Обратный осмос: вред и польза мембранной очистки водопроводной воды

Иод

В организме человека содержится 25 мг йода. Количество небольшое, но значение этого элемента очень велико, поскольку большая часть йода находится в щитовидной железе, которая играет ведущую роль в организме, регулируя обмен веществ. Поэтому дефицит йода ведет к серьезным сбоям всех его систем. В результате страдает умственное и физическое развитие человека, возникает так называемый эндемический зоб.

Суточная потребность человека в йоде составляет примерно 3 мкг на 1 кг массы. А неорганические соли йода – йодиды – вполне безвредны. Даже если после приема большого количества йодидов концентрация йода в крови повысится в 1000 раз, то уже спустя 24 часа она придет в норму. Выводится йод из организма почками и слюнными железами.

Прежде всего употреблять в пищу дары моря (рыбу, морскую капусту, крабов, креветки и т.д.) — самые богатые йодом продукты, однако при тепловой обработке до 65% содержащегося в продукте йода разрушается. В других же продуктах, таких как молоко, злаковые, фрукты, овощи, мясо, содержание йода зависит от того, в какой конкретной местности выращивались эти растения или паслись коровы. Если там, где почва и вода бедны йодом, то в этих продуктах его тоже окажется слишком мало. Например, если в Крыму в 100 г картофеля содержится до 98,3 мг йода, то в Ленинградской области всего 4,9 мг

Классификация обратноосмотических систем

Все существующие системы классифицируются по таким параметрам, как габариты и производительность, на три категории. В свою очередь, каждая из них, подразделяется по ряду иных показателей.

1. Установки промышленного назначения.

Применяются на предприятиях:

• занимающихся розливом в бутылки питьевой воды и ароматизированных напитков, производимых на её основе;
• в микроэлектронике;
• в фармацевтике и т.п.

В странах, испытывающих проблемы с питьевой водой, обратноосмотические установки, комплектующиеся специальными мембранами с высокой селекцией, и могут применяться для опреснения морской воды.

Промышленные установки нельзя отнести к завершённым изделиям, которые выпускаются в заводской готовности к подключению и применению (смотри категории 2 и 3). Полноценно они реализуют лишь одну ступень очистки, обратноосмотическую, для чего комплектуются:

• несколькими (2 – 96) мембранами промышленного типа;
• насосной станцией высокой производительности;
• комплектом автоматики управления.

Производительность рассматриваемых систем задаётся количеством и размерами мембран.

2. Системы коммерческого назначения.

Они востребованы:

• предприятиями общественного питания;
• медицинскими учреждениями;
• учебными заведениями;
• небольшими производственными предприятиями, которые используют технологии, предусматривающие использование гарантированно чистой воды.

В отличие от систем, упомянутых в третьем пункте (смотри ниже) в их конструкциях существует ряд изменений, основными из которых являются следующие:

• Изделия комплектуются не одной мембраной обратного осмоса, а двумя и более. Как правило, это модели Filmtec, характеризующиеся удвоенной производительностью (1000GPD);
• В комплект таких фильтров не входит, в стандартной комплектации, питьевой кран. Объясняется это тем. Что, чаще всего, подобные фильтры подключаются напрямую к различным устройствам, потребляющим воду:
  • Кофемашины;
  • Автоматы, разливающие питьевую воду;
  • Льдогенераторы и т.п.

Предусмотрена возможность их приобретения и установки (в случае необходимости);

• В данных системах в стандартную комплектацию обязательно входит насос, используемый для повышения давления подаваемой воды, что увеличивает производительность фильтра;
• Накопительная ёмкость не предусмотрена. По желанию владельца он может приобрести бак нужной ёмкости, и установить его;
• На вводном канале монтируется соединитель, предусматривающей подключение трубки большего диаметра (вместо стандартного размера в ¼” он составляет ⅜”), что позволяет обеспечить увеличенный поток воды.

3. Системы бытового назначения.

Фильтр для воды с краном (бытовые модели) устанавливаются под мойкой на кухне. Если места там недостаточно, бак выносится в соседнюю тумбу мебельного гарнитура. При необходимости, туда (либо в санузел) может быть перенесён  весь фильтр в сборе. При необходимости потребуется просто докупить трубки соединительные.

Установка изделий упомянуто назначения осуществляется по следующему алгоритму:

• На мойку устанавливается кран для питьевой воды из комплекта фильтра. По желанию, его форма, дизайн и цвет могут быть подобраны в ближайшем специализированном магазине. Это позволит органично вписать кран в имеющийся интерьер кухни;
• Возможен вариант покупки крана комбинированного, представляющего собой обычный кухонный смеситель с дополнительно встроенным каналом подачи отфильтрованной воды.

Данный вариант имеет важное преимущество. Установить его можно, не просверливая в мойке дополнительного отверстия

Краны подобных конструкций также можно подобрать по любым, интересующим покупателя, характеристикам.

Бытовые фильтры рассматриваемой категории подразделяются на 2 типа. Какой лучше, следует учитывать, исходя из решаемых задач:

• Классические. Изготавливаются на базе картриджей и колб, изготовленных по американскому стандарту Slim Line 10”, имеющему статус единого общемирового норматива. Такие модели выпускаются на территории многих государств;
• Компактные. Изготавливаются на основе картриджей корпусных, для которых колбы не нужны. Подобное техническое решение позволило уменьшить их геометрические размеры. Ряд ведущих изготовителей аналогичной продукции производят её с картриджами собственных размеров. О какой-либо совместимости комплектующих речи не идёт. Подобное решение продиктовано стремлением монополизировать рынок. Параллельно существуют общемировые стандарты (например, Inline). С учётом требований последнего норматива изготавливаются все модели минерализаторов и постфильтров (в первую очередь, для систем классических типов).

Сравнение с другими фильтрами

Чем же фильтры обратного осмоса отличаются от более простых устройств, которые включают тройные фильтры и фильтры-кувшины?

Тройной фильтр представляет собой конструкцию из трех колб, внутри которых находятся картриджи, обеспечивающие три ступени очистки воды:

1. полипропиленовый картридж удаляет механические примеси более 5 мкм в виде песка, ржавчины и ила;
2. картридж, заполненный комплексным фильтрующим материалом, который обеспечивает удаление тяжелых металлов, солей жесткости, токсических органических веществ, пестицидов;
3. картридж карбон-блок из спрессованного активированного угля удаляет из воды хлор и органические примеси.

Преимущества тройного фильтра:

• простая установка;
• отсутствие слива в канализацию;
• невысокая стоимость.

К недостаткам такого фильтра можно отнести низкую в сравнении с обратным осмосом степень очистки (фильтр не удалит всех загрязнителей, часть минеральных и микробиологических загрязнений останутся в воде). Воду после такого фильтра следует кипятить.

Кувшинный фильтр

В фильтре кувшинного типа вода проходит очистку на картридже смешанного состава.

Преимуществами такого фильтра являются низкая стоимость, отсутствие необходимости подключения к трубопроводу, простота эксплуатации.

К недостаткам такого фильтра можно отнести ограниченную степень очистки воды (он не удалит вирусы и часть минеральных загрязнений), низкую производительность, необходимость частой замены картриджей.

Воду после такого фильтра следует кипятить.

Мы разобрались, что представляет собой бытовой фильтр обратного осмоса, какую пользу или вред они приносит, а также с конструктивными особенностями, преимуществами и недостатками таких обратноосмотических фильтров, провели их сравнение с существующими на рынке фильтрами для питьевой воды. Надеемся, что наш материал будет вам полезен.

Работа установки обратного осмоса

Процесс осмоса основан на свойстве воды выравнивать уровень содержания примесей в растворах разделенных мембраной. Отверстия в этой мембране настолько малы, что проходить через них могут только молекулы воды.

Если в одной из частей такого гипотетического сосуда увеличить концентрацию примесей, вода начнет перетекать туда до тех пор, пока плотность жидкости в обеих частях сосуда не выровняется.

Обратный осмос дает прямо противоположный результат. В этом случае мембрану используют не для выравнивания плотности жидкости, а для того, чтобы с одной ее стороны собрать чистую воду, а с другой – раствор, максимально насыщенный примесями. Именно поэтому такой процесс называют обратным осмосом.

Все эти химические особенности мало интересны покупателям, особенно тем, кто не слишком хорошо разбирается в науке. Им достаточно понимать, что центром системы обратного осмоса является специальная мембрана, поры которой настолько малы, что не пропускают ничего, что превышает размеры молекулы воды, а это значительная часть загрязнений, содержащихся в водопроводной воде.

Увы, молекула воды – не самая маленькая на земле, например, молекулы хлора значительно меньше, поэтому они также могут просачиваться через мембрану. Кроме того, контакт с крупными взвесями этой мембране противопоказан. Ее мелкие поры при таком воздействии быстро засорятся, и этот элемент придется сразу же заменить.

На этой схеме наглядно изображены пять ступеней очистки воды с помощью системы обратного осмоса: предварительная очистка через три фильтра, мембрана и доочистка

Чтобы этого не произошло, в систему обратного осмоса включают еще три дополнительных фильтра, с помощью которых вода проходит предварительную подготовку. Мембрана разделяет частично очищенную воду на две неравные части. Примерно треть поступившего объема представляет собой чистую воду, которая затем поступает в накопительный бак.

Еще две треть объема воды – это часть, в которой сконцентрированы загрязнения. Такой концентрат сливается в канализацию. Между баком и краном обычно имеется небольшой контейнер. Здесь устанавливают картридж, который предназначен для повышения качества уже очищенной воды, например, для насыщения ее полезными минералами.

Схематически принцип действия обратного осмоса можно описать так:

1. Вода поступает из водопроводной системы на фильтры предварительной очистки.
2. Затем жидкость проходит процедуру обратного осмоса.
3. Очищенная вода поступает в накопительный бак.
4. Концентрат, содержащий отфильтрованные загрязнения, перемещается в канализацию.
5. Чистая вода из накопительного бака поступает на кран для чистой воды непосредственно или через дополнительные устройства.

Таким образом, система обратного осмоса представляет собой набор устройств, которые обеспечивают возможность получить питьевую воду с высокой степенью очистки. До недавнего времени такие системы использовались, главным образом, в промышленности, на предприятиях общественного питания в оздоровительных учреждениях и т.п.

Эта схема демонстрирует разделение потока воды, очищенной с помощью системы обратного осмоса, на два потока: чистую воду и концентрат, который перемещается в канализацию

Но из-за растущих требований к качеству водопроводной воды в последние годы популярность приобретают системы обратного осмоса, предназначенные для использования в быту. Они различаются по комплектации, производительности, размерам накопительной емкости и т.п. Фильтры и мембрану нужно периодически заменять.

Как определить, что мембрана нуждается в замене? По мере эксплуатации ее поры забиваются, и наступает момент, когда вода просто не проходит в накопительный бак. Такую мембрану придется заменить в любом случае. Но специалисты рекомендуют выполнять замену значительно раньше.

Система обратного осмоса состоит из накопительного бака, комплекта из трех фильтров предварительной очистки, мембраны и постфильтра для доочистки и обогащения воды

Для определения качества воды, очищенной с помощью системы обратного осмоса, используют электронный прибор – TDS-metr. С его помощью определяют уровень содержания солей в воде.

Для водопроводной воды до очистки этот показатель может составлять 150-250 мг/л, а после очистки по технологии обратного осмоса нормой считается солесодержание в пределах 5-20 мг/л. Если количество солей в очищенной воде составляет более 20 мг/л, мембрану рекомендуется заменить.

Желающие подобрать фильтры для воды, применяемые в различных ступенях очистки, много полезной информации найдут в следующей статье.

Лучшие фильтры «Барьер» с обратным осмосом.

Барьер К-ОСМОС

Четырехступенчатая система очистки. Система корпусная с внешним накопительным бачком на 8л. Ресурс 5000л очищенной воды. Гарантийный срок 1 год. От моделей других производителей отличается размещением картриджей в едином закрытом блоке. Это придает узлу дополнительную механическую защиту и эстетичный вид. Обеспечивает качественную очистку и находится в среднем ценовом сегменте. У фильтра хорошая производительность.

• Российский производитель.
• Объем очищенной воды до 200 л/сутки.
• Рабочее давление с большим разбросом.
• Высокое качество очистки.

• Минимальная комплектация.
• Небольшой ресурс картриджей.
• Текут соединения.
• Проигрывает конкурентам по показателю цена/комплектация.

Барьер ПРОФИ ОСМО 100

Реализована пятиступенчатая система очистки. Состоит из двух фильтров механической очистки, картриджа химочистки, мембранного и постфильтра. Комплектация включает кран, соединительные шланги, крепеж, уплотнители. Емкость накопительного бака 12 л. Устанавливается отдельно. Удовлетворяет суточную потребность в питьевой воде семьи из 4-5 человек.

• Простота монтажа.
• Высокая степень очистки.
• Приемлемая скорость очистки до 0,2 л/мин.

• Занимает много места под мойкой.
• Подтекают уплотнители.
• Небольшой ресурс сменных блоков.
• Высокая стоимость картриджей.

Барьер ПРОФИ ОСМО 50 BOOST М

В нем учтены и устранены недостатки более ранних моделей. Пятиступенчатая система снабжена повышающим насосом. Монтаж выполнен на единой платформе. Комплектация стандартная: кран, соединительные трубки, крепеж. Дополнительно комплектуется набором ключей для замены мембраны и фильтра пятой ступени. Для подключения к водопроводу есть шаровой вентиль. Имеется ремкомплект с дополнительными уплотнительными кольцами для первой ступени. Емкость накопительного резервуара 8л.

• Автоматическое управление процессом очистки.
• Возможность укомплектовать систему шестой ступенью.
• Многофункциональный мониторинг.

• Цена комплекта.
• Стоимость сменных фильтров.

Почему нужно очищать воду

Уровень индустриализации и экологической безответственности достиг таких значений, что воду из наземных источников без очистки пить не рекомендуется. Загрязнены не только водоёмы в промышленных городах-миллионерах, но и в поселках.

В городах сточные воды, которые образуются во время работы производств и строительных площадок, содержат загрязняющие вещества в концентрациях, превышающих предельно допустимые (в среднем, в 5-10 раз). В протоколах анализов предприятий, ПДК превышены по железу, никелю, меди, свинцу, ртути, кадмию, нефтепродуктам, взвешенным веществам, алюминию, СПАВ. Все эти вещества токсичны для организма человека и животных.

Тяжелые металлы обладают свойством накапливаться в организме и постепенно нарушать работоспособность всех функций организма. Их опасность заключается в том, что этот процесс протекает долго и бессимптомно, при этом избавиться от таких загрязнителей практически невозможно. Свинец, кадмий, ртуть чрезвычайно канцерогенны, они сильные мутагены, и даже в малых количествах могут вызывать снижение функций работы мозга (особенно опасно для детей).

В сельской местности почвы загрязнены пестицидами, гербицидами, нефтепродуктами и солями тяжелых металлов. Это приводит к засорению подземных источников и воды в скважинах и колодцах.

Пестициды также являются сильными канцерогенами, вызывают генные мутации и обладают общим токсическим действием (затрудняют клеточное дыхание, что приводит к гибели человека).

Для того чтобы воду можно было пить, её необходимо предварительно очистить. Процесс этот очень энергозатратный и требует определённых финансовых вложений, что побуждает специалистов постоянно работать над изобретением новых, в первую очередь ресурсосберегающих, методов очистки.

Правила использования

Итак, мы разобрались, что представляет собой осмос для аквариума, теперь стоит сказать несколько слов о правилах его применения:

Первое и самое важное правило, о котором стоит всегда помнить — это запрет на использование чистого осмоса. Это означает, что нельзя добавлять только очищенную воду в аквариум, перед этим ее обязательно смешивают частично со старой аквариумной

Объясняется это просто — в природе также нет идеальной среды, и, поместив рыб в чистый осмос, вы рискуете убить их.
Не меняйте большой объем воды, ведь резкая смена водных параметров может быть губительна для обитателей аквариума.
Ну и третье правило гласит, что осмос для аквариумных рыб, много поколений живущих в аквариуме, может быть губителен. Дело в том что за много поколений рыбки успели адаптироваться к новым параметрам воды и природные характеристики для них уже неважны.

Но все же есть ряд рыб, которые без осмоса не будут регулярно давать потомство, в частности, это рыбы семейства Цихлид.

Конструкция системы

Основным элементом любой обратноосмотической установки является мембрана, через микроскопические отверстия которой могут пройти практически одни только молекулы Н2О. В конструкцию бытовых систем этого типа входят также:

• 1-2 фильтра первичной очистки;
• накопительный бачок;
• несколько фильтров финишной очистки.

Все элементы конструкции установок обратного осмоса собраны в картриджи. Фильтры первичной очистки необходимы для того, чтобы не пропускать к мембране разного рода крупные механические частицы. Это могут быть, к примеру, кусочки ржавчины, песок, земля и пр. Если такого фильтра в системе предусмотрено не будет, мембрана очень быстро засорится и прекратит выполнять свои функции.

Накопительный бак, как уже можно судить по его названию, служит для сбора очищенной воды, прошедшей через мембрану. Процесс фильтрации через этот основной элемент установки происходит обычно очень медленно. Поэтому наполняться накопительный бак может в течение нескольких часов.

Фильтры финишной очистки предназначены для удаления из воды тех примесей, молекулы которых имеют меньшие размеры, чем молекулы Н2О. Также эти элементы очищают воду и от разного рода микроорганизмов – бактерий и вирусов.

Сравнительный анализ моделей бытовых фильтров, пользующихся повышенным спросом

Лидерами продаж являются обратноосмотические фильтры следующих модельных рядов:

• Аквафор.
• Атолл;
• Барьер;
• Гейзер;
• Новая вода.

Основные технические характеристики изделий приведены ниже в сводной таблице.

ПАРАМЕТРЫ	Aquaphor Morion	Atoll A-560Ep	Barrier PROFI OSMO 100	Gejzer Prestige PM	Novaya Voda Expert Osmos Stream MOD600
Ступеней очистки	4	5	5	6	4
Производительность	0,13 л/мин			0,14 л/мин	1,25 л/мин
Степень очистки	≤ 0,5 мк	≤ 1,0 мк		≤ 5,0 мк	≤ 0,01 мк
Ресурс картриджа		10000 л	5000 л	6000 л	6000 л
Возможность минерализации	+	+	+	+	+
Max давление	6,0 атм	2,8 атм	7,0 атм	8,0 атм	4,2 атм

Часто в паспортных данных указывается информация о том, какова величина TDS, PPM, pH конкретной модели. Далеко не все покупатели знают, что это такое.

• Аббревиатурой «tds» обозначается показатель содержания солей в растворе. В России это значение количества растворённых частиц в мг/л;
• «ррМ» уровень минерализации воды. В русском варианте это показатель содержания частиц солей, растворённых в миллионе частиц воды. 1мг/л=1ppm;
• pH – водородный показатель (число ионов водорода, находящихся в растворе воды). Характеризует баланс кислотно-щелочной.

Принцип работы мембраны обратного осмоса

1.    В зависимости от способа изготовления различают следующие мембраны для фильтров обратного осмоса:

• Полимерные сплавы сухой, мокрой и сухо-мокрой формовки.

• Полиэлектролитные комплексы.

• Изготовленные по принципу выщелачивания полимеров.

• Мембраны, поры которых образованы с использованием ядерных частиц.

2.    В зависимости от принципа действия и особенностей материала мембраны бывают:

• монолитными;

• пористыми.

В отдельную группу выделяют мембраны, изготовленные по принципу асимметрии. У таких изделий поверхностные слои имеют более высокую плотность по сравнению с общей массой. Качественные параметры мембран обратного осмоса классифицируются по следующим критериям:

• показатель проницаемости – объем водного раствора, который пропускает мембрана в определенный промежуток времени;

• разделяющие характеристики;

• удельный показатель производительности;

• устойчивость к воздействию кислот и щелочей (определяет срок службы при опреснении воды по принципу обратного осмоса).

В разрезе устойчивости мембраны к кислой и щелочной средам следует отметить, что к работе в таких условиях совершенно не пригодны образцы из ацетатной целлюлозы. Наиболее надежными являются изделия, выполненные на основе полисульфата и полиамида.

При выборе мембран для фильтров, работающих по принципу обратного осмоса, особое внимание уделяется стабильности их характеристик, которая и определяет надежность работы фильтрационного оборудования.

Изменение характеристик мембран может происходить в результате скачков давления, температурных перепадов либо при критичной закупорке пор компонентами очищаемой воды. Засорение мембраны сопровождается образованием солевого слоя, замедляющего прохождение водного раствора. Кроме того, закупорка мембран может быть вызвана коррозионными процессами. Снижение качественных характеристик мембраны в конечном итоге приводит к выходу из строя фильтра обратного осмоса.

На ионообменные характеристики мембран полупроницаемого вида влияет показатель pH. Он меняет размерные параметры коллоидных частиц, из которых состоит мембрана, путем их растворения или коагуляции. В конечном итоге это замедляет прохождение воды через фильтр, так как высокий уровень pH провоцирует формирование отложений (сульфатно-карбонатных) на поверхности мембраны. По этой причине оборудование, работающее на основе принципа обратного осмоса, редко используется для опреснения морской воды. Оно эффективно для растворов с меньшим содержанием солей. Оборудование обратного осмоса используется только для начальной обработки морской воды, а ее окончательная очистка выполняется фильтрами другого типа.

Читайте материал по теме: Мембранный фильтр – область применения и советы по выбору