Мембранная очистка. Мембранные фильтры для воды: виды и принцип действия. Типы мембранных фильтров по конструктивному исполнению

10.09.2023

В воде, которую каждый день пьют миллионы людей, содержится огромное количество самых разных вредных примесей, веществ и бактерий. Многие люди уверены, что все эти вещества можно нейтрализовать при помощи кипячения. Это мнение ошибочно. Специалисты небезосновательно утверждают, что при помощи кипячения от всего воду не очистить. Ставки высоки - все то, что находится в воде, может спровоцировать серьезные заболевания и нанести непоправимый ущерб здоровью.

Для того чтобы сберечь свой организм, многие люди устанавливают мембранные фильтры для воды, которые, по заявлениям производителей, способны максимально очистить воду любого качества.

Так, эти системы могут убрать из нее самые разные бактерии, вредные взвеси, примеси и даже при этом сохранив структуру и ее солевой баланс без изменений.

Что такое мембрана?

Одно из основных свойств практически всех для воды - удерживание различных вредных веществ, примесей и их соединений.

Мембранные фильтры выполняют эти задачи при помощи тонкой пленки из синтетических материалов. Она имеет специальные поры, через которые проходит только кислород и вода. Все остальное, а это масса самых различных органических и неорганических веществ, остается на поверхности. Для производства таких мембран применяют полиуретан, целлюлозу, ацетат и лавсан, но существуют и другие материалы, которые обладают похожими свойствами.

Разновидности систем очистки

Фильтры мембранного типа - это далеко не новая технология. История их начинается еще в 19 веке. Тогда первые фильтры делали на основе клетчатки, однако, по каким-то причинам данная система так и не смогла тогда получить должного распространения. И лишь в 60-х годах прошлого века инженеры разработали новую мембрану. Это прообраз того, чем пользуются сегодня.

Различия между подобными мембранами заключаются в размерах пор, а также в конструкции.

Например, при небольших размерах отверстий внутри фильтра будет более высокое давление. Несколько ступеней, каждая из которых будет очищать воду от различных загрязнителей, позволят значительно улучшить качество питьевой воды. Однако вырастает цена.

Мембрана для микрофильтрации

В системах этого типа размеры микроскопических отверстий могут варьироваться от 0,1 до 1,0 мкм. Эти изделия используются в устройствах очистки первого уровня. Они от тех соединений, которые делают воду мутной. Данный вид фильтровальных мембран - не что иное, как подготовительный уровень. Только после этого можно переходить к более тонкой очистке. Часто это решение используют, когда необходимо обработать сточные воды.

Ультрафильтрационные

Ультрафильтрационная мембрана может иметь поры, размер которых колеблется от 0,02 до 0,1 мкм.

На этом этапе из воды убираются все и различные высокомолекулярные вещества. Кроме того, данный фильтр отлично справляется с бактериальными загрязнениями. Единственный нюанс - данное изделие не в силах убрать соли. Зачастую эти решения используются на очистных сооружениях промышленных масштабов. Также их можно найти и в бытовых фильтрах, где допускается содержание в воде солей.

Нанофильтрация

Нанофильтрационные мембраны имеют поры от 0,001 до 0,02 мкм. Эти элементы отвечают за смягчение очень жесткой воды. Данная мембрана может удерживать в своих порах хлороорганику и частицы тяжелых металлов. Если говорить об уровне очистки от тяжелых металлов в процентном отношении, то система способна удерживать их лишь 30%. Но при этом данная нанофильтрацинная деталь почти полностью пропускает растворенные соли.

Обратноосмотическая мембрана

В ней поры имеют самые мелкие размеры - они могут колебаться от 0,0001 до 0,001 мкм.

Изделие имеет высокие селективные свойства и создано таким образом, чтобы удалять практически все загрязнения, примеси, вредные вещества, которые люди употребляют вместе с водой.

Эта мембрана способна пропускать газы и небольшое количество солей. Если необходимо отфильтровать морскую, то система фильтрации воды с этими элементами позволяет опреснить ее на 97%. Процесс очистки с помощью данных мембран ведет к тому, что практически полностью нейтрализуются соли, вирусы, различные бактерии, нефтепродукты и многое другое.

Фильтры делают из настоящую качественную и безвредную воду, которая затем разливается в бутылки, используется для приготовления самых разных напитков, применяется в фармацевтической и других отраслях. Также она широко применяется в электронике, микробиологии. Эта технология очень эффективна. Однако цены на такие элементы довольны высокие.

Принцип действия

Итак, данные фильтры - это очень тонкая мембрана с огромным количеством пор различных размеров. Эти элементы способны обеспечивать максимальный уровень очистки. Кроме этого, после того как вода прошла через мембранные фильтры, она не меняет свой состав. В ней остаются и соли, и важные для человека микроэлементы.

В процессе фильтрации с мембранами вода имеет высокий уровень очистки, а также является полноценной, насыщенной всеми необходимыми минералами.

В этих и подобных системах с применением мембран работает тангенциальный принцип движения жидкости около мембраны. Вода попадает в фильтр через один канал, а уходит через два. Из этого следует, что вода скапливается на двух сторонах мембраны.

Эффективность работы данных фильтров в целом зависит от того, какую площадь и толщину имеет та или иная мембрана. Также существенно влияет на производительность давление воды и ее температура.

Походные фильтры: принцип работы

Для любителей походов существуют популярные элементы Nerox, принцип работы которых существенно отличается от стационарных установок. Так, в емкость, где содержится грязная вода, укладывают мембранные фильтры. Чистая вода будет выводиться в другую емкость посредством специального канала.

Эти фильтры достаточно эффективные и позволяют максимально очистить жидкость. Но у них есть один серьезный недостаток. Необходимо периодически очищать мембрану от осадка. Производители утверждают, что очищать систему следует вручную.

Как и чем обрабатывать мембрану

Если осадок неорганический, то его проще удалить средствами, в составе которых есть кислота. Органические вещества, их соединения, биомасса легко вымывается растворами на основе щелочей. Не стоит для очистки использовать азотную и серную кислоту.

С их помощью можно легко вывести из строя дорогостоящий мембранный элемент.

Преимущества и недостатки

Среди достоинств, которыми обладает данная система фильтрации воды, выделяют простоту, удобство эксплуатации и обслуживания мембраны. Кроме того, жидкость после всех ступеней очистки очень чистая, но при этом в ней сохраняется солевой состав. Мембрана способна удалить даже мельчайшие примеси. Большинство систем имеют достаточно компактные размеры. Некоторые модели могут успешно использоваться в полевых условиях, а также в качестве систем очистки для сточных вод. Недостатки - высокая цена. Кроме того, отмечают, что при всей эффективности работы, скорость этого процесса невероятна низкая. Потребуется монтаж накопительных баков.

Виды систем по конструкции

Итак, если говорить о конструкции, то различают несколько типов мембранных фильтров. Это модели, в основе которых лежит единственное вещество, без подложек. Также существуют мембраны на тканевой основе или из различных пористых материалов. Это элементы армированного типа. Еще производят изделия из сырья с крупными порами.

Фильтры обратного осмоса

Обратноосмотическая мембрана дискового типа в большинстве случаев представляет собой тонкие элементы на основе композитных материалов. Каждый слой такого фильтра выполнен из самых разных соединений.

Трубчатые

Системы данного типа изготовлены из пористых материалов. Это может быть пластик, керамика, металл либо металлокерамика. Что касается размеров, то по диаметру такая мембрана в разных моделях может быть до нескольких сантиметров.

Кроме этого, можно выделить асимметричную и симметричную трубчатую мембрану. У первых густота пор на всем объеме одинаковая. Во втором случае одна из поверхностей может быть изготовлена из более плотного материала. Это рабочий слой, который сообщает о степени очистки. Крупнопористые мембраны только пропускают очищенную воду.

Рулонные фильтры

Это такая система, где мембрана устанавливается на дренажный шланг. Когда начинается подача воды, жидкость движется спирально. После этого весь объем ее скапливается в специальном шланге и выводится со второго его конца.

Конструкция отличается удобной формой, а рабочая часть - ультратонкая. Это гарантия высокой производительности. Также в данном случае значительно снижен риск загрязнения. Эти решения можно использовать для самых разных целей, в том числе и для фильтрации сточных вод.

Половолоконные

Также можно выделить половолоконные мембранные фильтры. Они имеют форму трубочек. Некоторое количество умещается в фильтровальном устройстве. В итоге - решение, где рабочая поверхность существенно увеличена, что самым лучшим образом отражается на производительности.

Недостаток - практически отсутствующий контроль потоков вдоль волокон фильтра.

Эти модели часто засоряются. Из-за этой особенности их не стоит использовать для очистки сточных вод.

Цены

Производители устанавливают различные цены на оборудование. В большинстве случаев стоимость зависит от производительности и степени очистки. Рассмотрим наиболее популярные модели от разных производителей и их цену.

Nerox - 1350 рублей

Эти изделия подойдут для фильтрации сточных вод. Фильтр осмос позволяет сохранить солевой баланс. Изделие отличается легкостью и компактностью. Данная модель может использоваться как стационарно, так и на природе. Для того чтобы система работала исправно, необходимо периодически очищать мембрану.

"Аква-эксперт" - 1450 рублей

Данная модель предназначена для работы с водой любого качества. Также можно применять фильтр к сточным водам. Как заявляет производитель, мембрана позволяет восстановить структуру жидкости. Систему очень просто использовать и очищать при необходимости.

Решения от комании «Аквафор»

Обратный осмос «Аквафор» - это производительные, компактные домашние системы для очистки питьевой воды. Серия этих фильтров отличалась от привычных систем тем, что имеет приятный дизайн.

Система имеет особенную конструкцию. Так, модель состоит из коллектора и сменного картриджа. В отличие от традиционных систем очистки на обратном осмосе, данный фильтр гораздо проще в обслуживании и эксплуатации.

Производитель заявляет о высоком ресурсе сменных картриджей. Также эти модели отличаются легкостью замены фильтров. Для этого достаточно только нажать на кнопку, снять картридж и вставить новый. Обратный осмос «Аквафор» не требует постоянной дезинфекции: при замене картриджа практически все поверхности, на которых могли бы поселиться бактерии, будут идеально чистыми. Очищенная вода после этих фильтров будет содержать в себе только кислород. Все остальные примеси будут отсеяны. Качество фильтрации очень высокое.

Фильтры от компании «Экософт»

Украинский производитель "Экософт" производит бытовые системы под брендом «Наша вода». Среди линеек продукции - кувшинные, проточные, обратноосмотические системы. Сегодня эта компания довольно успешна, а продукция пользуется спросом и получает положительные отзывы.

Уникальные технологии, которые разработали ученые с Украины, позволяют эффективно очищать воду от практически всех известных на сегодня примесей. Фильтр осмос способен справиться с железом, марганцем, органическими соединениями, тяжелыми металлами. Готовые решения компании пользуются большим спросом. Эти системы действительно делают воду качественной и чистой.

Стоимость решений «Наша вода» довольно высока. Однако, это не просто фильтр. Это целый комплекс оборудования, который призван сделать жизнь большинства людей лучше. В комплекте все необходимое оборудование. Также компания производит сменные фильтры ко всей линейке продукции. Всем тем, кто заботится о здоровье, обязательно стоит приобрети такие системы. Вода - это жизнь, а чистая вода - это здоровая и счастливая жизнь.

Обратный осмос

Очистка воды обратным осмосом

Установки обратного осмоса обеспечивают возможность очистки воды одновременно от растворимых неорганических (ионных) и органических загрязняющих примесей, высокомолекулярных соединений, взвешенных веществ, вирусов, бактерий и других вредных примесей. Поскольку поток фильтрата прямо пропорционален площади поверхности мембраны и обратно пропорционален ее толщине, при проектировании обратноосмотических установок следует подбирать мембраны с максимально возможной площадью и минимально возможной толщиной на единицу объема аппарата.

Надежность установок обратного осмоса повышают благодаря установке резервного оборудования, с возможностью его многофункциональное применения, оптимизации количества мембранных элементов в каждой секции аппарата, а также повышая надежность фильтрующих элементов и оснащая компьютерной системой поиска отказавшего мембранного элемента и модуля.

Как правило, обратный осмос применяется в технологических процессах опреснения морской и солоноватой воды, производства сверхчистой воды для фармацевтической, радиоэлектронной и приборостроительной отраслей промышленности, а также в при создании систем оборотного водоснабжения предприятий (мембранное концентрирование промывных вод и обессоливание очищенных сточных вод в гальваническом производстве и производстве печатных плат). За границей наиболее широкое распространение в промышленности получили мембранные установки обратного осмоса: Dow Chemical "Filmtec", GE Osmonics, Toray, Norit, Inge, Hydranautics и др. В России для сборки установок обратного осмоса (Технопарк РХТУ им Д.И Менделеева, ФГУП "Исследовательский центр имени М. В. Келдыша") широкое применение находят как рулонные и половолоконные элементы перечисленных выше производителей, так и отечественные обратноосмотические ацетатцеллюлозные (АЦ) и полиамидные (ПА) полимерные мембраны производства НТЦ "Владипор".

Характеристика рулонных элементов обратного осмоса

Модель мембранного элемента	Типоразмер	Рабочее давление, бар	Рабочая поверхность, м 2	Селективность по NаСl, %	Поток, м 3 /сутки
Filmtec BW30-4040	4040	16	7.2	99,0	8,3
Filmtec BW30-400	8040	16	37,0	99,5	40,1
Hydranautics ESPA4-4040	4040	10		99,0	9,5
Hydranautics ESPA4	8040	10		99,0	45,4
Hydranautics LFC3-4040	4040	16		99,5	7,6
Hydranautics LFC3	8040	16		99,6	36,0
Toray TMG10	4040	16	8,0	99,5	7,6
Toray TM720-400	8040	16	37,2	99,7	39,0
GE Osmonics Desal AG4040F	4040	13,8		99,4	8,3
GE Osmonics Desal AK4040F	4040	7		99,0	8,3
Владипор ЭРО-КН-100-1016	4040	16	-	92,0	24,0
Владипор ЭРО-КН-200-1016	8040	16	-	90,0	6,0

Применение установок обратного оспоса для очистки сточных вод гальванического производства

Технология очистки гальванических сточных вод с применением комбинирования электрофлотации, микрофильтрации (ультрафильтрации) и обратного осмоса представлена ниже. На первом этапе производится извлечение дисперсных веществ в электрофлотаторе, на втором этапе производится микро- ультрафильтрационная тонкая очистка воды перед подачей на установку обратного осмоса для обессоливания на третьем этапе Рис.1. Удаление из воды тяжелых металлов, органических соединений и растворимых солей позволяет получить очищенную воду очень высокого качества, которую можно использовать для оборотного водоснабжения по замкнутому циклу.

Вода может содержать огромное количество примесей. Часть из них задерживается при помощи механических и адсорбционных фильтров, но другие компоненты проходят через очищающие системы, не задерживаясь в них. Избавиться от таких загрязнений поможет мембранный фильтр для очистки воды.

Рис. 1 Вариант устройства с мембранным фильтром

Мембранные очистные устройства относят к системам глубокой очистки. Их используют, чтобы избавить воду от множества вредных компонентов.

Главным фильтрующим элементом мембранного фильтра является пористая мембрана, изготовленная из синтетических материалов. Размеры пор бывают самыми разными, от этого зависит степень очистки. Когда вода проходит через такую мембрану, то все загрязнения, размер которых больше размера пор, задерживаются. На выходе получают чистую воду.

Мембранный фильтр имеет определенные плюсы и минусы. К достоинствам относят высокую степень очистки. Воду, которая прошла через обратноосмотическую или ультрафильтрационную мембрану, можно пить без предварительной обработки. Эти мембраны имеют очень малый диаметр пор, поэтому через них проходят практически исключительно молекулы воды, а примеси остаются с другой стороны.

Отрицательные моменты включают зависимость работы фильтра от напора воды. Чем меньше размер пор мембраны, тем выше требуется напор, чтобы вода через них проходила. Мембранный фильтр потребляет значительное количество воды. Она требуется и для того, чтобы оставшиеся загрязнения смывать в канализацию.

Поскольку загрязнения смываются в канализацию, требуется сделать отвод. Это усложняет процесс монтажа.

В некоторых случаях к минусам относят и высокую степень деминерализации. Вода лишается всех солей, что негативно отражается на ее вкусовых характеристиках.

Разновидности мембран по степени очистки

Мембраной называют полупроницаемую поверхность, которая свободно пропускает молекулы воды и газов, но задерживает прочие вещества. Крупные включения из воды удаляются при помощи механических и других разновидностей фильтров. Мембранный фильтр используют для очищения от частиц небольшого размера, коллоидных включений.

По размерам пор выделяют мембраны:

микрофильтрационные – 0,1-1 мкм;
ультрафильтрационные – 0,02-0,1 мкм;
нанофильтрационные – 0,001-0,02 мкм;
обратноосмотические – 0,0001-0,001 мкм.

Микрофильтрационный мембранный элемент устраняет коллоидные и тонкодисперсные загрязнители. Они делают воду мутной и относятся к относительно крупным включениям. Растворенные вещества такая мембрана не задерживает.

Рис. 2 Уровень очистки мембранными устройствами

Ультрафильтрационная задерживает коллоиды, высокомолекулярные включения, микроорганизмов. Она помогает убрать из воды многочисленные примеси, но полностью сохраняет солевой состав, т.е. для смягчения воды она не подходит.

Для устранения жесткости, ионов тяжелых металлов и соединений хлора используют мембраны нанофильтрации.

Мембрана обратного осмоса задерживает все загрязнения, содержащиеся в воде.

Виды мембранных фильтров по характеру конструкции

Существующие мембранные фильтры разделяются на группы по особенностям конструкции. Они отличаются формой мембран и бывают следующих видов.

Устройства с дисковыми мембранами плоской формы

Дисковые мембраны представляют собой пленки трех вариантов. Они бывают бесподложечными, т.е. сделанными из однородного материала, армированными и подложечными. Армированные состоят из тканевой основы, на которую нанесен пористый фильтрующий состав. Подложечные – двухслойные. Рабочий слой располагается на подложке из материала с крупными порами.

Рис. 3 Работа дисковых фильтров

Обычно плоские дисковые мембранные элементы являются тонкопленочными и представляют собой композитный материал. Они включают несколько слоев, которые состоят из соединений разного характера.

Фильтры с трубчатыми элементами

Трубчатые фильтрующие мембраны представляют собой трубку, которая сделана из пористого материала. Это может быть керамика, пластик, металлокерамика и некоторые другие варианты. Диаметр трубки бывает от нескольких миллиметров до двух сантиметров.

Рис. 4 Трубчатые мембранные фильтры

По толщине стенок трубки бывают симметричными и асимметричными. У первого варианта стенки одинаковой толщины и пористости по всей длине трубки. У второго варианта – часть стенки плотнее, с меньшим количеством пор, чем другая.

Вода нагнетается в пористую трубку при помощи насоса, проходит через поры и фильтруется. Очищенная жидкость собирается в специальную емкость, а концентрированный раствор загрязнений сбрасывается в канализацию.

Фильтры с рулонными мембранами

Рулонный фильтрующий элемент состоит из дренажной трубки, на которую наворачиваются слои материала. Мембрана с двух сторон закрывается дренажными прокладками. Получается трехслойный пласт, который накручивают на трубку.

Вода попадает с торцевой части, проходит по спирали через материалы и выходит в дренажную трубку. Растворенные загрязнения выходят с другой торцевой части рулонного фильтра.

Рис. 5 Рулонные мембранные фильтры

Рулонные мембранные конструкции имеют удобную форму. Они отличаются рабочим слоем небольшой толщины, что делает данный вариант высокопроизводительным. Засоряется мембрана такого типа относительно редко.

Половолоконные варианты мембран

Такие мембраны состоят из трубочек, имеющих небольшой диаметр. Компактные размеры позволяют увеличивать их количество в приборе. В результате увеличивается площадь фильтрующей поверхности. Большая рабочая поверхность значительно повышает производительность фильтра.

Рис. 6 Половолоконный элемент

Поскольку контролировать потоки жидкости сложно из-за их большого количества, половолоконная мембрана относительно часто засоряется и сложно очищается. Чтобы этого избежать, обязательно требуется качественная предварительная очистка, устраняющая крупные загрязнения.

Что учесть при выборе?

Мембранные фильтры – только один из возможных вариантов фильтрующих устройств. Существуют и другие приборы, основанные на иных принципах работы. Прежде чем приобретать устройства, требуется оценить характер загрязнения воды. В ряде случаев использование ультратонких мембран или обратного осмоса не требуется, вполне достаточно бывает ионообменных или сорбционных фильтров.

Если же требуется именно мембранный фильтр, то его устанавливают в составе системы очистки. Чтобы небольшие поры не забивались крупными загрязнениями, требуется предварительная очистка. Обязательно устанавливают блок механической фильтрации. Следующим чаще всего используется сорбционный, устраняющий часть коллоидных и растворенных загрязнений. Уменьшение количества загрязнений сделает очистку более быстрой и сократит расход воды на промывку поверхности мембраны.

Приобретая мембранный фильтр, обязательно стоит учесть напор воды. Он указывается в эксплуатационных характеристиках устройства.

Один из самых популярных современных методов фильтрации. Окружающая природная среда в настоящие время находится в таком состоянии, что никто не уверен, что на самом деле он пьет или использует в пищу.

Водопользование во всем мире достигло такого уровня, при котором восстанавливаться самостоятельно водные источники попросту не успевают. Уровень загрязненности природных и сточных вод постоянно растет.

Традиционные технологии не могут обеспечить необходимую эффективную очистку воды. Освобождение от всех существующих видов загрязнения требует применения фильтрующих технологий, которые сами были бы экологически чистыми. Это заставляет постоянно усовершенствовать новые технологии, которые позволят быстро, эффективно и экономически выгодно очистить природные и сточные воды.

Мембранная система очистки воды является на сегодняшний день самой передовой технологией. В основе таких систем лежат полупроницаемые пористые мембраны, через которые проходит водный поток и очищает его от примесей. Мембранные системы задерживают загрязнения и действуют как тончайшие сита. Ненужные удержанные вещества концентрируются в потоке (концентрат), который не накапливается, а выводится из системы. Очищенная вода проходит через мембрану в виде фильтрата (пермеата). Чем меньше поры мембран, тем выше степень очистки, но и тем большее давление необходимо применить для фильтрации. Мембранные системы очистки воды в зависимости от создаваемого внутри них давления делятся на системы низкого, среднего и высокого давления. Фильтры, работающие с давлением до 6 атмосфер чаще всего применяют для очистки пресной воды от всякого рода примесей. Системы среднего давления до 40 атмосфер служат для деминерализации воды. С высоким — более 40 атмосфер - для деминерализации солевых растворов или очистки сточных вод.

Принцип работы традиционных основан на прохождении воды через фильтрующую среду, в которой, в конечном итоге, накапливаются загрязнения. Это приводит к необходимости регенерации и дезинфекции среды особыми растворами или вообще к ее замене. Еще в 18 веке было открыто явление самопроизвольного прохождения растворителя через пленку. Если взять два раствора — менее концентрированный и более концентрированный, и разделить их пленкой, то растворитель из менее концентрированного раствора будет переходить в более концентрированный.

Явление назвали осмосом, а пленку мембраной. В шестидесятые годы открыли, что при увеличении давления в концентрированном растворе (выше осмотического), будет протекать обратный процесс - молекулы растворителя начинают переходить из концентрированного раствора в разбавленный. Таким образом, явление обратного осмоса стали применять для очистки и опреснения воды в подводных лодках. Степень очистки можно регулировать, применяя мембранные фильтры с порами разного диаметра. Ультрафильтрационные мембраны убирают микроорганизмы, органические соединения и коллоидные частицы, обратноосмотические - до 97-99% всех примесей, пропуская, теоретически, только молекулы воды.

Мембранные системы очистки активно применяются в производстве продуктов питания, лекарственных средств, электронике и т. д. Современные разработки позволяют значительно уменьшать их стоимость, благодаря этому появилась возможность употреблять их в быту для фильтрации питьевой воды. Построил особняк с баней и бассейном - не жалей денег на очистку воды для них. Голубая вода для собственной бани не окажет вредного влияния на кожу, а огромный бассейн будет выглядеть притягательно.

Мембранная система очистки воды имеет ряд преимуществ: загрязнения не скапливаются, экологическая чистота, простота эксплуатации и малогабаритность и высокая степень автоматизации. Такая система позволяет получать особо чистую воду без примесей. А срок службы зависит от состава исходной воды. Пагубное воздействие на них оказывают соли жесткости, растворенное железо, органические соединения. Фильтр будет служить дольше, если будет произведена , в итоге это обойдется дешевле, чем частая замена картриджей.

Нынешняя система водоснабжения значительно прогрессировала и усовершенствовалась, у человека имеется возможность создавать совершенно автоматизированный комплекс, не затрачивая на это огромной суммы. Качество воды, к сожалению, не улучшилось, и даже стало хуже. Это обусловливает потребность в использовании специальных фильтров, которые должны присутствовать в каждом доме. Наибольшей популярностью пользуются мембранные фильтры, отличающиеся высокой эффективностью, они позволяют провести очистку воды на молекулярном уровне. Чтобы лучше разобраться в достоинствах данного механизма, необходимо познакомиться с ним поближе.

Отличительные черты

Считается, что данные фильтры осуществляют грубый способ очистки воды. Их задействуют, чтобы очистить жидкость, преимущественно воду, от различных вредоносных веществ.

Основным элементом, отвечающим за фильтрацию, является мембрана. Размеры ее пор могут быть разнообразными, что непосредственно сказывается на качестве проводимой очистки. Все загрязнения покидают воду, прошедшую фильтрацию, поскольку они не смогут пройти сквозь мембрану и задерживаются. В результате человек получает очищенную воду.

Очистительные системы, выполненные с задействованием мембранных фильтров, очень часто используются в бытовых условиях, а также с целью получения максимально чистой воды, используемой в промышленности либо медицине. Подобные системы нередко задействуются для выполнения опреснения морской воды либо очистки стоков. Представленная система может быть применена и в чрезвычайных ситуациях, при этом ее ресурс функционирования позволяет пользоваться трековыми мембранами многоразово.

Очистительная система подсоединяется к трубопроводу, через который в дом либо квартиру поступает вода.

Состоит подобная система из нескольких элементов:

Фильтра, осуществляющего первичную очистку.
Двух элементов, имеющих специальные очищающие картриджы. В первом находится гранулированный уголь, а во втором блочный.
Мембраны, сечение пор которой может быть различным, о чем более подробно будет указано ниже.
Емкости для скапливания очищенной воды.
Автоматического клапана, который требуется для перекрытия подачи воды тогда, когда накопительный бак наполнен очищенной жидкостью.
Картриджа, обеспечивающего дополнительную минерализацию воды.

Фильтрование происходит по определенной технологии. Важно отметить, что конструкция и наполнение может отличаться у каждого производителя и в зависимости от потребности приобретения, что непосредственно влияет на его стоимость.

Что обуславливает высокий спрос?

Рассматриваемые системы характеризуются высокой эффективностью. Благодаря небольшому сечению пор, вода, прошедшая через картридж, становится совершенно чистой. Мембранные фильтры, применяемые для очистки воды, отличаются высокой стоимостью, что является их основным недостатком, однако, они имеют множество достоинств, среди которых:

пользование и обслуживание характеризуются легкостью и не требует особых усилий;
очищенная вода отличается превосходным качеством. Ее можно пить непосредственно после фильтрации без кипячения;
позволяет добиться требуемой минерализации и сохраняет необходимые для человека соли;
существуют определенные модели рассматриваемых фильтров, которые можно использовать тогда, когда нет возможности подключить устройство к трубопроводу.

Системы, которые устанавливаются для очищения стоков, делают загрязненную жидкость безопасной для человека. Ее запросто можно затем сливать на грунт. Определенным минусом данного устройства считается потребность в довольно частой смене мембраны и некоторых элементов фильтра, которые обычно не служат более 3 месяцев. Это не столь значительный минус, поскольку в подобной частой замене нуждаются практически все виды фильтров, существующие сегодня.

Разновидности

Следует рассмотреть все существующие виды мембран по различным критериям.

По уровню осуществления очистки

Через мембрану спокойно может пройти вода либо газ, однако, иные частицы будут задержаны. Крупные включения убираются из воды посредством механических и иных разновидностей фильтров. Фильтрация с помощью мембран задействуется для выполнения очистки от маленьких частик.

По размерам пор можно выделить следующие виды (размеры пор представлены в мкм):

микро- (0,1-1), ультра- (0,02-0,1), нанофильтрационные (0,001-0,02);
с обратным осмосом (0,0001-0,001).

Мембраны микрофильтрационного вида способны убрать из воды значительное загрязнение. К этой категории относятся те частицы, из-за которых вода становится мутной. Вещества, которые были растворены в воде, данный фильтр не способен устранить. Второй вариант (ультрафильтрационная система) способен задерживать коллоиды, различные микроорганизмы и высокомолекулярные включения. Подобная очистка позволяет убрать из воды различные примеси, однако, солевой состав, необходимый человеку, в ней сохраняется.

Следовательно, чтобы смягчить жесткую воду, подобная система не подходит. Чтобы сделать воду более мягкой и устранить жесткость, требуется нанофильтрация. Последний вид мембран способен задерживать всевозможные загрязнения различных размеров.

По конструкции

В данном случае мембраны различаются между собой по своей форме:

Дискообразная. Характеризуется низкой чувствительностью к давлению. Может применяться до давления 1000 мм водяного столба. Может быть выполнена в трех различных вариантах. Дискообразная мембрана способна быть выполнена из одного компонента, представлять собой пористую ткань либо иметь 2 слоя (пористый и рабочий).
С трубчатыми элементами. Такие мембраны подразумевают под собой трубку, выполненную из пористого материала. Она может быть изготовлена из различных материалов, однако, самыми распространенными являются пластик и керамика. Диаметр данной трубки может равняться нескольким миллиметрам либо доходить до 2 см. Стенки трубки могут быть симметричными или нет. Первый способ предусматривает одинаковую толщину и пористость по всей длине, а второй подразумевает, что определенная часть стенок более плотная и имеет меньшее число пар, нежели другая. Вода попадает в данную пористую трубку с помощью насоса. Она проходит через поры и, соответственно, очищается. Отфильтрованная жидкость накапливается в баке, а грязная направляются в канализацию.

Рулонная. Данная фильтрационная система подразумевает под собой дренажные трубки, которые обернуты в фильтрующий слой. Дренажные прокладки в данной ситуации с обеих сторон прикрывают мембрану, из-за чего получается пласт с тремя слоями, накручивающийся на трубку. Этот механизм подразумевает, что с одной стороны в систему подается загрязненная вода. Далее она проходит процесс очищения и направляется в бак. Поток жидкости делится на 2 части. Один проходит стадию очищения, а второй смывает загрязнения, которые через торцевую часть направляются в канализацию. Подобная конструкция характеризуется удобством, имеется тонкий рабочий слой, что повышает производительность данного фильтра. Засорение происходит крайне редко.
Половолоконная, состоящая из множества трубочек с малым диаметром. Поскольку они имеют компактный размер, можно увеличивать количество данных трубочек в приборе, что позволяет повысить количество фильтруемой воды. В качестве недостатков подобной системы стоит выделить частые засорения и сравнительно сложную очистку. Во избежание подобных ситуаций, необходимо предварительно провести качественную очистку, которая сможет убрать крупные загрязнения.

Функционирование

Очистительная система с мембраной является одной из лучших, поскольку качество фильтрации находится на высоком уровне. Она способна удалять из жидкости различные загрязнения и вирусы, но при этом сохранять полезные свойства и необходимые микроэлементы.

На выходе человек получает природную и совершенно очищенную воду, которая является биологически полноценной. Она насыщена минералами, которые требуются для человеческого организма. Система имеет один вход, через который вода попадает в фильтр для очищения, и 2 выхода, что обуславливается тем, что один выход предназначен для чистой и очищенной воды, которая направляется в накопительную емкость, а второй выход требуется для вывода загрязнений в канализацию.

Рассматриваемое устройство является лучшим и доступным средством для домашнего пользования, однако, представленные системы находят применение и в промышленной отрасли. Подобная вода не нуждается в дополнительной обработке, ее можно пить сразу после фильтрации, поскольку из нее мембрана убрала все вирусы, микроорганизмы и бактерии, а требуемые для человека соли сохранились.

Процесс очистки осуществляется в 5 этапов:

Происходит предварительная очистка, при которой происходит механическое очищение воды. На этом этапе устраняется большая часть хлора, используемого для дезинфекции.
Осуществляется фильтрация воды через обратноосматические мембраны, благодаря чему можно очистить ее от различных загрязнений.
Отфильтрованная вода накапливается в специальном баке.
Далее жидкость подается через специальный кран, подсоединенный к накопительной емкости.
В процессе раздачи воды можно выполнять дополнительную минерализацию. Для этого требуется установить специальный картридж для минерализации, через который будет проходить вода непосредственно перед подачей.

Повысить производительность мембраны можно, если:

увеличить площадь обрабатываемой поверхности;
повысить давление;
уменьшить ее толщину;
повысить температуру воды, которая проходит фильтрацию. Один градус по Цельсию способен увеличить поток до 3%.

Сегодня производители предлагают мембранные фильтры, которые функционируют по другой схеме. Они устанавливаются в емкость с загрязненной водой и через трубочку в другую емкость поступает чистая вода. Подобный вариант замечательно подходит для походов и тогда, когда отсутствует возможность подключения системы к водопроводу.

Удалить осадок неорганического типа с мембраны можно благодаря кислотным средствам. Биомассы и органические осадки вымываются посредством использования щелочных составов. Не стоит задействовать серную либо азотную кислоту, поскольку они способны навредить фильтру рассматриваемого вида.