Часть №1
Общие теоретические сведения о мембранах и системах обратного осмоса
Обратный осмос известен нам также как гиперфильтрация, это один из лучших способов фильтрации воды. Обратный осмос дает возможность удалить из водной массы мелкие частицы, которые величиной с ионы, а также удаляет из питьевой воды соли и другие включения для того, чтобы улучшить вкус, цвет или же свойства жидкости.
Явление осмоса представляет собой выравнивание концентраций растворов, которые разделены полупроницаемой мембраной. Оно основано на обмене веществ всех живых организмов. К примеру, подкладка скорлупы куриного яйца считается естественной мембраной, поскольку через нее движутся молекулы кислорода, однако, задерживаются загрязнители. Стенки клеток животных, растений и человека составляют естественную мембрану, которая частично проницаема, так как она легко пропускает молекулы воды, но только не молекулы других веществ.
Стены клеток растений формируют натуральную осмотическую мембрану, когда их корни впитывают воду. Цветы и травы стоят вертикально только благодаря осмотическому давлению. Именно поэтому, если возникнет недостаток воды, они выглядят вялыми. Способность природной мембраны фильтровать удивительна, потому что она может отделять вещества от воды на уровне молекул, что позволяет существовать любому живому организму.
Явление осмоса можно наблюдать в средах, где подвижность растворителя больше подвижности веществ, которые также распространены в нем. Весьма важным частным случаем осмоса считается осмос через полупроницаемую мембрану. Это из-за того, что такая мембрана разделяет раствор, и концентрация воды в растворе получается менее высокой.
Обратный осмос - это процесс, в котором молекулы растворителя (воды) благодаря действию давления направляются из раствора (воды, которая содержит примеси) в чистый растворитель (то есть в воду). Например, если со стороны раствора приложить давление, которое будет превышать осмотическое, то молекулы воды из раствора смогут с легкостью проникать в чистую воду.
Данный процесс может быть также использован и для очистки таких жидкостей, как гликоль или этанол, которые могут пройти через обратноосмотическую мембрану, но в то же время другие примеси и ионы она не пропустит. Обратный осмос используется в фильтрах для очистки воды, в том числе и для питья.
Обратноосмотические системы, помимо пищевых производств, используются для получения воды для микроэлектроники, медицины, парфюмерии, фармацевтики, а также для теплоэнергетики и химической промышленности.
Пожалуй, недостатком установок обратного осмоса и нанофильтрации можно считать лишь необходимость предварительно проводить качественную подготовку воды перед мембранами. В исходной воде не должны присутствовать сильные окислители.
Воду досконально очищают от механических примесей и железа перед подачей в мембрану. Данная предварительная подготовка воды увеличивает срок службы мембран.
В обратноосмотической технологии применяется полупроницаемая мембрана, пропускающая только молекулы воды и задерживающая при этом молекулы загрязняющих веществ. Довольно-таки часто в технологии обратного осмоса применяется процесс, наиболее известный как перекрестное течение, что дает возможность мембране самоочищаться. Пока часть жидкости движется через мембрану, оставшаяся ее часть проходит в обратном направлении, вымывая при этом из мембраны обратного осмоса частички, которые оказались задержанными.
Обратно осмотические мембраны создаются в виде рулонных мембранных элементов, позволяющих поместить полотно мембран с большой площадью в небольшом объеме, что, в свою очередь, может обеспечить компактность обратно осмотических установок.
