Як працюють системи зворотного осмосу

Осмос – це однобічна реакція двох речовин (у нашому випадку звичайної та очищеної води), розділених напівпроникною мембраною, яка прагне до стану термодинамічної рівноваги. Іншими словами, це явище дифузії, яке бажає урівноважити дві системи із різними хімічними складовими до єдиної концентрації розчину по обидва боки мембрани. При цьому, навіть у візуально сполучених (лише через мембрану) посудинах, може спостерігатись різний рівень рідини. Звичайна вода ніби шприцом може затягувати до себе очищену, аби урівноважити систему. 

Це явище характеризують осмотичним тиском. Тобто існує величина тиску П, приклавши яку до звичайної води, можна зупинити осмос. Загалом, це явище відіграє важливу роль в біологічних процесах, зокрема дозволяє поживним речовинам рухатись від коріння дерева до його верху. Але це тема окремої розмови.

ЗВОРОТНИЙ ОСМОС

Нескладно здогадатись, що зворотний осмос – це явище оберненого руху рідини через мембрану. Але при цьому потрібно прикласти силу, більшу за «прямий» осмотичний тиск. В такому випадку звичайну воду можна «пропхнути» через напівпроникну мембрану і отримати по інший бік очищену воду. При чому така процедура дозволяє позбутись понад 99% органічних часток, колоїдних суспензій, бактерій та вірусів.

Основною складовою отримання такого результату є мембрана, яка пропускає лише дуже малі часточки. Зокрема молекули води є значно меншими за молекули розчинених речовин, які відфільтровуються в процесі зворотного осмосу. Така схема очищення води використовується в промислових та побутових масштабах.

Що таке система зворотного осмосу?

Системи зворотного осмосу – це цілий комплекс складових, що забезпечують очищення води та зручну її подачу. Вони складаються із:

• низки попередніх фільтрів, які не допускають до мембрани речовин, що можуть її пошкодити (зокрема доволі агресивним у цьому аспекті є хлор, як окисник, або ж звичайні механічні домішки);
• напівпроникної мембрани;
• насосу, що створює необхідний тиск для процесу зворотного осмосу;
• збагачувальних фільтрів, які додають до очищеної води необхідні мінерали;
• бака, для зберігання очищеної води (сам процес доволі повільний, тому зручно мати певний об’єм у резерві);
• крана, для зручного користування установкою.

ЯК ПРАЦЮЄ СИСТЕМА ЗВОРОТНОГО ОСМОСУ?

Роботу системи не важко зрозуміти з її складових, хоча певні пояснення все ж потрібно надати та розкрити деякі аспекти.

Система працює зі звичайною водопровідною водою, тому і підключення відбувається до системи подачі холодної H₂O. Причому не важливо, чи це міська мережа, чи заміська свердловина. Головне – це відповідність вимогам тиску, що зазвичай повинен бути в межах 2-6 бар. В разі недостатнього тиску – потрібен додатковий насос, у випадку надлишкового – знижувальний редуктор.

Із загальної системи подачі вода потрапляє на попередні фільтри, де проходить процес вилучення великих та агресивних складових води, що можуть пошкодити фільтр. Далі насос створює необхідний тиск у зоні мембрани, щоб звичайна вода після проходження напівпроникної перешкоди була без домішок. Усі домішки осідають власне на мембрані, але за рахунок високого тиску змиваються та відводяться окремим шляхом до каналізації.

Потім відбувається процес насичення очищеної води необхідними мінералами, а за необхідності, рідині додають певного запаху та смаку. Бачок утримує певний запас води, оскільки процес очищення не настільки швидкий, як цього хотілося б. Хоча відкриваючи кран цього не помічається.

ЧОМУ САМЕ СИСТЕМА ЗВОРОТНОГО ОСМОСУ?

Очищення води таким способом має суттєві переваги над іншими методами. Якщо говорити про фільтрацію звичайної води, то цифра 97-99% в графі «затриманих» домішок говорить сама за себе. Жодна система очистки не може забезпечити подібного результату.

Наприклад, очищення озоном не забезпечує виведення з води важких металів та фенолових сполук, які нині часто трапляються у водах, наближених до підприємств. Крім того, даний метод потребує серйозного контролю над усіма процесами: утворення озону, чітке регулювання вмісту під час очищення (озон – сильний окисник, тому неправильна його концентрація може лише підсилити пагубний ефект неочищеної води).

Ультрафіолетове очищення також має певну вибірковість. Знищення вірусів та бактерій (але також не усіх) відбувається лише за відсутності у воді грубодисперсних сполук, що можуть служити «сховищем» для шкідливих вірусів та бактерій. Та й самі механічні домішки потрібно окремо відфільтровувати.

Вугільні, керамічні та мідноцинкові фільтри добре затримують важкі метали, грубодисперсні сполуки, пестициди та хлор, але фактично безсилі перед бактеріями та вірусами. Важливо, що навіть поєднання озонування чи ультрафіолету із фільтрами, що зазначені на початку даного абзацу, не гарантує повного очищення. Адже дія ультрафіолету доволі короткочасна (кілька секунд), а озон також має властивість швидко розпадатись. Тому у випадку не повної дезінфекції у бактерій та вірусів залишається шанс розмножитись при довготривалому «простої». Іонообмінні фільтри фактично взагалі не забезпечують очищення – лише пом’якшують воду.

Доволі схожий до методу зворотного осмосу спосіб очищення води – дистиляція. Але і тут існують свої суттєві недоліки: вода двічі змінює свою структуру (кипіння, а потім конденсація), не усі шкідливі бактерії гинуть при 100 °С, як і не усі механічні домішки залишаються на випарникові.

Підсумовуючи, варто відзначити, що саме використання системи зворотного осмосу як фільтрів для очищення води вдома забезпечує найбільший рівень очистки води від шкідливих домішок та є найбільш безпечним для здоров’я людини.

Отримати рішення Отримати рішення