Для чего нужна мембрана в фильтре для воды

Обновлено: 03.05.2024

Мембранные системы очистки воды являются сложными. Даже после завершения разработки технического проекта может быть сложно, оценить стоимость в сравнении. Все мы знаем, от покупки чего-либо, к примеру, от обуви до стиральных машин, самый дешевый продукт, вероятно, не обеспечит нам наилучшую ценность. И если мы исследуем крупную покупку для члена семьи, например, детское автокресло или медицинское обслуживание для престарелого родителя, мы определенно не выберем вариант с самой низкой ценой. Если вы вовлечены в индустрию очистки воды, вы, вероятно, ответственно подходите к тому, чтобы предоставить своим клиентам стабильный, безопасный и высококачественный продукт. Если вы являетесь владельцем или конечным пользователем, вы можете зависеть от инженера или технического проекта, чтобы обеспечить высококачественную мембранную систему. Это отличный шаг для подтверждения того, что будет получена наилучшая мембранная система.

1. Мембранная очистка как инновационный процесс очистки.

Загрязнение воды тяжелыми металлами, цианидами и красителями возрастает во всем мире и требует решения, так как это приведет к дефициту воды, а также к качеству воды. Различные методы были использованы для очистки и возобновления воды для потребления человеком и в сельскохозяйственных целях, но у каждого из них есть свои ограничения. Среди этих методов мембранная технология является перспективной для решения проблем. Нанотехнологии представляют большой потенциал в очистке сточных вод для повышения эффективности очистки очистных сооружений. Кроме того, нанотехнологии дополняют водоснабжение за счет безопасного использования современных источников воды.

Мембранная обработка воды является процессом, способным удалять бесполезные компоненты из воды. Мембрана - это барьер, который позволяет определенным веществам проходить через них, блокируя другие. Водоочистные сооружения используют различные типы мембран и процессов для очистки поверхностных, подземных и сточных вод, чтобы производить воду для промышленности и для питья. Это многомиллиардная индустрия, которая растет в результате растущей озадаченности по поводу загрязнителей воды и сокращения количества безопасных, чистых, легко доступных существующих источников воды.

Рис. 1 Мембранная очистка

Процессы мембранного разделения быстро развиваются для очистки воды и сточных вод в связи с их значительной ролью в очистке воды. В зависимости от размера молекулы и пор мембраны действуют как физический барьер для веществ.

Очистка воды

Мембранный фильтр отлично подходит для очистки воды из-под крана, в которой не редко содержатся разные примеси и бактерий. Поскольку многие из них опасны для человеческого организма, люди активно устанавливают фильтрующие оборудования. Но перед тем как обзаводится мембранной фильтрацией, давайте разберём, как правильно выбрать фильтр.

Особенности мембранных фильтров

Мембранные фильтры оснащены специальной мембраной, которая представляет собой ультрапористую пленку, способную пропускать воду и воздух. При этом любые частицы органического и неорганического происхождения, диаметр которых превышает величину пор, скапливаются на двух сторонах мембраны.

Один из способов тонкой очистки воды.

Современные агрегаты используются не только для бытовых целей, но и для решения сложных задач, таких как подготовка технической и медицинской жидкости, опреснение морской воды и обработка стоков.

Трековые разновидности предназначаются для работы в агрессивных условиях. Срок их службы достаточно большой и предусматривает многократное использование.

Для изготовления мембраны принято использовать лавсан, полисульфон или полипропилен. Еще изделие производится на основе ацетата, керамических материалов и прочего сырья с подобными характеристиками.

Мембранный фильтр для воды размещается под мойкой и соединяется с трубой водоснабжения. Сама мембранная фильтрация состоит из следующих этапов:

Грубая очистка. Подразумевает удерживание твердых частиц и вывод хлора, который используется для дезинфекции.
Очистка с помощью мембраны. Позволяет избавиться от большого количества минеральных и химических примесей.
Подача воды в накопительный резервуар.
Минерализация с помощью специального картриджа.
Повышение вкуса и полезных свойств воды. Задача решается в постфильтре из активированного угля.
Подача очищенной жидкости через кран, установленный возле мойки.

Разновидности мембран по степени очистки

Степень фильтрации определяется размерами пор пленки.

В зависимости от этого показателя выделяют такие разновидности:

Микрофильтрационные — 0,1-1 мкм.
Ультрафильтрационные — 0,02-0,1 мкм.
Нанофильтрационные — 0,001-0,02 мкм.
Обратноосмотические — 0,0001-0,001 мкм.

Первый тип используется для удаления коллоидных и тонкодисперсных веществ, которые придают питьевой жидкости мутность и являются крупными включениями. Такая система не способна удерживать растворенные элементы.

Модели ультрафильтрационного типа могут удерживать коллоиды, высокомолекулярные включения и даже микроорганизмы. Они устраняют различные примеси, но не нарушают солевой состав.

Чтобы устранить жесткость, вывести ионы тяжелых металлов или хлористые накопления, лучше применять нанофильтрационные мембраны.

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.

Что учесть при выборе — видео

Обзор фирм производителей

Поскольку новичкам сложно разобраться с техническими моментами, чтобы выбрать качественную мембрану, таким покупателям нужно учитывать несколько критериев выбора. В первую очередь следует обратить внимание на тип примесей, от которых необходимо избавиться, и ожидаемую степень производительности. Перед этим следует провести лабораторный анализ питьевой воды, что позволит принять правильное решение и приобрести подходящий тип фильтрующего оборудования.

Эксплуатация и уход

Устройство для очистки воды с помощью мембраны обладает большим сроком службы, однако при несоблюдении правил эксплуатации и ухода оно может выйти из строя и перестать справляться с поставленными задачами.

Чтобы избежать подобных неприятностей, необходимо следить за:

Качеством, объемом и составом жидкости, которая пропускается через мембрану.
Показателями давления в системе водоснабжения.

Определить точный эксплуатационный срок расходных элементов нельзя.

Специалисты рекомендуют заменять блок с мембранной в оборудовании раз в год или после снижения качества очистки. При отсутствии финансовой возможности постоянно покупать новый фильтр достаточно вовремя промывать и чистить старый.

Некоторые системы поддерживают функцию обратной промывки, когда вода подается в обратном направлении. Еще очистка производится методом изменения давления подающего потока.

Выполнить промывку своими руками достаточно сложно, но при отсутствии денег на покупку новой мембраны можно попытаться поднять качество питьевой жидкости.

Для этого пленку нужно прополоскать под проточной водой или вымочить в емкости с мыльным раствором и установить обратно. Если загрязнения достаточно сильные, блок помещают в теплую воду и добавляют туда лимонную кислоту. После обратного монтажа фильтр промывается в течение 30 минут, чтобы избавиться от остатков кислоты.

Для очистки промышленных систем применяются специальные кислоты и щелочные растворы.

Среди ключевых особенностей обслуживания выделяют:

Замену элементов предварительной фильтрации через каждые 6 месяцев.
Удаление загрязнений, которые накапливаются на мембране, проточной водой.
Замену мембраны при ухудшении эффективности очистки.

Не исключаются и дополнительные процедуры, которые определяются типом купленного оборудования. Так, срок службы изделий из керамики превышает срок службы полимерных моделей, а интенсивность износа зависит от частоты использования и качества изготовления.

Приобретение мембранного фильтра является рациональным решением, которое оправдывает все потраченные средства. Поэтому лучше не экономить на качестве, выбирая продукцию от сомнительных производителей, а сразу выбирать проверенные модели от ведущих брендов. В таком случае фильтрующее оборудование прослужит вам долгие годы, обеспечивая эффективную очистку воды от вредных примесей.

Обратноосмотические фильтры устроены и просто и сложно одновременно. Человечество знакомо с процессом осмоса — то есть проникновения воды через полупроницаемую мембрану, уже несколько веков. Но упаковать эту особенность в бытовой прибор для извлечения чистой воды из водопроводной удалось в сравнительно недавно: в 60–70-е годы. По-настоящему доступными обратноосмотические фильтры стали уже в нулевых, став лучшим способом избавления питьевой воды как от природных особенностей (высокой жесткости) так и от результатов индустриальной и сельскохозяйственной активности человека.

В обратноосмотической мембране нет пор. Процесс перехода молекул воды через мембрану аналогичен тому, как ток передается по металлическому проводнику.

В этом видео мы рассматриваем устройство мембранного фильтрующего блока в поисках секрета, который делает этот способ очистки питьевой воды самым эффективным из всех существующих.

Сорбционные фильтры (иногда их не совсем корректно называют проточными) и обратноосмотические дают разный результат очистки исходной воды.

Сорбционный фильтр для глубокой фильтрации и защиты от бактерий даже в условиях ржавой или мутной воды.

Сорбционные фильтры менее эффективно удаляют такие примеси как органические соединения, нитраты и нитриты. Без специального умягчающего модуля они бессильны для снижения накипи. Если же добавить ионообменный модуль, смягчить воду получится, хоть и с ограничением по сроку. В зависимости от жесткости, такой модуль нужно восстанавливать (регенерировать) раз в 1–3 месяца с помощью соли.

Обратноосмотическая мембрана не пропускает практически никакие примеси, а значит и все соли жесткости уходят в дренаж. Подробнее о разнице в таблице сравнения:

О том, что такое селективность мембраны и почему она не всегда составляет 100% мы подробно рассказываем в нашем блоге на Хабре. Важно понять, что процент проникновения примесей через мембрану настолько низок, в сравнении с другими методами очистки воды (включая дистилляцию), что им можно просто пренебречь.

С точки зрения процессов, происходящих в теле, лучше всего подходит самая чистая вода, ведь ее функция — быть средой, в которой проходят реакции, но никак не пищей, из которой мы получаем строительные элементы.

О том, насколько полезны для нас минералы в воде, мы писали отдельный пост. Все жизненно-важные минералы человек получает из пищи, тогда как в воде этих элементов слишком мало и они не находятся в биодоступной форме, а значит — не усваиваются. Небольшой кусок сыра (100 гр) восполнит дневную норму кальция быстрее и лучше, чем то же количество кальция, которое содержится в 17 литрах московской воды.

В воде, которую каждый день пьют миллионы людей, содержится огромное количество самых разных вредных примесей, веществ и бактерий. Многие люди уверены, что все эти вещества можно нейтрализовать при помощи кипячения. Это мнение ошибочно. Специалисты небезосновательно утверждают, что при помощи кипячения от всего воду не очистить. Ставки высоки – все то, что находится в воде, может спровоцировать серьезные заболевания и нанести непоправимый ущерб здоровью.

Для того чтобы сберечь свой организм, многие люди устанавливают мембранные фильтры для воды, которые, по заявлениям производителей, способны максимально очистить воду любого качества.

Так, эти системы могут убрать из нее самые разные бактерии, вредные взвеси, примеси и даже тяжелые металлы, при этом сохранив структуру и ее солевой баланс без изменений.

Что такое мембрана?

Одно из основных свойств практически всех очистных систем для воды – удерживание различных вредных веществ, примесей и их соединений.

Мембранные фильтры выполняют эти задачи при помощи тонкой пленки из синтетических материалов. Она имеет специальные поры, через которые проходит только кислород и вода. Все остальное, а это масса самых различных органических и неорганических веществ, остается на поверхности. Для производства таких мембран применяют полиуретан, целлюлозу, ацетат и лавсан, но существуют и другие материалы, которые обладают похожими свойствами.

Разновидности систем очистки

Фильтры мембранного типа – это далеко не новая технология. История их начинается еще в 19 веке. Тогда первые фильтры делали на основе клетчатки, однако, по каким-то причинам данная система так и не смогла тогда получить должного распространения. И лишь в 60-х годах прошлого века инженеры разработали новую мембрану. Это прообраз того, чем пользуются сегодня.

Различия между подобными мембранами заключаются в размерах пор, а также в конструкции.

Например, при небольших размерах отверстий внутри фильтра будет более высокое давление. Несколько ступеней, каждая из которых будет очищать воду от различных загрязнителей, позволят значительно улучшить качество питьевой воды. Однако вырастает цена.

Мембрана для микрофильтрации

В системах этого типа размеры микроскопических отверстий могут варьироваться от 0,1 до 1,0 мкм. Эти изделия используются в устройствах очистки первого уровня. Они очищают воду от тех соединений, которые делают воду мутной. Данный вид фильтровальных мембран – не что иное, как подготовительный уровень. Только после этого можно переходить к более тонкой очистке. Часто это решение используют, когда необходимо обработать сточные воды.

Ультрафильтрационные

Ультрафильтрационная мембрана может иметь поры, размер которых колеблется от 0,02 до 0,1 мкм.

На этом этапе из воды убираются все коллоидные частицы и различные высокомолекулярные вещества. Кроме того, данный фильтр отлично справляется с бактериальными загрязнениями. Единственный нюанс – данное изделие не в силах убрать соли. Зачастую эти решения используются на очистных сооружениях промышленных масштабов. Также их можно найти и в бытовых фильтрах, где допускается содержание в воде солей.

Нанофильтрация

Нанофильтрационные мембраны имеют поры от 0,001 до 0,02 мкм. Эти элементы отвечают за смягчение очень жесткой воды. Данная мембрана может удерживать в своих порах хлороорганику и частицы тяжелых металлов. Если говорить об уровне очистки от тяжелых металлов в процентном отношении, то система способна удерживать их лишь 30%. Но при этом данная нанофильтрацинная деталь почти полностью пропускает растворенные соли.

Обратноосмотическая мембрана

В ней поры имеют самые мелкие размеры – они могут колебаться от 0,0001 до 0,001 мкм.

Изделие имеет высокие селективные свойства и создано таким образом, чтобы удалять практически все загрязнения, примеси, вредные вещества, которые люди употребляют вместе с водой.

Эта мембрана способна пропускать газы и небольшое количество солей. Если необходимо отфильтровать морскую, то система фильтрации воды с этими элементами позволяет опреснить ее на 97%. Процесс очистки с помощью данных мембран ведет к тому, что практически полностью нейтрализуются соли, вирусы, различные бактерии, нефтепродукты и многое другое.

Фильтры делают из проточной воды настоящую качественную и безвредную воду, которая затем разливается в бутылки, используется для приготовления самых разных напитков, применяется в фармацевтической и других отраслях. Также она широко применяется в электронике, микробиологии. Эта технология очистки воды очень эффективна. Однако цены на такие элементы довольны высокие.

Принцип действия

Итак, данные фильтры – это очень тонкая мембрана с огромным количеством пор различных размеров. Эти элементы способны обеспечивать максимальный уровень очистки. Кроме этого, после того как вода прошла через мембранные фильтры, она не меняет свой состав. В ней остаются и соли, и важные для человека микроэлементы.

В процессе фильтрации с мембранами вода имеет высокий уровень очистки, а также является полноценной, насыщенной всеми необходимыми минералами.

В этих и подобных системах с применением мембран работает тангенциальный принцип движения жидкости около мембраны. Вода попадает в фильтр через один канал, а уходит через два. Из этого следует, что вода скапливается на двух сторонах мембраны.

Эффективность работы данных фильтров в целом зависит от того, какую площадь и толщину имеет та или иная мембрана. Также существенно влияет на производительность давление воды и ее температура.

Походные фильтры: принцип работы

Для любителей походов существуют популярные элементы Nerox, принцип работы которых существенно отличается от стационарных установок. Так, в емкость, где содержится грязная вода, укладывают мембранные фильтры. Чистая вода будет выводиться в другую емкость посредством специального канала.

Эти фильтры достаточно эффективные и позволяют максимально очистить жидкость. Но у них есть один серьезный недостаток. Необходимо периодически очищать мембрану от осадка. Производители утверждают, что очищать систему следует вручную.

Как и чем обрабатывать мембрану

Если осадок неорганический, то его проще удалить средствами, в составе которых есть кислота. Органические вещества, их соединения, биомасса легко вымывается растворами на основе щелочей. Не стоит для очистки использовать азотную и серную кислоту.

Преимущества и недостатки

Среди достоинств, которыми обладает данная система фильтрации воды, выделяют простоту, удобство эксплуатации и обслуживания мембраны. Кроме того, жидкость после всех ступеней очистки очень чистая, но при этом в ней сохраняется солевой состав. Мембрана способна удалить даже мельчайшие примеси. Большинство систем имеют достаточно компактные размеры. Некоторые модели могут успешно использоваться в полевых условиях, а также в качестве систем очистки для сточных вод. Недостатки – высокая цена. Кроме того, отмечают, что при всей эффективности работы, скорость этого процесса невероятна низкая. Потребуется монтаж накопительных баков.

Виды систем по конструкции

Итак, если говорить о конструкции, то различают несколько типов мембранных фильтров. Это модели, в основе которых лежит единственное вещество, без подложек. Также существуют мембраны на тканевой основе или из различных пористых материалов. Это элементы армированного типа. Еще производят изделия из сырья с крупными порами.

Фильтры обратного осмоса

Обратноосмотическая мембрана дискового типа в большинстве случаев представляет собой тонкие элементы на основе композитных материалов. Каждый слой такого фильтра выполнен из самых разных соединений.

Трубчатые

Системы данного типа изготовлены из пористых материалов. Это может быть пластик, керамика, металл либо металлокерамика. Что касается размеров, то по диаметру такая мембрана в разных моделях может быть до нескольких сантиметров.

Кроме этого, можно выделить асимметричную и симметричную трубчатую мембрану. У первых густота пор на всем объеме одинаковая. Во втором случае одна из поверхностей может быть изготовлена из более плотного материала. Это рабочий слой, который сообщает о степени очистки. Крупнопористые мембраны только пропускают очищенную воду.

Рулонные фильтры

Это такая система, где мембрана устанавливается на дренажный шланг. Когда начинается подача воды, жидкость движется спирально. После этого весь объем ее скапливается в специальном шланге и выводится со второго его конца.

Конструкция отличается удобной формой, а рабочая часть – ультратонкая. Это гарантия высокой производительности. Также в данном случае значительно снижен риск загрязнения. Эти решения можно использовать для самых разных целей, в том числе и для фильтрации сточных вод.

Половолоконные

Также можно выделить половолоконные мембранные фильтры. Они имеют форму трубочек. Некоторое количество умещается в фильтровальном устройстве. В итоге – решение, где рабочая поверхность существенно увеличена, что самым лучшим образом отражается на производительности.

Недостаток – практически отсутствующий контроль потоков вдоль волокон фильтра.

Эти модели часто засоряются. Из-за этой особенности их не стоит использовать для очистки сточных вод.

Производители устанавливают различные цены на оборудование. В большинстве случаев стоимость зависит от производительности и степени очистки. Рассмотрим наиболее популярные модели от разных производителей и их цену.

Nerox – 1350 рублей

Эти изделия подойдут для фильтрации сточных вод. Фильтр осмос позволяет сохранить солевой баланс. Изделие отличается легкостью и компактностью. Данная модель может использоваться как стационарно, так и на природе. Для того чтобы система работала исправно, необходимо периодически очищать мембрану.

"Аква-эксперт" – 1450 рублей

Данная модель предназначена для работы с водой любого качества. Также можно применять фильтр к сточным водам. Как заявляет производитель, мембрана позволяет восстановить структуру жидкости. Систему очень просто использовать и очищать при необходимости.

Система имеет особенную конструкцию. Так, модель состоит из коллектора и сменного картриджа. В отличие от традиционных систем очистки на обратном осмосе, данный фильтр гораздо проще в обслуживании и эксплуатации.

Читайте также: