Мембранний фільтр для очищення води

Очищення води від шкідливих домішок актуальна не тільки при її використанні в якості питної, але і для технічних потреб, де висока мінералізація призводить до появи накипу, засмічення в сантехнічному обладнанні і арматурі, некоректної роботи побутової електротехніки. Один з ефективних способів боротьби з шкідливими компонентами — мембранний фільтр для очищення води, широко застосовується в промисловому виробництві та побутовому господарстві.

На ринку представлений ряд мембранних пристроїв для водоочищення від різних виробників, при їх виборі слід враховувати характер забруднень, цільове призначення очищеної води та обсяги її споживання. При самостійному монтажі систем з використанням мембранних фільтрів важливу роль відіграє ступінь забруднень — за їх великої інтенсивності потрібне використання фільтруючих пристроїв попереднього очищення і пом’якшення. Щоб правильно зібрати систему очищення води з використанням будь-якого типу фільтрів, необхідно провести лабораторний аналіз її хімічного складу, дана умова є обов’язковою при водозаборі з свердловин і колодязів приватних будинків, заміських дач.

Що таке мембранний фільтр

Мембранний фільтр для води відносять до пристроїв глибокого очищення, завдяки малим порам фільтраційного матеріалу він здатний відсіювати забруднення діаметром від 0,0001 мкм. Щоб зрозуміти, що являє собою такий фільтр, розглянемо поетапну технологію його виробництва:

  • Нарізають поліпропіленову сітку на прямокутники необхідної довжини і ширини, вона служить прокладкою між шарами фільтрувального матеріалу.
  • Відрізають шматки поліестеру рівного з сіткою розміру, в ньому є дрібні канали, через які проходить вода і затримуються шкідливі домішки, матеріал є фільтруючим елементом мембрани.
  • Поліестер укладають у стоси по 15 листів і скріплюють між собою високочастотними акустичними хвилями за технологією ультразвукового зварювання, отримуючи один з складальних елементів пристрою — фильтратор.
  • Розмотують рулон із спеціальної фільтрувального паперу і пропускають її через суміш рідкого пластику з розчинником, яким покриває одну із сторін, після застигання пластику і випаровування розчинника на паперовій стрічці формується унікальна дрібнопористі структура мембрани.
  • Мембрану розкладають на столі, накривають її зверху сіткою розміром в 2 рази менше, і загортають другу частину стрічки наверх — отримують своєрідний конверт з двох фільтруючих поверхонь, між якими розташована ізолююча сітка.

  • На краю пластикової трубки з круглими отворами по всій довжині наносять клей і прикладають до нього стопку з ряду поліестерних фільтраторів, закріплюючи на трубі скотчем.
  • Укладають на перший лист поліестеру мембранний конверт з сіткою посередині і приклеюють його по краях, зверху накладають наступний лист фильтратора, мембрану і знову проклеюють.
  • Операцію повторюють кілька разів (кількість мембранних фільтруючих шарів залежить від якості фільтра), одержуючи в підсумку своєрідний мембранний сендвіч. У недорогих побутових пристроях кількість намотуваних на дренажну трубку рукавів не перевищує одного — двох, у високотехнологічних промислових установках, де потрібна висока якість очищення, кількість фільтруючих шарів досягає 15.
  • Починають обертати трубку, намотуючи на неї всі зібрані в єдине ціле елементи фільтра, зверху стискають і закріплюють фільтруючі шари скотчем.
  • По краях встановлюють торцеві пластикові наконечники і фіксують їх на клей.
  • Намотують на циліндричну поверхню фільтра скловолоконну проклеєну нитка з необхідним натягом, надлишки клею прибирають. Після висихання клейового складу на поверхні фільтра утворюється міцна скловолоконна оболонка.

Побутові фільтратори в процесі виробництва збирають з чотирьох аркушів в наступній послідовності: мембрана, що підтримує поліестерний фильтратор, поліетиленова підкладка, сітка. Листи складають разом в один рукав і намотують на дренажну трубу, в фільтрі їх може бути кілька, покладених впритул один одному і скручених у спіраль.

За розглянутою вище технології виготовляють найбільш популярні рулонні мембрани, також на ринку зустрічаються мембранні пом’якшувачі у вигляді дисків або виготовлені з інших матеріалів (кераміка).

Принцип роботи

Рулонні фільтри для води мембранного типу частіше за інших використовують у системах побутової водоочищення, їх принцип роботи заснований на пропущенні рідини через спеціальну мелкоячеистую мембрану на просоченою паперовою основі і відведення забруднень з частковим уловлюванням поліестерним фильтратором. Він необхідний для коректної роботи системи — фільтр діяв, вода подається на мембрану під тиском, при цьому шар поліестера створює опір на шляху водного потоку і перешкоджає його виходу через очисник. При його відсутності вода під тиском безперешкодно проходить через фільтр в поздовжньому напрямку, не продавливаясь в мембрану і потім в дренажну трубу.

Цікаве по темі:  Підключення душової кабіни до водопроводу та каналізації

Робота мембранного рулонного фільтра складається з наступної послідовності технологічних операцій:

  • Очищається вода надходить в торцеву частину фільтра і проходить вздовж мембрани, з цього кінця внутрішня пластикова трубка запаяна і не має дефрагментації.
  • З іншого кінця корпус закриває кришка з вихідним штуцером малого діаметра, що обмежує тиск. У результаті всередині з’являється надлишковий напір і очищається вода продавлюється крізь ряд мембранних фільтрів до круглих отворів на центральній трубі.
  • В процесі продавлювання всі частинки, розмір яких перевищує діаметр комірок мембрани, збираються в полиэстерном фильтраторе і між осередками сітки, а потім вимиваються проходять потоком води.

Важливо: При відсутності промивання фільтруючої системи проточною водою дрібні осередки мембрани забиваються шкідливими домішками в короткий час і вона перестає виконувати свої функції.

  • Таким чином, фильтруемая рідина рухається одночасно вздовж фільтра і в радіальному напрямку, просочуючись в мембрану, скручений в спіраль. Очищена вода (пермеат) через центральну дренажну трубу виводиться назовні, а забруднена рідина (концентрат) з високим вмістом шкідливих домішок збирається у вихідного торця фільтра після поздовжнього проходження через сітку і поліестеровую підкладку.
  • Сольовий концентрат відводиться в накопичувальну ємність для подальшого використання в побутовому господарстві або утилізується шляхом зливання в каналізаційну систему.

Як видно з принципу дії даного фільтра, значна частина рідини, що очищається (близько 3/4) містить високу концентрацію шкідливих домішок і зливається, тому при побутовому використанні подібних систем слід продумувати питання про раціональне використання цих водних обсягів в господарських цілях.

Порада: Непоганий вихід із ситуації великої витрати води в квартирах з приладами обліку — врізання в трубопровід трійника з зворотним клапаном, через який забруднений розчин направляють назад у водопровідну систему. Фільтр включають під час побутового використання води (миття посуду, прийняття ванн) і концентрат відразу витрачається в господарських цілях.

Конструкція фільтруючої системи на основі мембран

У продажі є велика кількість побутових фільтруючих систем мембранного типу від вітчизняного виробника, заслужили схвальні відгуки споживачів, які до них відносять відомі бренди: Аквафор, Гейзер, Витік, Нова вода, Atoll, Роса. Типові моделі зі зворотним осмосом складаються з наступних елементів:

  • Фільтр первинної очищення. З водного потоку видаляє великі механічні частинки розміром від 5 мкм, дрібні піщинки, зважену бруд, іржу. Картридж даного фільтра часто виготовляють зі спіненого поліпропілену, з його допомогою здійснюється механічне очищення води від зважених забруднень.
  • Адсорбційний фільтр. Фільтруючим елементом очисника є активоване вугілля, поверхневий шар якого вбирає в себе шкідливі речовини з води. Вугілля відмінно очищає воду від хлорних сполук, органічних домішок.
  • Високоякісний фільтр доочистки. Наповнювачем картриджа є брикетований активоване вугілля, видаляє з рідини механічні частинки діаметром до 1 мкм і виробляє доочистку хлорних сполук і органіки.
  • Зворотньоосмотичний мембранний фільтр. Видаляє з води всі частинки розміром від 0,001 до 0,0001 мкм або 96 – 98% всіх забруднень, в цю категорію потрапляють нерозчинні двовалентні оксиди металів (марганець, калій, залізо), органічні домішки, бактерії і віруси.
  • Мінералізатор. Очищена стерилізована дистильована вода не має в складі корисних для здоров’я людини мінералів і солей, які були вилучені в процесі очищення разом з шкідливими домішками. При використанні в якості питної, її пропускають через проточний мінералізатор з мінеральними солями, насичуючи воду, вони підвищують її смакові якості і роблять корисною для здоров’я.
  • Накопичувальний бак. Питну воду відправляють в металевий накопичувальний бак з метою використання в будь-який час без очікування завершення процесу очищення.
  • Електронний модуль управління (додатково потрібен при низькому тиску води у водопроводі). Запускає нагнітальну помпу при спустошенні накопичувального бака, виробляє очищення системи в автоматичному режимі.

Класифікація мембран за розмірами пор

Мембраною називають тонку еластичну плівку, закріплену на несучій поверхні по периметру, дане визначення не надто підходить для систем водоочищення, де призначення мембранних гнучких пластин — фільтрація води.

Пори використовуються в водоочистці матеріалів здатні пропускати домішки різних діаметрів, враховуючи даний фактор, склалася система поділу мембран за розмірними параметрами пропускаються частинок на наступні групи:

  • Мікрофільтраційні (1-0,1 мкм). Включення з таким розміром має каламутна вода та стічні сірі стоки, подібні фільтри використовуються для очищення води від великих колоїдних частинок і крупнодисперсних органічних домішок. Фільтри подібної очищення відносять до розряду механічних, в побутових системах попередньої водоочищення аналогічні функції виконує поліпропіленовий картридж.
  • Ультрафильтрационные (0,1-0,01 мкм). Відсівають дрібні колоїдні домішки і високомолекулярні сполуки, водорості, бактерії, тривалентні нерозчинні оксиди металів.
  • Нанофільтраційні (0,01-0,001 мкм). Використовуються в системах для пом’якшення води, здатні очищати рідина від розчинних двовалентних оксидів заліза, калію, марганцю, хлору, різного виду барвників.
  • Обратноосмотические (0,001-0,0001 мкм). Фільтри глибокого очищення ефективністю до 99%, отримали широке поширення в промисловому опреснении морської води. Видаляють з рідини всі солі і оксиди металів, бактерії, нафтопродукти, барвники, пестициди. Системи зворотного осмосу широко використовуються в медицині, харчовій і хімічній промисловості для одержання стерилізованої води.
Цікаве по темі:  Як злити воду з водонагрівача - бойлери Термекс, Арістон, Електролюкс та інші

При виборі водоочисної установки важливим критерієм є тиск в системі, для великих розмірів пор у мембранах достатньо 1 — 2 атмосфер, найвищий напір потрібно для фільтрів зворотного осмосу — мінімум 3 атмосфери.

Типи мембранних фільтрів по конструктивному виконанню

Крім розмірних параметрів, мембранні фільтри в залежності від конструктивного виконання ділять на наступні види:

Дискові. Даний вид фільтрів нечасто використовують у побутовому господарстві, мікропористі мембрани частіше застосовують у промисловій сфері для водоочищення великих обсягів води у великогабаритних установках. Матеріалом їх виготовлення є капрон; поліамід, поліефірсульфон, фторопласт, поліетилентерефталат (лавсан), ацетилцеллюлоза. В процесі виробництва очисні елементи з мембранами розташовують у фільтрах наступними способами:

  • бесподложечным, фильтратор виконаний з однорідного матеріалу;
  • армованим з тканинної або полімерної сітчастою основою;
  • подложечным — з основою з міцного крупнопористого матеріалу.

На ринку водоочисного обладнання можна придбати дискові проточні фільтри Гейзер з полімерних матеріалів з вбудованими канавками, пропускають частинки розміром від 100 мкм.

Трубчасті. Мають просту конструкцію у вигляді трубки з пористого матеріалу, в яку фильтруемая рідина надходить через торцеву кришку з отворами і потім видавлюється назовні під тиском, проходячи через пори мембранного очисника. Матеріалами виготовлення корпусу дрібнопористою мембрани можуть бути кераміка, металокераміка, пластик, сплави різних металів.

Рулонні. Пристрій подібних фільтрів було розглянуто вище, вони являють собою намотаний на дренажну трубку сендвіч з плівки зворотного осмосу, поліестерової підкладки, поліетиленової плівки та сітки. При їх роботі вода з торцевої частини потрапляє на мембрану і стікає по спіралі в дренажні отвори, а концентрат з домішками утилізується або використовується для господарських потреб.

Порожнистоволоконні. Даний тип мембран розрахований для промислового застосування, являють собою дуже дрібні фільтраційні трубочки, складені в пучок. Очищається рідина проходить крізь капіляри в їх стінках, діаметр яких перешкоджає проходженню домішок більш великих розмірів. Подібну конструкцію мають ультрафильтрационные мембрани, відсівати частинки діаметром від 0,1 мкм.

Треково-мембранні. Подібного виду мембрани виготовляють з тонких плівкових полімерів товщиною 12 — 23 мкм методом бомбардування поверхні іонами криптону, в результаті з’являються наскрізні канали з фіксованим діаметром до 0,05 мкм (для поліетилентерефталатної плівки). Одне з найпростіших пристроїв на їх основі, що використовується для водоочистки в побутовому господарстві, являє собою плівкову мембрану з діаметром отворів 0,2 — 0,4 мкм, вміщену в закритий пластиковий футляр.

Для роботи пристрою його корпус занурюють в ємність з водою і підключають зливну трубку, опускаючи її нижче рівня рідини в резервуар (банку) для збору відфільтрованої води. Перед фільтруванням воду подсасывают і після того, як струменевий режим перейде в краплинний (мембранний фильтратор включається в роботу), починають збирати фільтрат.

Трекові мембранні фільтри тонкої очистки води, середня ціна яких близько 700 руб., не потребують електроенергії, пристосування можна брати з собою на дачу, у відпустку з умовами дикого проживання, туристичний похід. Перевагою трекової системи є простота в обслуговуванні — після забивання пор похідний мембранний фільтр для очищення води розбирають, знімають очищувач, протирають його чистою губкою від нальоту під струменем води і занурюють в розчин 5% лимонної кислоти для відновлення.

На ринку водоочисного обладнання реалізується широкий ряд трекових фільтраторів, популярні бренди — Нерокс, Крапель, Сніжинка.

Плюси і мінуси мембранних фільтрів

Серед всіх різновидів мембранних фільтрів у побутовому господарстві знайшли застосування установки зворотного осмосу з початковою вартістю близько 6000 руб., що володіють високою ефективністю водоочищення. До їх позитивних якостей відносять:

  • Високу чистоту відфільтрованої води, в якій відсутні всі види бактерій, мікробів, вірусів, оксиди металів, що викликають накип.
  • Система фільтрації має просту конструкцію і може самостійно обслуговуватися споживачем.
  • На відміну від популярних побутових альтернативних методів очищення з аераційними установками та іонообмінними смолами, система зворотного осмосу займає невеликий простір під мийкою.
  • Термін експлуатації мембранного фільтра завдяки технології з постійною прочищенням його поверхні проточною водою, перевищує час використання картриджів в системах типу глека і може доходити до 2-х років. Системи, де передбачена автоматична очистка мембрани, працюють без зміни фільтра 5 і більше років.
Цікаве по темі:  Свердловина в приватному будинку: плюси і мінуси, порівняння з колодязем, що краще на дачі

Незважаючи на високу якість очищення, мембранний фільтр зі зворотним осмосом має ряд недоліків, що обмежують його широке застосування в побуті:

  • При експлуатації установок з даним методом фільтрації ефективно очищається лише 1/4 частина води, що надходить, решту доведеться зливати в каналізацію або шукати їй застосування в господарських цілях.
  • Висока якість очищення потребує сильного тиску в системі до 10 атмосфер для продавлювання води через дрібнопористу мембрану, такий напір можна досягти тільки з допомогою електронасоса, для роботи якого потрібна електроенергія — це істотно підвищує експлуатаційні витрати.
  • Для коректної роботи мембрани зворотного осмосу вода перед фільтрацією повинна проходити попереднє очищення — в результаті додатково використовують три фільтра (стандартний комплект Аквафор тріо, Роса). У двох з них вугільні картриджі підлягають обов’язковій періодичній заміні, що призводить до додаткових витрат.

  • Проходячи через систему зворотного осмосу, вода втрачає корисні для здоров’я людини мінерали і стає несмачною, тому для поліпшення смакових якостей використовують додатковий вузол мінералізації з витратними компонентами.
  • Порівняно з іншими системами, фільтр зворотного осмосу має досить низьку продуктивність (максимум 0,12 л/хв у популярної моделі Гейзер Престиж) і використовується тільки для отримання питної води.
  • Багато користувачів скаржаться на гучну роботу автоматичної системи, що включає нагнітає воду електронасос після спустошення накопичувального бака, іноді електроніка плутається в роботі і постійно включає і відключає помпу.
  • Середня вартість зворотньоосмотичного фильтратора близько 7500 руб. без нагнітальної помпи — такі витрати не кожному по кишені.

Як чистити фільтр зворотного осмосу

Необхідність і періодичність очищення зворотноосмотичної установки залежить від якості води, обсягів фільтрації і тиску в системі, при наявності автоматики з вбудованою функцією водоочищення термін використання картриджа може доходити до 6 років.

Якщо в конструкції установки не передбачена можливість автоматичного обслуговування фільтра, його можна промити самостійно одним з наступних методів:

  • Дістати картридж і направити в нього струмінь води у зворотному напрямку, з-за невеликого тиску вона буде проходити фільтруючі шари наскрізь, вимиваючи відкладення. Після промивання фільтр можна покласти у воду з лимонною кислотою на кілька годин.
  • Сучасні конструкції побутових фільтрів відрізняються невисокою міцністю корпусу, що складається з декількох шарів полімерної плівки. Її досить просто розмотати, потім випрямити 2 спіральні рукави, в яких легко відокремити фільтр, сітку і підкладку один від одного. Можна опустити всю систему в ємність з водою і ретельно промити її складові з подальшим відстоюванням в розчині 5% лимонної кислоти. Після висихання картридж легко зібрати назад, скріпивши корпус скотчем або ізоляційною стрічкою.

У побутовому господарстві для одержання питної води високої якості відмінно зарекомендував себе мембранний очищувач води із зворотним осмосом, що виробляє 95 — 98% фільтрування всіх шкідливих і корисних для організму людини компонентів. Незважаючи на безліч недоліків (низька продуктивність з утилізацією 3/4 водного об’єму, високі експлуатаційні витрати, відсутність корисних мінералів) система не має конкурентів за якістю фільтрування і є найкращою для отримання надчистої питної води з комунальних магістралей та індивідуальних водних джерел.

Відео

Принцип роботи системи зворотного осмосу

 

Як рулонна мембрана фільтрує воду і її пристрій

 

Фільтр з трекової мембраною – як використовувати