Начнем с определения терминологии. Итак, что же такое опреснение морской воды и зачем это нужно? Это процесс, заключающийся в удалении из воды различных солей, дабы ее можно было пить или использовать для решения некоторых технических задач.

В море обычно содержится 3,5% солей, тогда как солевая концентрация в водопроводной воде, например, в США всего лишь 0,05%. Высокая концентрация нелетучих твердых веществ, растворенных в морской воде, исключает возможность ее использования в каких-либо целях.

Способы опреснения морской воды

Актуальные на сегодняшний день способы опреснения морской воды подразделяются на две группы:

1. Без вмешательства в агрегатное состояние воды.
2. Преобразование воды в газообразное или твердое состояние

Химическое опреснение морской воды

В соленую воду добавляют реагенты, которые соединяются с ионами солей, образовывая нерастворимые вещества. Для успешного завершения процесса объем реагентов обычно составляет около 5% от имеющегося объема воды. В качестве реагентов используют ионы и серебра.

Химическое опреснение применяется весьма редко из-за относительной дороговизны реагентов, больших временных затрат и ядовитости солей.

Для электродиализа используются специальные активные диафрагмы. Их изготавливают из пластмассы, катионитовых или анионитовых смол и резиновых наполнителей.

Ванна, наполненная морской водой, ограничивается положительной и отрицательной диафрагмами. Самые главные камеры, предназначенные для опреснения, отделяются от остальных отсеков ионитовыми полупроницаемыми мембранами.

Метод, также известный как «обратный осмос ». Его суть состоит в оказании давления на раствор с той стороны мембраны, где соль не будет проникать вместе с водой.

Специальные обратноосмотические системы, имеющие производительность 4 кубических метра в сутки и оказывающие на соленую воду давление примерно 160 кгс/см₂, оснащены мембранами из ацетилцеллюлозы. С обратной стороны мембран находятся пористые плиты из бронзы, способные оказывать сопротивление сильному давлению.

Среди недостатков ультрафильтрации отмечаются короткий эксплуатационный срок мембран и внушительные размеры поверхности, предназначенные для фильтрации.

Вымораживание морской воды

Поскольку океанский и морской лед не содержит солей, этот способ опреснения является довольно распространенным. Ради более качественного опреснения замороженную морскую воду плавят при температуре 20 градусов: таящая вода вымывает соли изо льда гораздо тщательнее.

Этот метод отличается простотой и экономичностью, однако для вымораживания необходимо громоздкое и профессиональное оборудование.

Термическое опреснение морской воды - самый популярный способ вывода солей из морской воды.

Суть процесса довольно проста: во время кипячения выходящий пар подвергается конденсации, вследствие чего получается опресненная вода (дистиллят).

В продаже наиболее часто встречаются установки, работающие по принципу обратного осмоса. Они идеально подходят для обработки жидкости из любых источников: рек, озер, морей и т.д. Тем не менее производительность установки зависит от уровня солености и температуры воды, предполагаемой к обработке.

Опреснительные установки состоят из теплообменных устройств (водонагреватели, испарители, конденсаторы), насосов для циркуляции и дистилляции воды, трубопроводов для соленой и пресной воды, а также различных приборов для управления и слежения за работой.

Исходя из способа обессоливания, соответствующее оборудование разделяется на установки поверхностного и бесповерхностного типа. Помимо этого, они классифицируются по назначению (опреснительные, испарительные, комбинированные), типу теплоносителя (паровые, газовые, водяные, электрические), методу выработки тепла (компрессионные и ступенчатые) и условиям работы (автономные и неавтономные).

Катера и яхты малых габаритов, как правило, оснащаются опреснительными установками с системой рекуперации энергии, которые работают от напряжения 12/24 вольта. Подобное оборудование может выдавать примерно 100 литров обессоленной воды в час.

Коммерческие, промысловые и рабочие судна оборудуются более производительными опреснителями, производящими до 30.000 литров чистой воды в сутки. Такие установки часто эксплуатируются на , в курортных зонах и прибрежных поселениях.

Проблемы опреснения морской воды

Наиболее востребованная на текущий момент технология обратного осмоса требует существенных затрат на производство и эксплуатацию мембран, а также большие энергетические мощности для работы установок. К тому же после опреснения остается соляной раствор высокой концентрации, который зачастую возвращают в океан или море, тем самым повышая уровень солености воды. С каждым годом эти обстоятельства делают опреснение все более сложным и дорогостоящим занятием.

Помимо этого, около 2/3 запасов пресной воды в мире заморожены в ледниках и снежных покровах. Остальная часть находится в почве, откуда ее выкачивают настолько быстро, что природа просто не успевает восполнять потери.

В связи с этим прогнозируется рост дефицита пресной воды в мировом масштабе.

По оценкам экспертов, к 2030 году более двух миллиардов человек, вероятно, будут испытывать ее нехватку.Тем более что количество пресной воды, используемое жителями в разных странах, имеет радикальные различия.

Например, американцы ежедневно расходуют около 400 литров на человека, тогда как в ряде малоразвитых стран потребляется всего лишь 19 литров, а дома почти половины всего населения планеты и вовсе не имеют водопровода.Все эти проблемы вскоре заставят человечество обратить пристальное внимание на океаны как источник воды для последующего опреснения.

Главная проблема любого потерпевшего кораблекрушение — нехватка питьевой воды. Серьёзно, райские острова, с обильными фруктами и чистыми источниками — скорее исключение из правил. Чаще всего приходится выживать на куда менее приспособленных для жизни территориях. И если можно отложить на потом, то проблема добычи воды встаёт сразу и весьма резко.

На самом деле, вариантов достаточно. Можно собирать , можно постараться раскопать на песчаном берегу «колодец», в котором вода, будучи пропущенной через метры песка, окажется вполне питьевой. А можно призвать себе на помощь школьные познания физики и соорудить простейший опреснитель морской воды .

Итак. Для опреснения воды вам понадобятся:

• пластиковая бутылка
• большая светлая ёмкость
• небольшая тёмная ёмкость
• полиэтиленовая плёнка

Дальше всё просто. Закапываем большую ёмкость в землю до краёв, в неё помещаем среднюю тёмную посудину, заполненную морской водой. А в неё помещаем стакан, либо обрезанную пластиковую бутылку, причём всячески стараемся, чтобы солёная вода туда не попадала. Всю эту конструкцию оставляем на солнцепёке, герметично прикрыв плёнкой. Также рекомендуется положить небольшой груз непосредственно на плёнку над стаканом — это предоставит воде возможность стекать туда. И, собственно, всё. Через 8 часов у вас как раз и наберётся стакан миллилитров на 200, в среднем.

Принцип работы прост: под действием солнечных лучей темный материал нагревается, испарение воды усиливается. Полиэтиленовая плёнка не выпускает водяные пары наружу, а стенки большой ёмкости обеспечивают перепад температур, необходимый для конденсации.

Собственно, рецепт может меняться. Некоторые, например, советуют не использовать большую ёмкость, а просто выкапывать в песке яму и именно там размещать тёмную посудину. Другие предпочитают использовать непрозрачный полиэтилен. Короче, варианты есть.

В любом случае, для эффективного опреснения воды одной такой конструкции будет реально мало. А вот штук пять-шесть уже вполне смогут обеспечить вас дневной нормой, ещё и освободят время для более полезных дел. Основная проблема заключается в том, что что потерпевший кораблекрушение часто не располагает вообще никаким имуществом, поэтому о кастрюлях речь не идёт вообще. В таком случае, рецепт преображается и упрощается.

Благодаря загрязнению мирового океана, на побережье практически любых островов можно найти пластиковые бутылки и старые пакеты. Грязные, мятые, местами дырявые, но это лучше, чем ничего. Поэтому копаем яму, кидаем на дно ветки и листья, смоченные морской водой, в цент помещаем обрезанную пластиковую бутылку. Сверху — полиэтилен в несколько слоёв. Периодически воду придётся доливать.

Теоретически, полиэтилен можно заменить широкими листьями, но эта замена ещё сильнее снижает эффективность процесса опреснения воды . Короче, тут уж на высокую результативность рассчитывать не придётся. Но и это лучше, чем ничего.

Вода – мощный растворитель. При нормальной температуре (18° С) в 1 л воды можно растворить 90 г питьевой соды, 360 г поваренной соли, 600 г стиральной соды.

В воде также хорошо растворяются газы. При 0° С в 1 л воды растворяется 55 м 3 хлористого водорода.

В 1 л дождевой воды находится до 300 мг примесей. В подземных водах растворено до 22 г солей на 1 л.

Человек может пить воду с засолённостью 1-1,5г на 1 л.

Подземные воды, которые питают колодец, могут растворять соли, находящиеся в грунте и, тем самым, становиться непригодными для потребления человеком даже для технических нужд (появляется накипь на нагревательных элементах чайников, стиральных машин, бойлеров).

Чтобы колодезная вода с высоким содержанием солей стала полезной для использования в обиходе, производят опреснение воды с помощью установок и фильтров.

Опреснение воды — методы

На практике применяются следующие способы опреснения воды:

• выпаривание (дистилляция);
• химическое осаждение;
• ионный обмен;
• электроосмос;
• опреснение вымораживанием;
• обратный осмос.

Опреснение воды методом дистилляции

Это наиболее известный и практикуемый долгие годы метод избавления воды от солей, но это и самый энергозатратный метод. Для опреснения морской воды таким методом на Ближнем Востоке специально построили ядерный реактор.

Более практичным такой метод опреснения больших объемов воды стал после изобретения гелиовых (солнечных) опреснителей.

Метод химического осаждения

Этот метод используется очень ограниченно и только для строго определенных солей. Заключается он в том, что определенные химические элементы переводят растворенные в воде соли в нерастворимые, и они выпадают в осадок.

Ионный обмен

Метод заключается в том, что смолы с избыточным положительным или отрицательным зарядом (аниониты, катиониты) притягивают к себе и связывают соли с противоположным зарядом.

Регенерация смол позволяет применять их многократно, поэтому метод нашел промышленное применение на предприятиях пищевой и электронной промышленности.

Электроосмос

Опреснения с помощью такого метода схоже с ионным обменом, только смолы заменены мембранами под напряжением разной полярности. Метод очень продуктивный но нуждается в периодической замене мембран и затратах электроэнергии для создания потенциала на электродах.

Опреснение вымораживанием

Этот метод основан на том, что растворенные в воде соли замерзают при более низких температурах, чем чистая вода, поэтому они остаются в жидком состоянии, а лед, при замерзании воды, состоит только из молекул Н

2О (явление криоскопии). Метод очень трудоемкий и не гарантирует полной очистки. Может применяться в домашних условиях для небольших объемов воды.

Обратный осмос

Существуют способы опреснения, отличающиеся по принципу действия от вышеописанных-это опреснение методом обратного осмоса, при котором соли растворённые в воде отделяются с помощью мембраны, непроницаемой для солей, но проницаемой для воды.

Принцип действия осмоса был создан природой и является основой для обмена веществ практически всех живых организмов на планете. Осмос действует так, что живые клетки получают питательные вещества, и немаловажно – эти клетки выводят шлаки.

При очистке воды методом обратного осмоса, все вещества и вода, которые растворенные в ней разделяются на два потока, каждый из них имеет различную от другой концентрацию солей. Очищенная вода в одном потоке, и вода с большей концентрацией солей, которая уходит в дренаж.

Фильтры для опреснения воды

Обычные водопроводные фильтры с сетками и угольным наполнением нельзя применять для опреснения воды из колодца. Они с этой задачей не справятся.

Смягчить воду поможет ионный фильтр. В нем применяются ионные смолы (катиониты/аниониты), которые нужно периодически менять. Поэтому, более практичным для бытового использования является фильтр обратного осмоса.

Фильтры обратного осмоса считаются наиболее качественными, поскольку они, используя полимерную половолоконную мембрану, очищают воду до такой степени, что на выходе получается чистая молекулярная вода. В ней не будет иметься абсолютно никаких солей и зловредной органики.

Пить долгое время такую воду нецелесообразно, поскольку для организма человека критически важны как соли, так и минералы.

Поэтому часто данные виды фильтров оснащаются встроенными минерализаторами. Вышеуказанные фильтры стоят больших денег и требуют отдельной инсталляции.

Установки для опреснения воды

Для опреснения воды в промышленных масштабах применяются проточные установки с регенерируемыми смолами (ионные установки) – это наиболее удобный в обслуживании и экономически выгодный вариант. Современная торговля предлагает малогабаритные варианты таких установок для автономного обеспечения водой коттеджных поселков и индивидуального жилья.

Промышленные дистилляторы часто применяются в производственном процессе. Их простота и коррозионностойкие материалы, из которых такие дистилляторы изготовлены, являются существенным аргументом для многих пользователей такого опреснения воды. Такие опреснительные установки применяются в химическом производстве и в пищевой промышленности.

Особенно эффективными оказались выпарители, использующие солнечную энергию, но их пока применяется мало. Требуются большие капитальные затраты и много солнца. Для побережья морей в тропиках – это очень выгодный вариант, но не для коттеджного поселка в средней полосе, возле реки и прохладного леса — эти установки не подходят.

Сравнение эффективности методов и фильтров

По эффективности методов опреснения воды их следует разделить на промышленные и бытовые. Большие объемы воды и очень жесткую воду (например, морскую) эффективнее всего опреснять методом дистилляции или методом ионного обмена, а в быту более эффективным будет метод обратного осмоса.

Так как колодезная вода используется в коллективных и индивидуальных системах автономного водообеспечения, то для ее опреснения необходимо применять методы ионного обмена или обратного осмоса. Примерами такого оборудования для коллективного пользования являются:

• Ecosoft FU-1035-Cab-CG;
• Organic U-1035 Econom;
• Ecosoft FU-835 Cab-CG;
• Organic Big Blue 20;
• Filter cab-1035-U CI;
• Atlas LCS15;
• BWT AQUADIAL Softlife 15.

Для индивидуального использования подойдут следующие фильтры:

• фильтр СВОД АС 10/250;
• СВОД АС 5/100;
• фильтр СВОД АС 5/300.

Но лучше всего в индивидуальном использовании для опреснения колодезной воды подходят фильтры обратного осмоса. Например:

• AURO-505P-JG (100G);
• 400G (на раме) AURO-4005-Rama;
• AURO-4005-FLOW;
• Atoll A560 Em Premium (с минерализатором).

В торговых сетях предложение фильтров для опреснения колодезной воды очень большое, поэтому свой выбор необходимо делать, основываясь на потребностях и возможностях. Оптимальным вариантом будет консультация со специалистами и отзывы других потребителей.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Отправить

Запасы воды на планете Земля огромны, но большая часть доступной пресной воды распределена неравномерно. А морская непригодна для пищевой промышленности из-за солености. По этой же причине ее нельзя использовать для сельского хозяйства и бытовых нужд. В морской воде содержится не только соль, а еще более 40 химических элементов. Для того чтобы получить пригодную к использованию воду требуется опреснение морской воды – процесс, который позволяет получить пресную воду с содержанием солей менее 0,002 г/мл.

Существуют разные методы опреснения воды – от относительно простых и экономичных до масштабных и специализированных. В настоящее время продолжаются поиски дешевого и эффективного способа обессоливания.

Способы опреснения

Основные способы опреснения воды:

• Дистилляция.
• Ионизация.
• Обратный осмос.
• Электродиализ.

Это методы, которые можно использовать в крупных масштабах, для нужд промышленности. Среди них большой популярность пользуется дистилляция – она бывает простой или многоступенчатой. Во время дистилляции воду доводят до кипения, образуется водяной пар – чистая дистиллированная вода. В остатке же находятся соли.

С помощью дистилляции получают более половины всей опресняемой жидкости. Отдельно выделяют метод мембранной дистилляции, заключающийся в собирании водяного пара по одну сторону от специальной мембраны, которая пропускает только молекулы газа.

Обратный осмос – это один из самых экономичных методов. Подсчеты показывают, что опреснение 15 тонн исходного сырья будет стоить не больше 1 доллара. Суть метода в продавливании жидкости через чрезвычайно мелкие фильтры. Через поры проходит только чистая жидкость, соли и примеси остаются.

Электродиализ – это процесс пропускания жидкости через специальную электродную камеру. В камере находятся пластины, которые, соответственно заряду, притягивают катионы и анионы. Преимущество метода – высокая устойчивость оборудования к воздействию внешней среды. Так, электродиализ дает возможность проводить опреснение воды при высокой температуре. Минусы – необходимость установки специального оборудования.

Другие методы немного сложнее и распространены не так широко. Ограниченное применение связано с высокой себестоимостью опресненной воды.

В некоторых южных регионах используется достаточно простой метод – солнечное опреснение воды. Он заключается в нагревании воды на солнце. Пар улавливается, так получают пресную воду. Есть и обратный метод – опреснение воды замораживанием. Насыщенная солью жидкость замерзает медленнее, чем пресная – в момент замерзания их можно разделить.

Опреснение в промышленности

В промышленных масштабах недостаток чистой опресненной воды ощущается острее и зафиксирован более чем в полусотне стран. Кризис связан в первую очередь с активным развитием промышленности, быстрым ростом населения и несовершенством экологического законодательства. Поэтому вопрос опреснения воды в промышленных масштабах стоит очень остро. Это оптимальный путь добычи пресной воды в крупных масштабах – особенно использование опреснительных установок актуально в прибрежных зонах.

Большинство крупных опреснительных станций расположено в регионах с недостатком питьевой воды. К ним относится практически весь Ближний Восток, а также некоторые страны Северной Африки. Строительство станций продолжается также в Европе и США. Современные технологические мощности позволяют удовлетворить потребность населения в чистой питьевой воде даже в странах с минимальными природными ресурсами.

Что касается обстановки в России, то опреснительные технологии только начинают развиваться. Благодаря природным запасам и особенностям климата и территории, природных запасов хватит минимум на несколько десятков лет.

Новые возможности и альтернативы

Технологии опреснения несовершенны, поэтому продолжается поиск альтернативных возможностей. Наиболее перспективной представляется идея транспортировки льда из антарктического региона. Главная проблема состоит в длительности такой транспортировки и возможных последствиях от вмешательства в структуру ледника.

Еще одна технология – регенерация. Суть состоит в том, что сточные и поверхностные воды очищают и снова пускают в бытовой или промышленный оборот. Такая жидкость пригодна, по крайней мере, для технических и сельскохозяйственных нужд.

Особые опреснители

Существуют специальные судовые опреснители, которые предназначены для получения жидкости во время длительного плавания. Большинство таких опреснителей построено на основе мембранного фильтра. В настоящее время активно растет число судов, оборудованных такими опреснителями.

Еще одна категория – бытовые устройства. Они подходят не только для домашнего использования. Их можно устанавливать, например, в лаборатории, медицинские учреждения, косметические салоны. Бытовые устройства работают по принципу паровых дистилляторов. Они отличаются только объемом чистой жидкости, производимой за определенный промежуток времени. Существенный недостаток в том, что они требуют много электроэнергии.

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Опреснение воды.
Рубрика (тематическая категория)	Производство

Существует еще ряд методик об­работки воды при которых также про­исходит ее обеззараживание. Но обеззараживание не является един­ственной целью их применения, наряду с обеззараживанием происходит опреснение воды. Это такие ме­тоды как обратноосмотическая филь­трация и дистилляция воды.

Опреснение воды - методы уда­ления из нее растворенных солей и других примесей. Эту группу можно в свою очередь разделить на химичес­кие и физические методы. Рассмотрим их поподробнее.

Химическое осаждение. Этот ме­тод основан на переводе растворен­ных солей в нерастворимые соединœе­ния, которые выпадают в осадок и уда­ляются. Применяемые реактивы меня­ются исходя из солевого соста­ва опресняемой воды. К примеру, из­быток солей магния осаждается содой, а сульфаты бывают удалены обра­боткой гидратом окиси бария. Метод химического осаждения тре­бует использования дорогостоящих ре­активов, каждый из которых направлен на строго определœенную примесь воды, реагенты не подвергаются регенерации. По этой причинœе данный метод имеет очень ограниченное применение.

Ионный обмен. Метод основан на свойстве некоторых веществ обратимо обмениваться ионами с раствора­ми солей. Эти вещества называют ионообменными смолами. Это своего рода твердые электролиты, которые делятся на катиониты и аниониты.

Катиониты - вещества типа твер­дых кислот, у которых анионы пред­ставлены в виде нерастворимых в воде полимеров. Аниониты - по своей сути твердые основания, нерастворимую структуру которых образуют катионы. Их анио­ны (обычно это гидроксильная группа) подвижны и могут обмениваться с ани­онами растворов.

Химический механизм работы ионо­обменных смол состоит в последо­вательном прохождении воды через катионит и анионит. В итоге из воды уда­ляются катионы и анионы и она тем са­мым обессоливается. Обменная способ­ность ионообменных смол (ионитов) не бесконечна, постепенно она снижается, и, в конце концов, исчерпывается вов­се. В этом случае требуется регенера­ция раствором кислоты (катионит) или щелочи (анионит), что полностью вос­станавливает исходные химические свойства смол. Эта ценная особенность позволяет использовать их в течение длительного времени. Сложная процедура использова­ния ионообменных смол и их после­дующей регенерации требует автома­тизации, сложной системы управления и крайне важно е оборудование являет­ся довольно громоздким, что ограни­чивает его применение в быту. В на­стоящее время данный метод часто включается как один из элементов про­цесса водоподготовки в частных домах с автономной системой водоснабже­ния.

Электроосмос. Опреснение на принципе электроосмоса производит­ся в специальных аппаратах, пред­ставляющих собой электролитическую ванну, разделœенную двумя полупрони­цаемыми мембранами на три отделœе­ния. Исходная вода подается в сред­нюю камеру. Ионы находящихся в воде солей устремляются сквозь мембраны к электроду, имеющему противополож­ный заряд. Чистая вода остается в средней камере. Данный метод требует затрат элект­роэнергии, хотя и является достаточно эффективным. Эффективность составля­ет более 90%, достигая в некоторых слу­чаях 96%. Мембраны имеют ограничен­ный срок службы, который максимально составляет 5 лет, а при неблагоприятных условиях эксплуатации - значительно меньше. Вместе с тем, данный метод, как и боль­шинство других методов использующих полупроницаемые мембраны, требует предварительной подготовки очищаемой воды. Есть и еще одна особенность, кото­рая значительно ограничивает примене­ние данного метода. Это то, что всœе веще­ства, которые не превратились при раство­рении в ионы, не реагируют на электри­ческое поле. Т.е. большинство органичес­ких веществ, бактерий, вирусов и т.п. ос­танется в растворе.

Опреснение вымораживанием. Этот метод основан на том, что образова­ние кристаллов льда при снижении тем­пературы ниже 0 градусов происходит только из молекул воды (явление криос­копии). Вследствие этого пресная вода выделяется в виде льда из раствора. Ра­створ становится всœе более и более кон­центрированным. В случае если затем слить обра­зовавшийся рассол и растопить лед, то получится обессоленная вода.

Этот метод является крайне трудоем­ким, тем более что автоматизировать его очень сложно. Степень очистки таким ме­тодом сложно спрогнозировать и возмож­но потребуется несколько циклов замора­живания-размораживания, чтобы полу­чить действительно обессоленную воду. Вместе с тем, нельзя гарантировать полной дезинфекции этой воды. Есть и еще одна особенность, связанная с данным мето­дом. Это накопление концентрации так называемой тяжелой воды, химически такой же, как и обычная, но имеющей в своем составе более тяжелый изотоп во­дорода, который является радиоактив­ным. Тяжелая вода замерзает первой и сразу включается в состав образующего­ся льда. Избежать этого можно только если убирать первую корочку льда, образующу­юся в самом начале вымораживания. Это еще больше усложняет и без того не про­стую методику.

Опреснение фильтрацией. В про­цессе фильтрации используется множе­ство различных фильтрующих устройств исходя из цели применения. Наи­более часто используемые фильтры:

Фильтры-корректоры рН. Это филь­тры способные изменять кислотно-щелоч­ное равновесие (рН) проходящей сквозь них жидкости. Необходимость в измене­нии рН воды возникает в двух случаях: 1. Для борьбы с коррозией, т.к. вода с высо­ким и низким рН обладает высокими кор­розийными свойствами; 2. Для обеспечения оптимального ре­жима эксплуатации систем очистки воды, так как для нормальной работы некоторых видов фильтрующих сред требуется опре­делœенное значение рН.

Фильтры-обезжелœезиватели. Эти фильтры предназначены для удаления желœеза и марганца из воды. В качестве реактива в большинстве таких фильтров используется двуокись марганца, который служит катализатором реакции окисления, при которой растворенные желœезо и мар­ганец переходят в нерастворимую форму и выпадают в осадок. Этот осадок задер­живается фильтрующей средой и в даль­нейшем вымывается в дренаж при обрат­ной промывке.

Фильтры-умягчители. Οʜᴎ предназ­начены для снижения жесткости воды. Благодаря применению специальных за­сыпок фильтры этого типа могут обладать комплексным действием и способны уда­лять из воды определœенные количества желœеза, марганца, нитратов, нитритов, сульфатов, солей тяжелых металлов.

Угольные фильтры. Активирован­ный уголь уже достаточно давно приме­няется в водоочистке для улучшения не­которых показателœей воды. В частности, такими фильтрами удаляется многие не­приятные привкусы и запахи, некоторые органические примеси и т.п. Сейчас вмес­то активированного угля стали использо­вать уголь скорлупы кокосовых орехов, адсорбционная способность которого в 4 раза выше. Уже разработаны и другие сорбенты.

Угольные фильтры достаточно деше­вы и в связи с этим приобрели довольно боль­шое распространение. При этом их приме­нение имеет ряд больших недостатков:

1. Маленькая пропускная способ­ность. Это связано с тем, что качество фильтрации сильно зависит от скорости прохождения воды через него. Чем ниже скорость, тем лучше фильтрация, и наобо­рот, при увеличении скорости не только снижается качество фильтрации, но и может произойти сброс адсорбированных ранее примесей. В результате неправиль­ной эксплуатации вода может даже ухуд­шить свой состав в результате этого сбро­са.

2. Биообрастание. При фильтрации происходит накопление большого количе­ства органических веществ, которые яв­ляются питательной средой для многих микроорганизмов. В результате, через неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время использования можно получить более опасную в бактериологичес­ком отношении воду, чем исходная водо­проводная. На некоторые современные фильтры наносятся специальные антисеп­тические присадки, задачей которых яв­ляется предотвращение роста бактерий. Но это "палка о двух концах". Безопасность этих присадок для здоровья тоже являет­ся большим вопросом. К примеру, серебрение угля повышает содержание в воде серебра, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ является тяжелым ме­таллом. Залповые выбросы загрязнений. Это сбросы уже накопленных загрязнений органической и неорганической природы, а также микроорганизмов, обильно разви­вающихся внутри фильтра, которые про­исходят при изменении скорости тока жид­кости, или по другим причинам. В резуль­тате потребитель может получить водудалеко не того качества, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ ожида­лось.

Исходя из этих особенностей, в совре­менных системах очистки воды угольные фильтры используются исключительно для предварительной подготовки воды, которая затем подвергается более каче­ственной очистке. Примером такой систе­мы являются обратноосмотические систе­мы, основной рабочей частью которых является специальная мембрана, но для того чтобы увеличить срок ее службы ис­пользуются несколько угольных фильтров предварительной фильтрации.

Фильтры механической очистки. Предназначены для удаления грубых ча­стиц размером больше 1 микрона. Это бывают частицы песка, взвеси, ржав­чина, коллоидные вещества. Некоторые бактерии (размером 1-2 микрона) также могут отфильтровываться таким фильт­ром. Такие фильтры используются обыч­но в качестве префильтров грубой фильт­рации в более сложных системах водоподготовки. Их недостатком является сравни­тельно низкая грязеемкость, в связи с этим при сильном загрязнении воды или больший производительности системы они требу­ют частой промывки.

Фильтры микрофильтрации. Это фильтры с порами от 0,03 до 2 микрон. В эту категорию входят мембранные филь­тры, способные удалить большинство бак­терий, волокна асбеста͵ некоторые виру­сы и сажу. Это также довольно грубая фильтрация, но приборы, использующие ее, довольно дешевы и в связи с этим пользу­ются популярностью.

Фильтры ультрафильтрации. Бо­лее тонкие и высокотехнологичные филь­тры. Οʜᴎ способны отфильтровывать ча­стицы размером от 0,003 до 0,1 микрона, ᴛ.ᴇ. способны отфильтровать даже мелкие вирусные частицы и некоторые бактери­альные токсины.

Фильтры нанофильтрации. Позво­ляют осуществлять довольно качествен­ную фильтрацию частиц размером от 0,0006 до 0,009 микрон, а это уже герби­циды, пестициды, токсины, синтетические фаски. Это более высокотехнологичные мембраны, способные освободить воду от большинства опасных примесей. Но даже этим мембранам не под силу освободить воду от ионов тяжелых металлов и раз­личных солей.

Фильтры обратноосмотической фильтрации. Это самые качественные фильтрующие мембраны, способны осво­бодить воду от 99% примесей. Диаметр пор составляет около 0,0001 микрона. Та­кие размеры сложно даже представить. Такими мембранами фильтруются даже ионы металлов, не говоря уже об осталь­ных возможных примесях.

Обратноосмотическая фильтрация - это метод фильтрации, основанный на явлении так называемого обратного ос­моса. Прежде чем объяснять, что это такое, стоит определиться, что же такое обычный осмос. Иллюстрацией осмоса может служить простой пример с полу­проницаемой мембраной, ᴛ.ᴇ. такой мембраной, через которую проходят молекулы воды и практически не про­никают остальные вещества. В случае если по­местить такую мембрану в качестве раз­делителя двух частей сосуда, с одной стороны которого налит раствор пова­ренной соли, а с другой дистиллированная вода, то скоро будет наблюдаться перенос воды в ту часть, где находится рассол и его концентрация станет сни­жаться. Уровень жидкости в этой части сосуда начнет подниматься, а во второй - опускаться. В случае если вода и рассол изна­чально находятся под одинаковым дав­лением, перенос, снижая различие в концентрациях, всœегда происходит из растворителя (более разбавленного ра­створа) в более концентрированный раствор (рассол). Это природное явле­ние переноса растворителя в рассол получило название осмос, а процесс принято называть осмотическим. При этом увеличение давления со стороны рассола приводит к уменьше­нию осмоса, и в определœенной точке процесс полностью прекращается. Дав­ление, при котором происходит эта ос­тановка принято называть осмотическим.

Пожалуй, стоит сказать, что явле­ние осмоса лежит в базе обмена ве­ществ всœех живых организмов. Благода­ря ему в каждую живую клетку поступа­ют питательные вещества и, напротив - выводятся продукты жизнедеятельнос­ти. Этот природный процесс играет зна­чительную роль в растительных и жи­вотных организмах.

Итак, вернемся к нашему экспери­менту. При дальнейшем увеличении давления на рассол можно поменять направление процесса. В этом случае через мембрану преимущественно бу­дет транспортироваться растворитель, ᴛ.ᴇ. вода. И именно это явление послу­жило основой обратноосмотического метода опреснения воды.

Механизм работы полупроницае­мых мембран. Для объяснения механиз­ма работы обратноосмотических мембран было выдвинуто несколько гипотез. Со­гласно так называемой гипотезе гипер­фильтрации в мембране существуют поры, пропускающие молекулы воды, и при этом ничтожно малые, чтобы пропус­кать через себя ионы растворенных в воде солей. Предложенная модель позволила объяснить многие закономерности в ра­боте обратноосмотических систем. Позже была предложена модель сорбционного механизма избиратель­ной проницаемости, согласно которой на поверхности мембраны, ᴛ.ᴇ. на повер­хности раздела сред, образуется слой связанной воды, обладающей понижен­ной растворяющей способностью. Такой же слой образуется и внутри поры. При фильтрации происходит вытеснение этой воды, при котором вытесненные молекулы заменяются только молекула­ми воды. И так слой за слоем. Согласно другой теории, в структу­ре мембраны вода может находиться в связанном и капиллярном состояниях. Под действием давления через такую мембрану переносится преимуществен­но пресная вода, непрерывно образуя и разрывая водородные связи.

Особенности метода обратно-осмотической очистки воды. В сис­темах обратного осмоса давление вход­ной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. Важно, что чем выше давление на входе, тем лучше происходит процесс очистки. Это не только увеличивает производитель­ность мембраны, но и улучшает каче­ство очистки. И наоборот, в случае если давле­ние в водопроводной системе низкое, мембрана работать не будет. По этой причине некоторые модели обратноосмотичес­ких систем комплектуются специальным насосом для повышения входного дав­ления. Такие системы стоят несколько дороже, но только они способны рабо­тать при давлениях ниже 4,2 атмосфе­ры (именно такое давление считается пороговым для обратноосмотических мембран). В процессе очистки концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвраще­ния этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смываю­щий "рассол" в дренаж. Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотичес-кой мембраной. Степень очистки по большинству неорганических элементов составляет от 85 до 98% исходя из типа применяемой мембраны. Обратноосмотическая мембрана так­же удаляет из воды и органические веще­ства. Органика с молекулярной массой более 300 удаляется полностью, а с мень­шей - может проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бакте­рий практически полностью 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 свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она не требует дополнительного кипячения. Вода, прошедшая обработку на обратноосмотической установке, может ус­пешно применяться для решения следу­ющих домашних задач: питьевых нужд, приготовления пищи и напитков, полива растений, аквариумов, систем централь­ного отопления и даже приготовления электролита аккумуляторных батарей.

Хочется также сказать что мы час­то пьем воду, очищенную обратноосмо-тическим методом, даже и не подозре­вая об этом. Это происходит потому, что данный метод используется не только в бытовых, но и в промышленных систе­мах. Так производится качественная вода для ликеро-водочной, молочной промышленности, производства безал­когольных напитков и продуктов пита­ния. В общем - везде, где требуется вода высокого качества. Некоторые компании даже наладили продажу этой чистой воды в бутылированном виде. И в этой ситуации именно бытовые обратноосмотические системы позволя­ют не покупать бутыли, а делать такую же воду самостоятельно.

Существует и очень важный эконо­мический аспект, который тоже стоит принимать во внимание: В среднем человек потребляет в пищу за сутки около 3 литров воды. В случае если вода также используется для приготовления пищи, то нужно исходить из потребностей в 5 литров на каждого члена семьи. В случае если покупать питьевую воду в бутылирован­ном виде, то одна бутыль (5 литров) стоит примерно 1 доллар США. То есть 365 дол­ларов на члена семьи в год. В то же время обратноосмотическая система стоит от 350 долларов США. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ее ис­пользование окупается уже за первый год эксплуатации. В случае если семья состоит из трех человек, то окупаемость составит всœего 4 месяца. Задумайтесь над этим, прежде чем идти в магазин за очередным бутылем воды.

Опреснение воды. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Опреснение воды." 2017, 2018.