Фильтры по принципу обратного осмоса
Добрый день.
У меня дома установлен фильтр для воды фирмы Zepter. Однако я уже всерьез сомневаюсь в его пользе для здоровья. Из нескольких источников получила информацию о том, что путем обратного осмоса, используемого в фильтрах Цептер, получается практически дистиллированная вода, которая непригодна для здоровья человека, поскольку вымывает из организма необходимые минеральные вещества (тот же кальций, например)!
Уважаемый Олег Викторович, какова Ваша точка зрения по этому вопросу? Для нас это крайне важно, мы всей семьей пьем эту воду, даем ее 4-хмесячному сыну!
А также посоветуйте, пожалуйста, какие методы приготовления питьевой воды в домашних условиях вы бы порекомендовали? Использование шунгита, серебра, кварца? Замораживание воды? Использование кораллового кальция для обогащения воды минералами? Покупать бутилированную воду не очень хочется, потому как сомневаемся в безопасности пластиковой тары, в которую эта вода разлита.
Спасибо за Ваши комментарии!
Отвечает к.х.н., доц. О.В. Мосин
Здравствуйте!
Отвечает к.х.н., доц. О.В. МосинФильтры, работающие по принципу обратного осмоса очень популярны и получают все большую признательность в промышленном использовании и в бытовых целях. В таких фильтрах имеется специальная полупроницаемая обратноосмотическая мембрана, а движение воды через нее происходит из более концентрированного раствора в направление менее концентрированного.
Процесс обратного осмоса, как способ очистки воды, используется с начала 60-х годов. Первоначально он применялся для опреснения морской воды. Сегодня по принципу обратного осмоса в мире производятся сотни тысяч тонн питьевой воды в сутки.
Совершенствование технологии сделало возможным применение обратноосмотических систем в домашних условиях. На настоящий момент в мире уже установлены тысячи таких систем. Получаемая обратным осмосом вода имеет уникальную степень очистки, поскольку очистка воды происходит на уровне молекул и ионов, в результате происходит почти полное удаление солей из воды. В процессе обратного осмоса с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону.
Фильтры на основе обратного осмоса удаляют из воды ионы Na+, Са2+, Cl-, Fe2+, Fe3+, SO42-, NO3- тяжелые металлы, инсектициды, мышьяк и многие другие примеси. Молекулярное сито
, которое представляют собой обратноосмотические мембраны, задерживает практически все примесные элементы, содержащиеся в воде, независимо от их природы, что оберегает потребителя воды от неприятных сюрпризов, связанных с неточным или неполным анализом исходной воды, особенно воды из индивидуальных скважин. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.
Основной элемент обратноосмотических фильтров – оратноосмотическая (ОО) мембрана с размером пор 0,001–0,0001 мкм, задерживающая большую часть растворенных в воде неорганических солей и органических веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность), но пропускающая молекулы воды, растворенные газы и некоторые одновалентные ионы. Максимальное давление в процессе обратного осмоса составляет 6-10 МПа и определяется техническими параметрами обратноосмотической мембраны. Поскольку очистка воды происходит на уровне молекул и ионов, это существенно уменьшает общее солесодержание в пермеате. ОО-мембрана действует как барьер для ионов растворенных солей и органических молекул с молекулярной массой более 100 Да, в то время как небольшие молекулы воды свободно проходят через мембрану с потоком пермеата. В среднем ОО-мембраны задерживают 97–99 % всех растворенных в воде веществ, включая катионы металлов – Са2+, Fe2+, Fe3+, Al3+ и анионы SO42-, HCO3-, Cl-. В результате на выходе удается получить почти не содержащую солей жесткости (снижение в 10–15 раз) умягченную воду. Качество пермеата сопоставимо с качеством обессоленной воды, полученной по традиционной схеме Н+- ОН--ионирования, а по некоторым параметрам (перманганатная окисляемость, содержание железа и др.) превосходит эти показатели.
Наиболее часто в обратноосмотических фильтрах применяется полупроницаемая трековая мембрана из лавсана (полиэтилентерефталата) или поликарбоната. Также используются полимерные материалы (полиэтилентерефталат, поликарбонат, полиамид, ацетат целлюлозы). По структуре трековая мембрана представляет собой тонкую композитную пленку полимера неравномерной плотности толщиной от 10 до 25 мкм в виде полых волокон или рулонов, в которой за счет бомбардировки ускоренными на циклотроне тяжелыми атомами криптона (118Kr) создаются сквозные цилиндрические поры с диаметром 0,05–2,0 нм. Размеры пор и их пространственное распределение регулируют путем выбора режима химической обработки и атомного номера бомбардирующих частиц, а также изменением их энергии и угла падения на поверхность полимерной пленки. Она формируется из двух соединенных между собой слоев. Наружный очень плотный барьерный слой толщиной около 10-5 см, участвующий в процессе активированной диффузии, расположен на менее плотном пористом слое – подложке, служащей для фильтрации и укрепления активного слоя мембраны, толщина которой 0,005 см. Затем мембраны укладываются в рулонные элементы, волокна или диски.
Рис. 1. Трековая мембрана из лавсана в электронном микроскопе: а – структура мембраны с порами; б – скол мембраны.
В зависимости от типа используемой ОО-мембраны (ацетатцеллюлозная тонкопленочная композитная с разделительным слоем из полиамида) степень очистки воды составляет для большинства неорганических элементов – 97–99,5 %. Допускаемое содержание растворенных минеральных веществ в пермеате – 0,01–0,001 мг/л. Органические вещества с молекулярным весом более 100–200 Да удаляются полностью; а с меньшим – проникают через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий по сравнению с размерами пор мембраны исключает вероятность их фильтрации через ОО-мембрану, что свидетельствует о высокой санитарной и технологической надежности этого метода по сравнению с другими методами обеззараживания воды (хлорирование, озонирование, обработка ультрафиолетом и т.п.).
Конструктивное исполнение обратноосмотических фильтров определяется составом исходной воды, уровнем общего солесодержания и количеством мембранных элементов необходимых для получения требуемой производительности. Обратноосмотическая установка состоит из патронного или мультипатронного фильтра тонкой очистки (тонкость фильтрации 5 мкм) диск-трубчатой или диск-шаровой конструкции; опорной рамы; насоса высокого давления; средств автоматики и регулирующих элементов; КИП; пульта управления; системы промывки мембранных элементов. По конструктивному исполнению обратноосмотические установки подразделяются на три группы – установки малой, высокой и средней производительности. В установках малой производительности (от 0,1 до 5 м3/час) в одном напорном корпусе установлены один или несколько мембранных элементов. Компоновка установок может быть вертикальной, в случае использования одного мембранного элемента или горизонтальной, когда используется несколько элементов. В установках средней производительности несколько мембранных элементов установлены в два, параллельно подключенные напорные корпуса. Установки этой группы способны работать на водах с более высоким солесодержанием, включая морскую воду. Компоновка – горизонтальная, количество корпусов в мембранной группе может быть кратным 2. В установках высокой производительности концентрат с основной группы подается на дополнительную группу мембран, чем достигается высокий процент очистки. Это позволяет доводить отношение пермеата к концентрату до 75%, что уменьшает общее энергопотребление установки и стоимость очищенной воды. Однако необходимо учитывать, что дополнительная группа мембранных элементов работает в более тяжелых условиях, чем основная, а это вынуждает принимать дополнительные меры по восстановлению или промывке мембран.
Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов: давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы системы обратного осмоса. Степень очистки воды в таких фильтрах составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Неорганические вещества также очень хорошо отделяются мембраной обратного осмоса. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану обратного осмоса. Однако производители утверждают, что большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану. В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса получается вода высокой степени очистки от примесей.
Большинство фильтров на основе обратного осмоса, используемых в жилых помещениях, комплектуются композитными тонкопленочными мембранами, способными задерживать от 95 до 99% всех растворенных веществ. Эти мембраны могут работать в широком диапазоне рН и температуры, а также при высоких концентрациях растворенных в воде примесей.
Наиболее прогрессивными системами подготовки питьевой воды в настоящее время являются обратноосмотические системы, дающие воду на выходе по степени очистке близкую к дистиллированной. Однако, в отличие от дистиллированной, она обладает прекрасными вкусовыми качествами, так как в ней сохранены растворенные газы.
Сегодня на российском рынке представлены разнообразные обратноосмотические установки для промышленного и бытового использования мембранно-сорбционного класса. Они состоят из мембранного блока и одного-двух блоков (в зависимости от производительности и ресурса) дополнительной очистки. Кроме того, уже очищенная и стабилизированная по солевому составу питьевая вода проходит многократное осветление на специальных волокнах и сорбентах. Также выпускаются и компактные обратноосмотические фильтры, предназначенные для очистки воды в походных или экстремальных условиях. Их основное достоинство - универсальность и компактность, их всегда можно взять с собой и иметь возможность воспользоваться фильтром в любой момент. Это телескопические трубки по форме и размерам с обычную авторучку. Несмотря на миниатюрность, подобные аппараты способны надежно очистить 10 л воды от бактерий, вирусов, хлора, фенола и токсичных металлов.
Обратноосмотические фильтры получают все большую популярность в бытовом использовании благодаря надежности, компактности, удобству в эксплуатации и гарантировано высокому качеству получаемой воды. Многие потребители утверждают, что только благодаря обратному осмосу узнали настоящий цвет чистой воды.
Но, несмотря на свои достоинства, осмотические фильтры нравятся не всем. Главный аргумент: "Что хорошего, когда вода идеально чистая? Ведь в ней нет микроэлементов". При длительном употреблении такая вода вымывает из организма необходимые соли, изменяя кислотно-основной баланс. Известно, что организм человека получает около 70% кальция и других макро и микроэлементов вместе с водой. Отвечая на этот вопрос, одни производители обратноосмотических фильтров говорят о том, что необходимые микроэлементы человек получает не из воды, а вместе с продуктами питания, ведь, чтобы удовлетворить ежедневную потребность, например, в калии, нужно выпить 150 л воды, а в фосфоре - 1000 л; другие разрабатывают специальные минерализаторы, чтобы вода после очистки обратноосмотическим фильтром становилась не только чистой, но и насыщенной полноценными микро- и макроэлементами. Такие установки имеют большой ресурс (4000 - 15000 л) и высокую скорость фильтрации (1,5-3 л/мин). Но имеются и случаи, когда применение обратноосмотических фильтров необходимо – при удалении из воды солей жесткости, тяжелых металлов, хлорорганических загрязнителей, при осветлении и умягчении воды. Производитель обратноосмотических фильтров Zepter – надежный производитель, выпускающий системы многоступенчатой очистки воды, включая обратный осмос.
Конечно, вода после фильтрации на обратноосмотической установке вода приближается по степени очистки и качеству к дистиллированной воде. Такая вода обеднена полезными микро- и макроэлементами. Детям рекомендуется употреблять такую воду при условии, что они получают питание с достаточным количеством минеральных веществ. Поэтому целесообразно добавлять в такую воду специальные разработанные минерализаторы – комплекс необходимых микро- и макроэлементов. А еще лучше добавлять в такую воду натуральные минерализаторы – порошок кораллового кальция и природные минералы – шунгит и цеолит. Эти минералы насыщают (кондиционируют) воду необходимыми микро- и макроэлементами до физиологически оптимальных концентраций. Кроме этого, вода, пропущенная через шунгит, обладает общим оздоравливающим воздействием на организм, уменьшает раздражения кожи, зуд, сыпи, эффективна при вегето-сосудистой дистонии, при сахарном диабете, заболеваниях желудочно-кишечного тракта, камнях в почках и других заболеваниях. Подробную информацию о том, как использовать шунгит для настойки на нем воды, читайте на нашем сайте.
К.х.н., доц. О.В. Мосин
Здравтсвуйте! Подскажите, как влияют трековые мембранные фильтры и фильтры на основе механической и сорбционной фильтрации на структуру воды.