Блог компании RUVDS.com. С момента изобретения технология получения чистой воды, носящая название «обратный осмос», получила широкое распространение ввиду своей малой энергозатратности и существенного превосходства над стандартными технологиями вроде выпаривания (по некоторым оценкам, в 10–15 раз). Именно благодаря ей стало возможным осуществлять глубокую очистку воды, которая включает в себя удаление из неё не только механических примесей, но даже растворённых веществ и вирусов!

Тем не менее, если мы обратимся за описанием технологии производства фильтрующего элемента к техническим даташитам компаний-производителей, то в них речь будет идти, по большей части, о физическом устройстве фильтрующего элемента, в то время как технология производства всегда будет прикрыта туманными фразами вроде «ноу-хау», «на основе собственной технологии» и т. д. и т. п.

Что, в общем-то, и понятно, люди борются за сохранность своего бизнеса.

Однако мы попробуем в общих чертах изучить, что представляет собой технология производства подобных фильтрующих элементов.

Немного теории

Сама суть понятия осмоса заключается в переносе вещества сквозь полупроницаемую мембрану, которая пропускает только растворитель, не пропуская растворённые в нём вещества и содержащиеся частицы.

Осмос бывает прямой и обратный.

Прямой осмос заключается в переходе растворителя сквозь полупроницаемую мембрану в сторону раствора. Например, с одной стороны мембраны находится солёная морская вода, а с другой стороны пресная вода, которая начинает просачиваться сквозь мембрану и постепенно опресняет солёный раствор. Таким образом, подождав определённое известное время, можно добиться требуемого содержания солей в растворе.

В свою очередь, обратный осмос заключается в переходе растворителя сквозь полупроницаемую мембрану из более концентрированного раствора в сторону менее концентрированного. Именно этот процесс и используется в основном для целей водоочистки, когда с одной стороны мембраны остаётся вода с загрязнителями (так называемый «концентрат»), а с другой стороны накапливается очищенная вода (так называемый «пермеат»):

Картинка Colby Fisher, wikipedia.org

Но у обратного осмоса есть и свои существенные минусы, одним из которых является слив большой массы концентрата в канализацию или иной приёмник. В некоторой степени это можно нивелировать использованием повторной многократной прогонки концентрата, однако в полной мере это не устранит необходимость слива.

Кроме того, очищенная подобным образом вода не содержит растворённых солей и не является особо полезной для человека, поэтому её восстанавливают, доводя содержание растворённых природных солей до нормы (в зависимости от требуемых задач).

Тем не менее, даже не содержащая солей вода является ценным продуктом, так как, по сути, равнозначна дистиллированной воде, промышленное получение которой, не используя энергозатратного выпаривания, является само по себе ценным.

Кроме того, процесс обратного осмоса может использоваться для увеличения концентрации продуктов без температурного разрушения. Хорошим примером здесь является получение концентрированных соков без нагрева.

Характеристика мембран

Для обработки очищаемого состава обычно используют целый ряд мембран с порами от больших к меньшим, что позволяет сначала производить отсеивание крупных частиц, и далее всё более мелких загрязнителей, включая растворённые вещества и вирусы. Таким образом, если не вдаваться в подробности, мембраны различаются по размеру своих пор и, соответственно, по способности удерживать определённый размер частиц.

Макрофильтрация: размер пор мембран составляет от 1 до 100 мкм. Позволяет удерживать: бактериальные загрязнения, коллоиды и иные взвешенные частицы.

Ультрафильтрация: размер пор мембраны находится в пределах от 0,002 до 0,1 мкм. Позволяет удерживать: бактериальные загрязнения, вирусы, коллоиды, крупные молекулы.

Нанофильтрация: размер пор мембраны находится в пределах от 0,001 до 0,002 мкм. Позволяет удерживать: ионы, молекулы, вирусы. Мембраны подобного типа ценны тем, что очищают воду, в то же время сохраняя в ней содержание необходимых солей и микроэлементов.

Обратный осмос: размер пор мембраны находится в пределах менее 0,0001 мкм. Позволяет удерживать: ионы.

С уменьшением размера пор мембрана оказывает всё большее сопротивление водяному потоку, поэтому логичным является то, что для очистки воды с применением обратного осмоса требуется повышенное давление (порядка трёх атмосфер и более). То есть, другими словами, чем меньше размер пор, тем большее давление мы прикладываем.

Вода, прошедшая очистку с применением обратного осмоса, является сверхчистой, из неё удалены все растворимые и нерастворимые примеси.

Теперь, когда мы ознакомились с процессами осмоса и сутью мембран, мы можем подробнее изучить способы изготовления мембран в промышленности.

Подобные способы ввиду доступности компонентов в наше время являются вполне применимыми и для самодельщиков, только нужно тщательно ознакомиться с процессами, чтобы не нанести себе вред побочными продуктами реакции (в случае химического изготовления мембран).

Способы производства мембран

При производстве мембран изготовители обычно руководствуются следующими соображениями.