11.1. Технология обратного осмоса

11.1. Технология обратного осмоса

Осмос как физическое явление был открыт французским физиком Ж. Нолле в 1748 г., именно в опытах с органической мембраной (бычьим пузырем). Мембрана (от лат.:membrana – перепонка – тонкая пленка).

В жизни растительных и животных организмов мембраны играют важнейшую роль. Любая клетка организмов окружена биологической мембраной, имеющей белково-липидную структуру молекулярных размеров (толщина не более 100 ?).

Мембраны организмов проницаемы и способствуют обводнению клеток и межклеточных структур, регулируют в клетках концентрацию разных веществ: солей, сахаров, аминокислот и др.

Метод обратного осмоса появился в 1953 г., когда Рейдом и Бретоном (США) были открыты полупроницаемые свойства ацетилцеллюлозных мембран. В дальнейшем была разработана технология изготовления мембран из раствора ацетилцеллюлозы в ацетоне и формамиде, были изготовлены мембраны, которые можно хранить длительное время в сухом виде, а также мембраны в виде полых волокон и составные мембраны.

Таким образом, более 50-ти лет назад начала развиваться принципиально иная технология очистки воды – мембранная технология. Она основана на пропускании воды под давлением через полупроницаемую мембрану и разделении воды на два потока: фильтрат (очищенная вода) и концентрат (концентрированный раствор примесей). Мембрана является главным элементом системы обратного осмоса.

Установление равновесия между концентрациями растворов по обе стороны мембраны происходит под действием осмотического давления, значение которого может достигать больших значений. Например, для океанской воды с минерализацией 35 г/л это давление равно 2,55 МПа, в организме морских животных – 0,665–0,755 МПа, а у солончаковых растений – 8,0 МПа.

Предложено несколько гипотез, объясняющих некоторые факторы осмоса, но единой теории пока нет.

Отсутствие теории, как и в некоторых других областях водоподготовки, не помешало все более растущему применению явления обратного осмоса для обработки воды.

Современные обратноосмотические мембраны – композитные – состоят из нескольких слоев. Общая толщина 10–150 мкм, причем толщина собственно селективного слоя, который определяет селективность мембраны, – не более 1 мкм. В состав конструкции входит турбулизирующая сетка между мембранами.

Для бытовых систем обратного осмоса срок службы мембранного элемента при правильной эксплуатации и своевременной замене фильтров предварительной очистки – 2–3 года. Мембрана задерживает все бактерии и вирусы, большую часть растворенных солей и органических веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность, и патогенные вещества), пропуская лишь молекулы воды, небольших органических соединений и легких минеральных солей (RO мембраны задерживают 97–99 % всех растворенных веществ). Такие мембраны используются во многих отраслях промышленности, где есть необходимость в получении воды высокого качества (разлив воды, производство алкогольных и безалкогольных напитков, пищевая промышленность, фармацевтика, электронная промышленность и т. д.).