективного слоя, мкм; от 10 до 45

Метод мембранных фильтров: когда очищать мембрану?

Насколько долго продержится мембранная установка, зависит в первую очередь от качества воды. На мембрану попадает вода в определенном количестве, и высчитать конкретные цифры просто невозможно.  Сроки службы мембран варьируются от 1.5-5 лет. Если потребитель располагает материальными средствами, то лучше менять ее чаще, если фильтры картриджные, то возможно полностью сменить узел. Не всегда приходится менять мембрану, в некоторых случаях эффективность очистки появляется уже поле промывки. Существуют и самопромывающие мембранные установки. Промывку может осуществить и потребитель самостоятельно, если это возможно по конструкции.

Рейтинг и какая из моделей лучше

Хорошо зарекомендовали себя торговые марки «Барьер», «Аквафор», «Новая вода», Atoll, Aqualine. Они изготавливают комплектующие самостоятельно или используют мембраны Filmtec, Pentair и Osmonics из США, TFC из Южной Кореи. Эти полупроницаемые среды служат 2,5-5 лет.

Системы работоспособны 5-7 лет, если они периодически обслуживаются. Ниже в виде своеобразного рейтинга, описаны модели, которые стали лидерами продаж.

Atoll

Российский производитель в своих системах использует картриджи и колбы торговой марки PENTEK (продукты корпорации Pentair). Все элементы крепятся по стандарту John Guest – они быстро разбираются без использования специальных инструментов.

В модулях установлены картриджи стандартов Big Blue, Slim Line и Inline, которые продаются во всем мире. Производитель заявляет, что каждая деталь проходит проверку на герметичность.

Среди покупателей популярна модель Atoll A-575m STD.

Техническое описание:

Плюсы:

• Компактные размеры, небольшой вес (5 кг);
• Долгий срок эксплуатации;
• Легкость обслуживания;
• Объемный бак;
• Удаляет 99,9% загрязнений и патогенов, а затем насыщает жидкость полезными минеральными соединениями.

Минусы:

Стоимость системы и сменных элементов выше, чем у конкурентов.

Аквафор

Компания работает с 1992 года. В фильтрах используется сорбирующее волокно Аквален, гранулированные и волокнистые сорбенты. В дорогих моделях мембраны половолоконные. Компания самостоятельно производит все комплектующие. Специализируется на бытовых фильтрах.

Лидер продаж – модель Аквафор ОСМО 50 исп. 5.

Техническое описание:

Плюсы:

• Доступная цена;
• Удаление частиц, размером больше 0,0005 микрон;
• Легкая замена картриджей.

Минусы:

• Большой вес – 10 кг;
• Работает при давлении не меньше 3,5 бар, насоса в комплекте нет.

Новая вода

Компания существует больше 12 лет. Производитель «Новая вода» вступил в Международную ассоциацию качества воды (Water Quality Association). В России всего две компании получили такое приглашение. Продукция «Новой воды» соответствует сертификату качества ISO 9001:2008 и сертификату системы экологического менеджмента ISO14001:2004.

Доверие покупателей завоевала модель Econic Osmos Stream OD310. Эта система создана по новейшим технологиям.

Справка. С предочисткой справляется один мощный фильтр, а не три, как в стандартных системах.

Econic Osmos Stream OD310

Техническое описание:

Плюсы:

• Высокопроизводительная мембрана Toray (Япония);
• Компактность – системе не нужен бак, она быстро очищает воду в реальном времени;
• Малый слив жидкости в канализацию;
• Мембрана служит минимум 3 года, пред- и постфильтр нужно менять 1 раз в 6-12 месяцев;
• Система легкая – весит 2,1 кг;
• Фильтр работоспособный при давлении от 2 атмосфер, выдерживает нагрузку до 52 атм.;
• Сменные элементы легко отсоединяются;
• Гарантия 3 года.

Минусы:

Высокая цена.

TO300 с возможностью установки минерализатора

Еще одна популярная модель от компании «Новая вода» – ТО300. Это бюджетный вариант от производителя. Прямоточная система с обратным осмосом удовлетворяет нужды в питьевой воде 2-3 человек.

Техническое описание:

Плюсы:

• Картриджи и мембрана Toray задерживают 99,9% загрязнений;
• Фильтр хорошо смягчает воду;
• Систему можно расширить, установив бак для воды, дополнительный фильтр или минерализатор;
• Очень легкая и компактная конструкция – 1,2 кг;
• Простая установка;
• Элементы быстросъемные.

Минусы:

Дивертор, через который фильтр подключается к водопроводу, не выдерживает гарантийный срок.

Барьер

Российская компания делает фильтры больше 15 лет. Системы водоочистки производят из прочного пластика BASF, сорбентом служит кокосовый уголь Norit.

Интересно. Для каждого региона России специалисты рекомендуют конкретный фильтр.

Покупатели оценили модель Барьер ПРОФИ Осмо 100.

Техническое описание:

Плюсы:

• Надежная система за среднюю цену;
• Быстрая очистка воды;
• Высокое качество сборки.

Минусы:

• Частая замена фильтров;
• Занимает много места под мойкой.

Характеристики мембраны и основные уравнения

Выбор синтетических мембран для целевого процесса разделения обычно основывается на нескольких требованиях. Мембраны должны обеспечивать достаточную площадь массообмена для обработки большого количества потока сырья. Выбранная мембрана должна обладать высокими селективными ( отталкивающими ) свойствами в отношении определенных частиц; он должен противостоять обрастанию и иметь высокую механическую стабильность. Он также должен быть воспроизводимым и иметь низкие производственные затраты. Основное уравнение моделирования тупиковой фильтрации при постоянном перепаде давления представлено законом Дарси:

dVпdтзнак равноQзнак равноΔпμ А(1рм+р){\ displaystyle {\ frac {dV_ {p}} {dt}} = Q = {\ frac {\ Delta p} {\ mu}} \ A \ left ({\ frac {1} {R_ {m} + R }}\верно)}

где V _p и Q — объем пермеата и его объемный расход, соответственно (пропорциональный тем же характеристикам потока сырья), μ — динамическая вязкость проникающей жидкости, A — площадь мембраны, R _m и R — соответствующие сопротивления мембрана и растущее отложение загрязняющих веществ. R _m можно интерпретировать как сопротивление мембраны проникновению растворителя (воды). Это сопротивление является внутренним свойством мембраны, и ожидается, что оно будет довольно постоянным и не зависит от движущей силы Δp. R связан с типом загрязнителя мембраны, его концентрацией в фильтрующем растворе и природой взаимодействия загрязнителя с мембраной. Закон Дарси позволяет рассчитать площадь мембраны для целевого разделения при заданных условиях. Коэффициент просеивания растворенных веществ определяется уравнением:

Sзнак равноCпCж{\ Displaystyle S = {\ гидроразрыва {C_ {p}} {C_ {f}}}}

где C _f и C _p — концентрации растворенных веществ в сырье и пермеате соответственно. Гидравлическая проницаемость определяется как величина, обратная сопротивлению, и выражается уравнением:

Lпзнак равноJΔп{\ displaystyle L_ {p} = {\ frac {J} {\ Delta p}}}

где J — поток пермеата, который представляет собой объемный расход на единицу площади мембраны. Коэффициент просеивания растворенных веществ и гидравлическая проницаемость позволяют быстро оценить характеристики синтетической мембраны.

Как выбирать мембранный фильтр

Представлен большой ассортимент фильтров, что заставит задуматься при выборе. Подробнее читайте на сайте WooTehnik. Ориентируйтесь на цели использования фильтра. В воде могут содержаться разные вещества и мембранный фильтр должен очищать от них. Мембранный очиститель воды с обратным осмосом подойдет для очистки от тяжелых металлов, солей.

Понадобится апаратура для пердварительной очистки. Учтите эту дополнительную статью затрат, делая выбор. В системе уровень давления должен быть не ниже 3 бар. Без наличия необходимого давления работа фильтра невозможна. Очистка воды будет очень медленной или вообще остановится.

Представленная информация дает полное представление об особенностях мембранных фильтров. Нужно рассмотреть, какой фильтр лучше выбирать. Для бытового использования большим спросом пользуются керамические фильтры. Они подходят для бытового использования и пользуются большим спросом.

Очистка производится без применения дополнительных реагентов, вода очищается от посторонних запахов и вредоносных бактерий. Достоинствами является высокая прочность и гарантии многолетней работы фильтра. Этот вариант подходит для очистки питьевой воды для бытового использования.

Мембранный блок помещен в корпус диаметром до 10 см и длиной до 35 см, изготовленный из нержавеющей пищевой стали. Мембрана представляет собой пучок мелкопористых керамических трубок, через которые под давлением подается жидкость.

Для очистки прибор следует промыть чистой проточной водой, используя мягкую губку или щетку. Чистящие средства не следует применять во избежание попадания их в питьевую воду. Водоочистные мембранные установки повышенной производительности очищаются обратной промывкой обессоленной водой.

Для правильного выбора определитесь с целями использования прибора, сориентироваться в цене и принять прямую зависимость качества и стоимости, учесть необходимость покупки дополнительного оборудования для доочистки. Фильтр имеет достоинства и недостатки, но пока не удалось превзойти его по качеству очистки.

Виды данного устройства

Такие фильтры классифицируют по двум основным признакам: по типу используемой мембраны, а также по особенностям конструкции. Стоит разобрать каждый из них.

По типу мембран

В таких устройствах применяют следующие типы фильтров:

• микро, в которых размер мембранных пор размером не больше 1 мкм. Это позволяет выполнять грубую очистку жидкости от тонкодисперсных примесей, а также коллоидных частиц. Применяется в качестве первого этапа очистки;
• ультра, обладающие порами, не больше 0,1 мкм, которые дополнительно способны отфильтровать бактерии и макромолекулы. Используются для удаления механических примесей, но не изменяют солевой состав жидкости;
• нано, где размер пор варьируется в пределах от 0,001 до 0,02 мкм. Удаляет различные соединения, включая ионы тяжелых металлов, за счет чего можно отфильтровать жесткую воду, устраняя до 90% различных соединений;
• обратноосмотические типы мембраны с наименьшим размером пор. Такая фильтрация устраняет даже вирусные и бактериальные примеси, негативно сказывающиеся на цвете и вкусе воды, а также большинство металлов и солей, присутствующих в жидкости.

По конструктивному типу

В зависимости от формы, которую имеют мембранные элементы, такие устройства бывают:

• плоские, выполняемые в виде пленок разного типа. Так, они бывают с подложкой, без неё либо армированные, за счет нанесения на специальную тканевую основу;
• трубчатые, имеющие форму трубки и сделанные из пористого материала. Их разделяют на симметричные, где поры равномерно распределены по всей поверхности и асимметричные. В последнем случае одна из сторон имеет более плотный слой мембраны. Именно он и выполняет функцию фильтра, отсеивая различный микромусор;
• рулонные, представляющие собой специальную дренажную трубочку, на которую накручен мембранный материал сразу в 3 слоя. В такие изделия вода поступает с торца и, проходя по спирали через фильтры, попадает в саму дренажную трубку. Все загрязнения выводятся через другой торец рулона. Изделия, сделанные по такой технологии, считается наиболее удобными и производительными;
• половолоконные, выполненные в виде трубочек, диаметром до 1 мм, имеющими пористые стенки. Из-за небольшого размера микроотверстий мембраны, в процессе фильтрации через них не проходит даже мельчайший мусор.

Установка дополнительных приспособлений

Работу даже такого серьезного оборудования, как обратноосмотический фильтр, можно сделать более эффективной, установив дополнительные элементы.

Такие, как например:

• Регулятор давления. Оборудование предназначено для защиты элементов водопровода от перепадов давления, превышения допустимых значений на входе в фильтрационную систему и компенсации гидроударов.
• Система защиты от протечек. Устанавливается перед фильтром и перекрывает воду в случае протечек и попадания на нее воды. Минимизирует риски и ограничивает размер нанесенного ущерба, но не исключает полностью возможность утечек.
• Нитратный префильтр. Используется для эффективного удаления нитратов, место монтажа согласовывается со специалистами.
• Ледогенератор. Подключается через тройник в разрыв соединительной трубки, ведущей к питьевому крану.

Перед установкой фильтра измеряют манометром давление в магистрали. При значениях больших, чем 6,6 атм., устанавливают редуктор, при меньших, чем 2,2 атм., устанавливают насос, который будет создавать больший напор.

Для устройств, которые чаще всего используются чтобы улучшить функциональность обратного осмоса, далее приведено более подробное описание.

Элемент #1 — насос повышения давления

Мембранный фильтр, который является основой обратноосмотической системы, может полноценно функционировать только при определенном напоре воды в частном доме или квартире.

Если максимальное давление не превышает 2,8 атм., то для нормальной работы фильтра необходимо дополнительно установить помпу.

Если приходится докупать оборудование, то лучше это делать у одного производителя и руководствоваться разработанными им схемами подключения.

Пример одной из возможных схем. Насос может размещаться в разрыв поводящей трубки перед первым префильтром, а также после второго или третьего

Устанавливают насос только в паре с датчиком регулировки давления, который отвечает за его включение при падении давления и выключение при его скачке до максимума.

Датчик монтируют перед накопительным резервуаром, в разрыв трубки. При плохом качестве водопроводной воды перед насосом устанавливают магистральный фильтр грубой очистки.

Закрепляют насос повышения давления на горизонтальной или вертикальной поверхности с помощью специального кронштейна и шурупов

Если существует опасность усиления напора воды в системе до 3—4 атм., то для предотвращения протечек перед насосом нужно установить специальный клапан понижения давления.

Элемент #2 — ультрафиолетовая лампа

Иногда в обратноосмотическом фильтре складываются благоприятные условия для бурного развития микроорганизмов в следствии повышения температуры воды или  простоя системы в течение длительного времени.

Это приводит к обрастанию префильтров микроорганизмами, снижению напора и ухудшению производительности оборудования. И тогда для дезинфекции воды используют ультрафиолетовые фильтры.

Устройство состоит из таких частей: нержавеющего корпуса с УФ лампой, находящейся внутри и блока питания, который преобразует напряжение в сети в значения, необходимые для работы лампы и предохраняет ее от скачков напряжения.

Вода, проходя внутри корпуса, просвечивается ультрафиолетовыми лучами и обеззараживается.

УФ лампа может устанавливаться после фильтра или перед ним. При монтаже лампы перед фильтрационным блоком ее часто используют в комплекте с префильтром

Место установки ультрафиолетовой лампы может зависеть от тех целей, которых необходимо добиться:

• на входе в фильтр – для устранения сильных биологических загрязнений водопроводной воды;
• между краном и емкостью – для защиты от попадания в бак микроорганизмов из питьевого крана.

На лампе для удобства монтажа предусмотрены две клипсы, которые помогают закрепить ее на блоке фильтрации или на любой другой поверхности.

Элемент #3 — минерализатор для воды

Вода, прошедшая через мембранный фильтр, на 90—99% очищается и избавляется от любых примесей, в том числе полезных и необходимых организму минеральных элементов. Такая вода кисловата на вкус.

Минерализаторы восполняют недостаток необходимых минералов, корректируют уровень PH. Картриджи-минерализаторы разных торговых марок могут отличаться по своему составу и ресурсу и обогащать воду кальцием, цинком, магнием, другими элементами.

Установку минерализатора проводят после мембранного фильтра и подключают преимущественно к двойному крану. Таким образом, у пользователя появляется возможность выбора между простой очищенной и минерализованной водой

В некоторых моделях фильтров обратного осмоса минерализатор играет также роль фильтра и устанавливается как последняя ступень очистки.

Массообмен

Можно выделить две основные модели массопереноса через мембрану:

• модель раствора-диффузии и
• гидродинамическая модель .

В реальных мембранах эти два механизма переноса определенно действуют бок о бок, особенно во время ультрафильтрации.

Модель диффузии раствора

В модели диффузии раствора перенос происходит только за счет диффузии . Компонент, который необходимо транспортировать, сначала необходимо растворить в мембране. Общий подход модели диффузии раствора заключается в предположении, что химический потенциал исходной жидкости и жидкости пермеата находится в равновесии с прилегающими поверхностями мембраны, так что соответствующие выражения для химического потенциала в фазах жидкости и мембраны могут быть приравнены к раствору -мембранный интерфейс. Этот принцип более важен для плотных мембран без естественных пор, таких как те, которые используются для обратного осмоса и в топливных элементах. Во время фильтрации процесс А пограничного слоя формы на мембране. Этот градиент концентрации создается молекулами, которые не могут проходить через мембрану. Эффект называется концентрационной поляризацией и, возникающий во время фильтрации, приводит к уменьшению трансмембранного потока ( потока ). Концентрационная поляризация, в принципе, обратима путем очистки мембраны, что приводит к почти полному восстановлению первоначального потока. Использование тангенциального потока к мембране (фильтрация с поперечным потоком) также может минимизировать поляризацию концентрации.

Гидродинамическая модель

Транспортировка через поры — в простейшем случае — осуществляется конвективно . Это требует, чтобы размер пор был меньше диаметра двух отдельных компонентов. Мембраны, работающие по этому принципу, используются в основном при микро- и ультрафильтрации. Они используются для отделения макромолекул от растворов , коллоидов от дисперсии или удаления бактерий. Во время этого процесса задержанные частицы или молекулы образуют на мембране мясистую массу ( фильтровальную лепешку ), и это засорение мембраны затрудняет фильтрацию. Это засорение можно уменьшить, используя метод поперечного потока (фильтрация поперечного потока ). Здесь фильтруемая жидкость течет вдоль передней части мембраны и разделяется разницей давления между передней и задней частью мембраны на ретентат (текущий концентрат) спереди и пермеат (фильтрат) на задней стороне. Тангенциальный поток в передней части создает напряжение сдвига, которое приводит к растрескиванию фильтрационной корки и уменьшению загрязнения .

Конструкционные особенности систем мембранной фильтрации

Существуют различного рода конструкции, простые и технически сложные, в которых стоят нежнейшие мембраны из полимера. Эти устройства боятся хлора грязи и крупных грязей, поэтому ставятся только после нескольких ступеней грубой очистки. Предварительная очистка, чем мощнее, тем лучше, каждая ступень отвечает за определенные действия. Механическая очистка, сорбция, общая очистка. Благодаря системе быстрой сборки все колбы соединяются в общую очистительную систему.

На производстве фильтрация мембраной помогает снизить производственные расходы и повысить качество продукции. Технология позволяет удалять ионы, твердые взвеси, органику и различного рода микроорганизмы.

Основные преимущества:

— не нужно обращаться с системой особым образом;

— установить можно в любом месте от дома до производства;

— благодаря высокой пористости скорость потока высокая;

— задерживается не только грязь, но и примеси с размер бактерии.

Мембранная фильтрация делится на четыре типа: нанофильтрация, обратный осмос, микрофильтрация и ультрафильтрация. Технология мембранной фильтрации экономная, щадящая, выгодная в экономическом плане и экологически чистая. Для многих производств фильтрация с помощью мембраны просто необходима, например молочные заводы.

Критерии выбора

При выборе мембраны нужно определиться с материалом ее изготовления

В первую очередь нужно взять воду на анализ, чтобы знать состав жидкости, которую предстоит чистить

Поскольку мембранный фильтр имеет разный размер пор, важно знать, от каких веществ нужно защищаться – минеральных или органических, тяжелых металлов или бактерий

Есть такой элемент конструкции, как ограничитель дренажного потока – это второй важный момент, который снижает расход жидкости. Подбирается он в зависимости от производительности мембраны: для 36 галлонов – 300 мл/минуту, 50 галлонов – 350 мл, 75 галлонов – 420 мл, 100 галлонов – 550 мл.

Одним из критериев выбора является цена. Установки обратного осмоса не дешевые, поэтому на начальном этапе люди пытаются экономить. Это неправильный подход, так как дешевые установки обычно дорогие в обслуживании. Перед покупкой необходимо узнать, как часто нужно менять картриджи и сколько они стоят. В дорогих моделях замена происходит реже, но сама установка требует более серьезных затрат.

Конструкция фильтрующей системы на основе мембран

В продаже имеется большое количество бытовых фильтрующих систем мембранного типа от отечественного производителя, заслуживших положительные отзывы потребителей, к ним относят известные бренды: Аквафор, Гейзер, Исток, Новая вода, Atoll, Роса. Типовые модели с обратным осмосом состоят из следующих элементов:

• Фильтр первичной очистки. Из водного потока удаляет крупные механические частицы размером от 5 мкм, мелкие песчинки, взвешенную грязь, ржавчину. Картридж данного фильтра часто изготавливают из вспененного полипропилена, с его помощью производится механическое очищение воды от взвешенных загрязнений.
• Адсорбционный фильтр. Фильтрующим элементом очистителя является активированный уголь, поверхностный слой которого впитывает в себя вредные вещества из воды. Уголь отлично очищает воду от хлорных соединений, органических примесей.
• Высококачественный фильтр доочистки. Наполнителем картриджа является брикетированный активированный уголь, удаляющий из жидкости механические частицы диаметром до 1 мкм и производящий доочистку хлорных соединений и органики.
• Обратноосмотический мембранный фильтр. Удаляет из воды все частицы размером от 0,001 до 0,0001 мкм или 96 – 98% всех загрязнений, в эту категорию попадают нерастворимые двухвалентные оксиды металлов (марганец, калий, железо), органические примеси, бактерии и вирусы.
• Минерализатор. Очищенная стерилизованная дистиллированная вода не имеет в составе полезных для здоровья человека минералов и солей, которые были удалены в процессе очистки вместе с вредными примесями. При использовании в качестве питьевой, ее пропускают через проточный минерализатор с минеральными солями, насыщая воду, они повышают ее вкусовые качества и делают полезной для здоровья.
• Накопительный бак. Питьевую воду отправляют в металлический накопительный бак с целью использования в любое время без ожидания завершения процесса очистки.
• Электронный модуль управления (дополнительно, нужен при низком давлении воды в водопроводе). Запускает нагнетательную помпу при опустошении накопительного бака, производит очистку системы в автоматическом режиме.

Физические свойства мембран и режимы их работы

Классификация мембран по размерам пор

Мембраной называют тонкую эластичную пленку, закрепленную на несущей поверхности по периметру, данное определение не слишком подходит для систем водоочистки, где назначение мембранных гибких пластин — фильтрация воды.

Поры используемых в водоочистке материалов способны пропускать примеси разных диаметров, учитывая данный фактор, сложилась система разделения мембран по размерным параметрам пропускаемых частиц на следующие группы:

• Микрофильтрационные (1-0,1 мкм). Включения с таким размером имеет мутная вода и сточные серые стоки, подобные фильтры также используются для очистки воды от крупных коллоидных частиц и крупнодисперсных органических примесей. Фильтры подобной очистки относят к разряду механических, в бытовых системах предварительной водоочистки аналогичные функции выполняет полипропиленовый картридж.
• Ультрафильтрационные (0,1-0,01 мкм). Отсеивают мелкие коллоидные примеси и высокомолекулярные соединения, водоросли, бактерии, трехвалентные нерастворимые оксиды металлов.
• Нанофильтрационные (0,01-0,001 мкм). Используются в системах для умягчения воды, способны очищать жидкость от растворимых двухвалентных оксидов железа, калия, марганца, хлора, различного вида красителей.
• Обратноосмотические (0,001-0,0001 мкм). Фильтры глубокой очистки эффективностью до 99%, получили широкое распространение в промышленном опреснении морской воды. Удаляют из жидкости все соли и оксиды металлов, бактерии, нефтепродукты, красители, пестициды. Системы обратного осмоса широко используются в медицине, пищевой и химической промышленности для получения стерилизованной воды.

При выборе водоочистной установки важным критерием является давление в системе, для больших размеров пор в мембранах достаточно 1 — 2 атмосфер, наивысший напор требуется для фильтров обратного осмоса — минимум 3 атмосферы.

Дисковый фильтр – принцип работы

Похожие записи:

Идеи поделки на тему «белый цветок» 11 видов крыш частных домов и их особенности Олифа «оксоль»: особенности и технические характеристики Стены из осб внутри дома Разновидности, характеристики и применение эпоксидных клеев Влагостойкие гипсоволоконные листы