Про обратный осмос

ОБРАТНЫЙ ОСМОС.
Очистка и опреснение воды обратным осмосом, которые получают все большее
распространение в промышленной технологии и быту, являются баромембраннымы
процессами извлечения примесей из воды. Ниже, в табл.3, приведены границы
применения баромембранных процессов для извлечения из воды примесей различных
линейных размеров. Для осуществления обратного осмоса давление должно превышать
обратноосмотическое давление, оказываемое чистой водой через полупроницаемую
мембрану (перегородку) на раствор воды, содержащий растворенные соли и примеси.
Например, для соленой морской воды, содержащей 3,5 % солей, осмотическое давление
через мембрану составляет 25 атм. Если к морской воде приложить давление 26 атм, то с
противоположной стороны мембраны появится чистая вода без растворенных солей, а
морская вода, к которой было приложено избыточное давление, станет еще более соленой.
Для продавливания через мембрану очередной порции чистой воды потребуется еще
большее давление, например, 27 атм, а концентрация растворенных солей и примесей
будет продолжать увеличиваться. Наконец наступит момент, когда вместо морской воды
по одну сторону от мембраны сосредоточится солевой концентрат (крепкий рассол) и для
дальнейшего получения из него чистой воды потребуется чрезмерно большое давление,
например 80 атм. Будет целесообразнее заранее удалить концентрат и начать очистки из
новой порции морской воды. В современном непрерывном процессе опреснения морской
воды методом обратного осмоса получение чистой воды и сброс концентрата
синхронизованы так, что с обратноосмотической установки постоянно отводятся два
потока - очищенная вода (пермеат) и концентрат.
Таблица. 3
Характеристика баромембранных процессов
Наименование
баромембранного
процесса
ия
Линейные
размеры
отделяемых из
воды объектов,
мкм (мм)
Рабоч
ее
давление,
МПа (атм)
0,02-10
(0,00002-0.01)
0,1-1
(1-10)
Все микроорганизмы,
высокомолекулярные
органические вещества
0,001 - 0,02
(0,000001 0,00002)
0,2-1
(2-10)
Ионы и молекулы
неорганических и
низкомолекулярных
органических веществ
0,00010,001
(0,00000010,000001)
1,5 -8
(15 - 80)
Отделяемые из воды
объекты
Кристаллы осадков,
Микрофильтрац коллоидные частицы,
бактерии, некоторые
вирусы
Ультрафильтра
ция
Обратный
осмос
(нанофильтрация)
Кроме рабочего давления определяющее значение для процесса обратного осмоса
имеет качество мембраны. Известны различные виды мембран, но в промышленности
распространены пористые полиамидные тонкопленочные и композитные мембраны с
анизотропной структурой. Пористые мембраны имеют чрезвычайно тонкий
поверхностный и тонкопористый по структуре активный (селективный) слой толщиной
0,00025 - 0,00050 мм с размерами пор такого же порядка. Этот слой представляет
селективный барьер для ионов и молекул неорганических и низкомолекулярных
органических веществ. Растворенные в воде примеси отделяются именно этим слоем.
Крупнопористый слой толщиной 0,1 - 0,2 мм, находящийся под активным слоем, является
подложкой, повышающей механическую прочность мембраны. По внешнему виду
мембраны изготавливают листовыми, свернутыми в рулон, трубчатыми, а также в виде
полых волокон с диаметром канала 0,02 - 0,1 мм и толщиной стенки 0,01 - 0,05 мм. Иногда
активный слой наносят непосредственно на пористую подложку необходимой
конфигурации (так называемые композитные или комбинированные мембраны). Такие
мембраны обладают большой проницаемостью при низких давлениях поступающей воды.
Механизм задержки ионов солей и молекул, растворенных в воде примесей, не
соответствует представлению о просеивании через поры активного слоя молекул воды и
задержке порами этого слоя более крупных по размерам ионов в гидратированном
состоянии или молекул органических и неорганических веществ. В настоящее время
принята капиллярная модель течения воды через поры активного слоя, согласно которой
на материале активного слоя в результате отрицательной адсорбции ионов сохраняется
равномерная микропленка чистой воды. Если размеры пор активного слоя не превышают
удвоенной толщины микропленки воды, через эти поры под давлением может проходить
только чистая вода. Селективность мембран (% задержанных мембраной примесей)
объясняется особыми свойствами воды в сверхтонких капиллярах активного слоя
мембраны. Эти свойства связаны с потерей способности воды растворять другие
вещества, например поваренную соль. Капиллярная модель мембраны хорошо объясняет
снижение ее селективности с увеличением концентрации в исходной воде солей и другие
явления.
Благодаря особым свойствам новых полиамидных мембран, чрезвычайно тонкому
активному слою, его высокой пористости, малому размеру пор и большой удельной
поверхности, достигающей 10000 -30000 м2 на 1 м2 геометрической площади, удается
достичь селективности мембраны по примесям 95-99% при давлениях ниже
обратноосмотического. При продавливании воды через ничтожно малые по размерам
поры активного слоя мембраны, полностью разрушается ближний тетраэдрический
порядок молекулярной структуры природной воды, поскольку размеры ближнего порядка
значительно превышают размеры пор активного слоя. В этом смысле, а также учитывая
эффект удаления необходимых для человека растворенных веществ и микроэлементов,
вода после обратноосмотической установки по минеральному составу мало отличается от
дистиллированной воды и является «мертвой». Как известно, дистиллированная вода
(даже без учета ее обогащения при перегонке примесями легколетучих органических
веществ) всегда считалась вредной для организма человека. Таким образом,
обратноосмотическая обработка воды, наряду с почти полной очисткой от токсичных
примесей, сопровождается ее денатурацией и резким уменьшением содержания полезных
для человека минеральных компонентов и микроэлементов. Некоторые санитарные
аспекты употребления человеком воды, очищенной обратным осмосом, приведены в
Приложении 1.
Срок эксплуатации современных мембран составляет в среднем 3-5 лет, после чего
мембрана подлежит замене. Для обеспечения указанного срока работы мембран, к воде,
поступающей на обратноосмотическую установку, предъявляются следующие типичные
требования:
- жесткость - менее 0,2 мг-экв/л,
- осадки, содержащие железо, марганец - менее 0,1 мг/л,
- окисляемость воды - менее 4 мг O2/л,
-температура - 10 - 25 град С,
- давление воды - более 0,2 МПа.
-отсутствие в воде активного хлора, озона и других окислителей.
Выполнение этих требований возможно лишь после полноценной предварительной
водоочистки, предусматривающей, в частности, стадии фильтрации через слой
активированного угля и Na-катионита.
 Приложение 1. Отдаленные последствия, возможные при употреблении воды,
очищенной методом обратного осмоса.
Общеизвестна вредность дистиллированной воды для питья и приготовления пищи.
Длительное использование человеком воды после обратного осмоса вследствие глубокой
деминерализации воды, делающей ее аналогом дистиллированной воды, также вредно,
поскольку приводит к дефициту в организме кальция, калия, фтора, йода,
микроэлементов. В результате могут развиваться остеопороз костей, кариес зубов. Вода
после очистки методом обратного осмоса противопоказана детям и молодым людям в
возрасте до 20 лет, а также женщинам после 40 лет.
Предположение, что для усвоения организмом человека всех необходимых элементов и
микроэлементов достаточно, чтобы они содержались только в пище, за счет чего и
компенсируется их отсутствие в питьевой воде, спорно. В действительности существует
конкуренция с одной стороны процессов усвоения необходимых минералов из пищи, а с
другой стороны вымывания из организма этих минералов, в частности, кальция и
микроэлементов, практически, деминерализованной водой (дистиллированной либо
обратноосмотической). Известно, что и при полноценном питании человека природные
лечебные воды вымывают, в частности из суставов и почек, соли кальция. Кроме того, по
данным из зарубежных источников установлена необходимость в питьевой воде полного
спектра микроэлементов, играющих, как оказалось, роль коферментов. Их отсутствие в
нужном количестве и соотношении, например вследствие очистки воды методом
обратного осмоса, ослабляет активность ферментной системы человека и способствует
развитию ряда патологий, в том числе диабета, заболеваний щитовидной железы, болезни
Альцгеймера и др.
Как известно, минеральный состав водопроводной воды Киева весьма благоприятен
для организма человека. При условия надежной очистки водопроводной воды от
токсичных примесей по изложенным выше причинам излишне и вредно использовать
обратноосмотические бытовые устройства очистки воды.
НТЦ “ЭККОМ”