Гиперфильтрация воды, или обратный осмос

Продолжаем раздел "Вода" и подраздел "Очистка воды" статьёй Гиперфильтрация воды, или обратный осмос. Где мы расскажем об этом наиболее широко применяемом способе очистки воды в мире. 

Гиперфильтрация воды, или обратный осмос — это один из способов очистки воды с помощью уже упоминавшихся мембранных систем очистки воды . Так, ранее мы уже затронули в статьях Микрофильтрация воды, Ультрафильтрация для обеззараживания воды и Нанофильтрация воды другие способы организации фильтрации через полупроницаемые барьеры. 

Если вы обратили внимание, то в интересном ряду "микрофильтрация ультрафильтрация нанофильтрация гиперфильтрация" идёт уменьшение размеров отверстий-пор в барьерах-мембранах. Закономерно растёт глубина очистки воды — от крупных бактерий через все бактерии-вирусы, через все курпные заряженные частицы-ионы к частицам, соразмерным с молекулой воды. Соответственно, эту закономерность можно проследить по названиям типов фильтрации: 

  • микро (маленький)
  • ультра (ещё меньше)
  • нано (почти самый маленький) 
  • гипер (сверх). 

 Гиперфильтрация воды, или обратный осмос

Другое название гиперфильтрации — это обратный осмос. Итак, гиперфильтрация переводится как сверх-фильтрация. И действительно, "сверх", в прямом смысле слова. Если ближайшая к этой технологии нанофильтрация происходит на мембране с размерами пор порядка 10 нанометров (в 100000 раз меньше миллиметра), то мембрана гиперфильтрации НЕ имеет фиксированных пор постоянного размера. Фильтрация происходит через мигающие поры — непостоянные и всё время меняющие местоположение щели между молекулами материала самой мембраны.

Соответственно, вода через такой барьер сама по себе не пройдёт.

И в ультра-, и в нанофильтрации для процесса очистки воды использовалось давление. Но оно в 10-20 раз меньше того, которое используется в большинстве обратноосмотических систем. Так, для примера, хорошая производительность достигается при давлениях 15-30 бар. Для сравнения. 1 бар соответствует давлению примерно 10 метрам водяного столба. Соответственно, давление в 15 бар — давит как столб воды высотой в 150 метров. ОГО?

Почему так увеличилось давление? Можно подумать, что всё дело в том, что поры стали очень маленькими. Но отсутствие постоянных пор здесь почти непричём. Основную роль играет противодействие солей, растворённых в воде. Опять же, почему соли против?

Представьте себе мембрану — полупроницаемый барьер. Загрязнённая вода подходит с одной стороны, скажем, наружной. Чистая вода вода вытекает с другой стороны мембраны, внутренней.

На наружной стороне мембраны увеличивается количество солей на единицу объёма воды. Ведь вода уходит, а соли остаются.

Замечали ли вы, что солёная вода кипит при большей температуре, чем не солёная? И что солёная вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная?

Если не замечали, то можете понаблюдать.

Почему увеличивается температура кипения солёной воды? Потому что соли образуют с молекулами воды достаточно сильные связи. И для того, чтобы вода кипела (то есть, молекулы воды отрывались и улетали), нужно затратить больше энергии на разрыв связей соли и воды. То есть, нагреть воду до большей температуры.

С гиперфильтрацией та же штука. Соли образовали связи с водой и не хотят выпускать её на внутреннюю сторону мембраны. Поэтому прикладывается сила для того, чтобы всё-таки воду на другую сторону протолкнуть.

Почему возникает название "обратный осмос"? Потому что этот описанный выше процесс с прикладыванием силы — это осмос наоборот.

Сам осмос — это когда вещества проходят через полупроницаемый барьер сами по себе — от большего количества к меньшему. А обратный осмос — это когда вещества идут обратно, от меньшего количества к большему. Для этого и нужно приложить силу. 

Для того, чтобы это проиллюстрировать, предлагаем вам небольшую анимацию. Обычный осмос (фиолетовые маленькие штуки — это молекулы воды, крупные штуки — это соли): 

Обратный осмос (фиолетовые маленькие штуки — это молекулы воды, крупные штуки — это соли): 

Ну а в следующих статьях мы поговорим про техническое оформление технологии обратного осмоса и гиперфильтрации — как оно проявляется в жизни и реальной фильтрации воды. 

Продолжение темы — в статье "Аппарат обратного осмоса". 

Итак, гиперфильтрация воды или обратный осмос — это очень просто! И полезно.

Гиперфильтрация воды, или обратный осмос

По материалам http://voda.blox.ua/2008/07/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-25.html и http://www.mediana-filter.ru/osmos.html

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.