Reverzní osmóza ve vodním filtru: Co to je a proč?
Reverzní osmózaOsmóza, známá také jako hyperfiltrace, je nejznámější metodou filtrace vody. Osmóza odstraňuje z velkého množství vody drobné částice o velikosti iontů. A také odstraňuje soli a další nečistoty z pitné vody za účelem zlepšení barvy, chuti nebo vlastností kapaliny. Tento proces lze použít k čištění kapalin, jako je ethanol a glykol, které projdou membránou reverzní osmózy, zatímco jiné ionty a nečistoty neprojdou. Osmóza se používá ve vodních filtrech, včetně pitných. Filtry s osmózou se používají k výrobě vody, která splňuje nejpřísnější stávající požadavky. Nejpřísnější požadavky samozřejmě klade průmyslová úprava vody.
Reverzní osmóza: Technologie
Reverzní osmóza využívá proces známý jako křížový tok, který umožňuje membráně samočistit se. Technologie reverzní osmózy využívá polopropustnou membránu, která propouští pouze molekuly vody a zachycuje molekuly kontaminantů. Zatímco část kapaliny prochází membránou, druhá část se pohybuje v opačném směru a vyplavuje zachycené částice z membrány. Proces vyžaduje hnací sílu, která protlačuje kapalinu membránou, nejlepší možností je tlak vytvářený čerpadlem. Čím vyšší je tlak, tím větší je hnací síla.
Osmotické systémy jsou schopny zachycovat bakterie, soli, cukry, bílkoviny, částice, barviva a další kontaminanty s molekulovou hmotností větší než 150–250 daltonů. Separace iontů osmózou zahrnuje nabité částice. To znamená, že rozpuštěné ionty, které nesou náboj rovný náboji solí, budou membránou s větší pravděpodobností odmítnuty než ty, které nabité nejsou, například organické látky. Čím větší je náboj částice a její velikost, tím vyšší je pravděpodobnost, že bude membránou odmítnuta.
Tajemství membrány
Neexistuje ideální systém reverzní osmózy pro domácnost. Některé konstrukce jsou lepší než jiné, ale žádný z nich není všelékem na všechny neduhy. Většina výrobců a prodejců doporučuje vybrat filtry reverzní osmózy v závislosti na ukazatelích zdrojové vody a požadavcích kupujícího na kvalitu pitné vody. Někdy to ale nestačí, protože instalace systému reverzní osmózy není tak jednoduchá jako u průtokových vodních filtrů. Někdy to funguje, někdy ne.
Jak vypadá membrána v příčném řezu?
Domácí filtry s osmózou – hlavní komponenty
Celková konstrukce filtrů s reverzní osmózou je poměrně konzervativní, vezmeme-li v úvahu podmínky, ve kterých mají fungovat. Obecně platí, že čím dražší je systém reverzní osmózy, tím více se zvažuje „co kdyby“ a tím více úprav se začleňuje do systému čištění vody. Zohlednění všech možných problémů s kvalitou pitné vody však systém reverzní osmózy nepřiměřeně prodraží. „Problémy s pitnou vodou“ budou existovat vždy.
Protože se vždycky najde někdo, kdo potřebuje mnohem víc, než co je součástí domácího systému reverzní osmózy, může si ho prodejce upravit dle vlastního uvážení. Pochopením fungování hlavních součástí systému reverzní osmózy může prodejce upravit jeho konstrukci tak, aby vyhovovala potřebám zákazníků ve vaší oblasti.
Hlavní provozní komponenty systému:
- membrána pro reverzní osmózu;
- omezovač průtoku vody;
- předfiltr sedimentů pro vodu;
- předfiltr vody a postfiltr s aktivním uhlím;
- skladovací nádrž;
- vodní čerpadlo.
Ani ty nejzákladnější filtry pro reverzní osmózu nelze použít bez prvních tří komponent, zatímco poslední tři jsou navrženy tak, aby splňovaly specifické potřeby zákazníka. Správný výběr a použití každé komponenty je nezbytný pro zajištění správného a bezproblémového provozu systému reverzní osmózy.
Výběr membrány
V podstatě je membrána reverzní osmózy srdcem a duší systému reverzní osmózy. Výběr filtrů pro reverzní osmózu začíná výběrem membrány reverzní osmózy a další komponenty se vybírají na základě vlastností membrány. Existují tři typy membrán reverzní osmózy, každý s vlastními výhodami a nevýhodami:
- směs triacetátu celulózy a acetátu celulózy (CTA);
- tenkovrstvá polopropustná membrána (TLCR);
- modifikovaný polysulfon (SPSF).
Voda protékající reverzními osmotickými membránami CTA má nejnižší náklady na pitnou vodu. Nízká produktivita omezuje použití reverzních osmózních membrán CTA tam, kde je vyžadována vysoká produktivita, ale jejich odolnost vůči oxidaci jim umožňuje samočistit se od derivátů chloru, které se nacházejí ve vodě z kohoutku. Díky tomu jsou reverzní osmotické membrány CTA nejvhodnější pro typické potřeby úpravy vody. Chlor protékající do zásobní nádrže navíc umožňuje snížit hladinu bakterií v pitné vodě.
Reverzní osmózní membrány TLC kombinují vysoký výkon, vysoké zachycování částic a široký rozsah pH, což je činí ideálními pro použití v mnoha aplikacích úpravy vody. V případech vysoké spotřeby vody, nízkých teplot a tlaku vody, vysokých koncentrací dusičnanů nebo vysokého pH (vyššího než 9,0) se doporučují membrány TCL.
V souvislosti s reverzními osmotickými membránami TLC však rostou obavy ohledně úplného čištění pitné vody od chloru, který může vést k rozvoji obrovského množství bakterií v zásobnících. Z hlediska nákladů na výslednou pitnou vodu zůstává použití membrán TCL v systémech reverzní osmózy stále nejdražší.
Membrány SPSF RO jsou nyní samozřejmě mnohem snazší k pořízení než v předchozích letech, ale jejich výkon a cena se nedají srovnávat s membránami CTA RO. Existují také určité obavy ohledně schopnosti membrán SPSF RO čistit nezměkčenou vodu. Osmotické membrány SPSF jsou však pro čištění změkčené vody s vysokou hodnotou pH nebo s extrémně vysokou koncentrací dusičnanů jednoduše nenahraditelné. Membrány CTA a TCL jsou vhodné pro použití i v jiných případech úpravy vody.
Omezovače průtoku
Po RO membráně je omezovač průtoku nejdůležitější součástí RO systému. Řídí regeneraci úpravny vody (tj. množství vyčištěné vody v porovnání s množstvím vody vypouštěné do odpadu). Omezovač průtoku musí být navržen tak, aby řídil průtok kolem povrchu RO membrány a zajistil tak její čistotu. Pokud je omezovač průtoku příliš malý, bude průtok nízký, což povede k znečištění RO membrány v důsledku chemického srážení, hromadění pesticidů nebo obojího.
Protože je čistá voda oddělena od vstupního proudu, koncentrace kontaminantů se úměrně zvyšuje s délkou RO membrány. Pokud je rychlost křížového průtoku příliš nízká, kontaminanty nebudou z povrchu RO membrány smyty. Pokud chcete z RO filtrů získat vyšší výkon, pouhá instalace RO membrány s vyšší kapacitou nemusí být účinná. Zpočátku dosáhnete zvýšeného výkonu, ale RO membrána se značně zanese, protože jí protéká příliš mnoho vody a není dostatečně dlouhá na to, aby křížový průtok vyčistil povrch RO membrány.
Protože však teplota, tlak a TDS na vstupu ovlivňují objem vody procházející membránou RO, lze stejný systém navrhnout tak, aby vyhovoval různým požadavkům na průtok vstupu v různých lokalitách. Konvenční filtry RO jsou dimenzovány na 77 °C, 25 baru a TDS 4.2 ppm a omezovač průtoku je dimenzován tak, aby těmto provozním podmínkám vyhověl. Pokud je teplota a tlak vaší vody nižší nebo je váš TDS vyšší, můžete použít membránu RO s vyšší kapacitou, aniž byste museli cokoli jiného měnit. Nebo můžete nainstalovat menší omezovač průtoku a nevyhazovat peníze do odpadu. Existuje přímý vztah mezi teplotou a tlakem vody procházející membránou RO.
Nejdůležitější věcí, kterou je třeba udělat při výměně omezovače průtoku nebo použití RO membrány s jiným průtokem, než je standardní, je vypočítat dobu regenerace. Regenerace = přítokový průtok x 100 %. Výrobci RO membrán uvádějí, že pro maximální životnost RO membrány by regenerace měla být 15 nebo méně. RO filtry jsou dimenzovány na 25 % nebo více. Pokud se držíte mezi těmito dvěma čísly, budete mít pravdu a vaše předčištění bude dobré.
Filtrace sedimentů v procesu čištění pitné vody
I přes křížový tok a regeneraci ve vašem systému úpravy vody se vaše RO membrána bude ucpávat, pokud z přívodního proudu nebudou odstraněny mechanické částice. K jejich odstranění postačí 5mikronová sedimentační patrona, ale to není možné, pokud je obsah soli vysoký. Vzhledem k tomu, že většina solí je menší než 5 mikronů, taková patrona je propustí, shluknou se a ucpou RO membránu. Pokud se RO membrána ucpe, primárním viníkem je předfiltr, nikoli RO membrána. Pokud je koncentrace solí ve vodě vysoká, doporučuje se instalovat mechanický vodní filtr s malým mikrověkem. Bez ohledu na obsah soli budou dodatečné náklady na vysoce kvalitní 5mikronový vodní filtr ospravedlněny účinnou ochranou RO membrány.
Uhlíkové filtry v systémech
Pokud používáte reverzní osmózu TLC, budete muset použít uhlíkový předfiltr k odstranění oxidačních činidel, a to i v případě, že voda není chlorovaná. Kromě chloru způsobí náhlý nárůst průchodu solí přes reverzní osmózu TLC i další chemikálie – včetně bromu, jódu a různých sloučenin železa. Kromě toho vždy používejte uhlíkový předfiltr a uhlíkový postfiltr. Znovu připomínáme, že cena uhlíkového filtru je mnohem nižší než cena reverzní osmózní membrány, proto se vyplatí jej v systému čištění vody častěji vyměňovat.
Mnoho systémů RO instaluje uhlíkový filtr těsně před kohoutkem. Tyto uhlíkové filtry odstraňují nepříjemnou chuť chlóru (ve filtrech RO CTA a SPSF) a také zachycují všechny škodlivé organické látky, které mohou být stále přítomny. Velké organické molekuly ucpávají povrch uhlíkového filtru a umožňují pronikání menších, ale často škodlivějších molekul. Membrána RO odpuzuje velké organické molekuly a další kontaminanty, což umožňuje uhlíkovému postfiltru zachytit zbývající malé organické molekuly.
Filtry se zásobníkem
Význam akumulační nádrže je v procesu čištění pitné vody často podceňován, ale je naprosto nezbytné ji do systému čištění vody zařadit. Nádrž musí být dostatečně velká, ale pokud je příliš velká, při jejím naplnění vzniká zpětný tlak, který snižuje účinnost osmotického systému. Začíná se produkovat pitná voda horší kvality a do kanalizace se jí vypouští mnohem více, než se předpokládá. Na základě toho byste neměli instalovat do filtračního systému příliš velkou akumulační nádrž bez předchozí konzultace s vaším regionálním zástupcem.
Při výběru zásobníku vody pro systém reverzní osmózy je důležité mít možnost jeho snadné a jednoduché dezinfekce, zejména u systémů s membránou reverzní osmózy TLC. V zásobníku se mohou množit bakterie, proto je možnost jeho snadné a jednoduché dezinfekce velmi důležitá. V případech, kdy existuje možnost bakteriální kontaminace, se doporučuje instalovat vodní filtry typu FHCTF, ve kterých pitná voda nestagnuje.
Čerpadlo
V těchto systémech lze ke zvýšení kapacity použít čerpadla na zvyšování tlaku vody. Při instalaci čerpadla do filtrů byste však měli věnovat větší pozornost regeneračnímu procesu. Pokud pracujete s velmi nízkými teplotami nebo tlaky, můžete čerpadlo nainstalovat, aniž by to negativně ovlivnilo filtry s osmózou. Pokud chcete zvýšit kapacitu standardního systému čištění pitné vody, měli byste odpovídajícím způsobem vyměnit omezovač průtoku. Čerpadla lze také použít ve filtrech s osmózou ke zvýšení tlaku na osmotickou membránu, což může zlepšit kvalitu pitné vody.
Kde koupit systém s osmózou?
Najděte zde systém čištění vody reverzní osmózou