Принципы работы осмотических мембран 


Механизмом работы осмотических фильтров считается процесс обратного осмоса. При прямом осмоса вода, разделенная на две части пермселективной осмотической мембраной с разной концентрацией растворенных веществ, начнет сквозь осмотическую мембрану переходить на сторону с большей концентрацией растворенных веществ. Осмотическим давлением называется разница давлений между двумя разделенными осмотической мембраной частями воды в состоянии равновесия. Для предотвращения перехода жидкости на сторону с большей концентрацией необходимо приложить давление, равное осмотическому, с той стороны осмотической мембраны, где находится жидкость с большей концентрацией растворенных веществ.

Для обратного же процесса — то есть для обратного осмоса: перехода жидкости на сторону с меньшей концентрацией — в осмотических фильтрах искусственно создается давление, превышающее осмотическое давление, и таким образом производится очистка воды от растворенных в ней веществ.  Осмотические мембраны 

Сегодня осмотические фильтры используются в установках очистки воды для чистки от ионов растворенных солей, небольшой части неионных молекул и малой части растворенных газов. При работе осмотического фильтра допускается наличие в очищенной воде не более 5% общего количества одновалентных ионов и не более 1% двух и более валентных ионов растворенных солей. Осмотические фильтры позволяют также удалить из воды большую часть нерастворимых примесей, в числе которых такие потенциально опасные микроорганизм, как бактерии и вирусы. Таким образом осмотические фильтры представляют собой один из наиболее надежных методов обессоливания и глубокой очистки воды для технологических и реже для бытовых нужд.  

Осмотические фильтры прежде всего разделяются на несколько категорий в зависимости от степени очистки воды. На степень очистки воды в осмотических фильтрах прежде всего влияют не только качества и свойства самой осмотической мембраны, но и осмотическое давление, которое может колебаться в весьма широких диапазонах, обусловленных не только объемами воды, но и количеством растворенных в ней загрязнителей. Осмотическое давление также обуславливает эксплуатационную стоимость осмотических фильтров и их производительность, которая напрямую зависит от прилагаемого в фильтре к воде давления.

 Достигнуть частичного обессоливания воды можно при использовании мембранных нанофильтрационных фильтров , удалив соли жесткости вместе с двухзарядными анионами и частично – однозарядные катионы натрия и калия и анионы хлора. Более глубокое обессоливание обеспечивает низконапорный обратный осмос. Максимальная селективность по всем компонентам обеспечивается мембранами обратного осмоса, работающими при высоком давлении. Суммарная степень обессоливания зависит от катионного и анионного состава воды и ориентировочно составляет: для нанофильтрации – 50–70%, для низконапорного обратного осмоса – 80–95%, для высоконапорного обратного осмоса – 98–99%.

   Принципы работы осмотических мембран 

Совершенно особую категорию мембранных фильтров представляют собой осмотические фильтры, в которых вместо обычных осмотических мембран используются нанофильтрационные мембраны. Если осмотические мембраны применяются в основном в промышленности для подготовки технологической воды, которая должна обладать кристальной чистотой и представлять собой полностью деминерализованную и опресненную воду, то осмотические фильтры с нанофильтрационными мембранами используются в основном в бытовых системах водоочистки для очистки питьевой воды, которая должна содержать определенный уровень минеральных солей, необходимых для человеческого организма.

Нанофильтрационные мембраны осмотических фильтров характеризуются прежде всего более высоким пропусканием различных минеральных солей в отличии от осмотических мембран. Осмотические фильтры нанофильтрации пропускают от 10 до 20 процентов одновалентных растворенных солей и до 10 процентов двухвалентных солей, что существенно снижает качество очистки воды, делая ее пригодной для использования в пищевой промышленности и бытовых целях.

Основной областью применения нанофильтрационных осмотических фильтров является частичное обессоливание с умягчением воды в пределах нормы, а также очистка воды от различных органических загрязнителей. Также нанофильтрационные осмотические фильтры справляются с тонким осветлением воды, удаляя из нее взвешенные частицы размером до 0,001 мкм, очисткой воды от большинства пестицидов и производят обесцвечивание воды.

Осмотические фильтры нанофильтрации также выгодно отличаются от классических осмотических фильтров меньшим потреблением электроэнергии, что немаловажно для бытовых систем водоочистки. Это достигается за счет уменьшения обратноосмотического давления, необходимого для полноценной работы осмотического фильтра, что обусловлено большей пропускаемости одновалентных минеральных солей.

Осмотический фильтр состоит из нескольких основных элементов, которые обеспечивают эффективную работу локального очистного осмотического сооружения, выполняя различные функции. Среди основных блоков осмотического фильтра можно назвать:


Насос высокого давления.
Основной функцией насоса высокого давления осмотического фильтра является нагнетание необходимого обратноосмотического давления, которое служит залогом эффективной очистки воды в осмотическом фильтре.

Рабочий модуль.
Под рабочим модулем осмотического фильтра обычно подразумевают нанофильтрационную или осмотическую мембрану, которая и производит основную часть очистки воды. Рабочий модуль осмотического фильтра может включать в себя как одну, так и несколько мембран.

Вентиль на линии сброса.
Основной функцией вентиля на линии сброса является очистки мембраны от скопившихся на ней загрязнителей, без которой ультрафильтрационная или осмотическая мембрана быстро теряет свою эффективность.