Мембранні системи очищення води - Все найцікавіше!
У розділі: Вода та в підрозділах: описи, фільтри. Автор-компілятор статті: Лев Олександрович Дебаркадер
Мембранні системи очищення води - це практично найсучасніші цікаві технології очищення води (і не тільки води), які широко використовуються в промисловості. Звичайно, існують і сучасніші технології, не пов'язані з водою — але до їхнього серійного виробництва пройде дуже багато часу.
Чому мембранні системи очищення води називаються мембранними? Тому що як робочий елемент використовується мембрана. Що таке мембрана?Мембрана - це напівпроникний бар'єр із найрізноманітніших матеріалів (метал, пластик, кераміка), який щось пропускає, а щось ні. Іншими словами, цей бар'єр дозволяє розділяти суміші на компоненти, що їх складають.
Простий приклад: ми маємо звичайну воду. Це не що інше, як розчин (або суміш) води та різноманітних шкідливих та непотрібних домішок. І при застосуванні мембранних систем очищення води домішки відсіваються, а вода залишається. Чиста 🙂
Зверніть увагу, ми не дарма використовували слово "відсіюються", тому що найближчий побутовий прилад, що працює за схожою технологією - цесито для борошна. Так, коли ми користуємося ситом, то просіюємо борошно (яке проходить через напівпроникний бар'єр, сито), і викидаємо
- які через свої розміри не проходять через напівпроникний бар'єр.
Саме тому, що мембранні системи очищення води використовують принцип сита, відсіваючи молекули, їх іноді називають "молекулярним ситом ". Звичайно, строго кажучи, найменші молекули відсіюють не всі мембранні системи, а тільки система зворотного осмосу, але ж це вже нюанси. Тим більше, що молекулярне сито - це звучить гордо 🙂
Ви можете сказати: "Але, дозвольте, адже механічне очищення води - це теж, виходить, мембранний процес? Адже там є
- з одного боку брудна вода - та сама суміш,
- є напівпроникний бар'єр - картридж (на якому затримано домішки),
- і є очищена вода…"
Насправді, у загальнотеоретичному сенсі, це саме так і є. Але мембрана та картридж відрізняються як день і ніч. Зокрема, за своєю будовою, завдяки чому картриджі механічної фільтрації можуть видаляти лише великі домішки (типу піску чи іржі), а мембрани — набагато дрібніші речовини.
Так, картридж — це купа чогось, що заважає проходити бруду, бруд забиває картридж. За своєю суттю перші мембрани виглядали і працювали так само, як і картриджі для механічного очищення — і забивалися, як і звичайні картриджі. Але поступово технологія створення мембран удосконалювалася, і сучасні мембрани взагалі не схожі на картриджі. Як мінімум, вони дуже тонкі (приблизно як аркуш паперу або трохи товстіший, якщо враховувати підкладку). Ну і як максимум - вони набагато краще поділяють суміші.
Повернемося до наших ситів. Так само, як сито буває
Спочатку розберемося, рахунок чого відбувається поділ на мембранах.
Поділ на мембранах відбувається за рахунок того, що з одного боку у мембрани чогось більше, а чогось ні. І з того боку, де надлишок, докладається зусилля у бік нестачі. Наприклад, з одного боку більше вмісту спирту, з другого спирту немає. Мембрана пропускає спирт і не пропускає все інше. Що відбувається? Спирт поступово просочується в інший бік у цілком очищеному вигляді.
За допомогою чого робиться так, що з одного боку у мембрани чогось більше,а з іншого – менше? Розберемо це з прикладу сита. Так,чому людина може просіяти борошно?
- Ну, спочатку він поклав зверху на сито борошно (тобто, з одного боку надлишок борошна).
- По-друге, він знизу залишив порожній простір, щоб борошну було кудись сипатися (тобто де борошна немає).
- Ну і, нарешті, найголовніше. Людина використовує потряхування (+ силу тяжіння), прикладає силу для того, щоб борошно почало просіватися.
Таким чином, виконується головне завдання сита - відокремити борошно від тарганів, мух та камінців. Які більше, ніж осередки в ситі, і тому не можуть пройти на той бік.
Так само і в мембранних технологіях. З одного боку суміш речовин, серед яких є потрібні та непотрібні. З іншого боку, нічого подібного немає. У кращому разі, там тільки потрібні (або тільки непотрібні — дивлячись, що пропускає бар'єр) речовини. І, нарешті, на суміш речовин діє та чи інша сила. Це може бути
- тиск,
- температура,
- концентрація,
- якісь ще процеси.
Результат такий самий, як і у сита - мухи окремо, котлети окремо. Тобто непотрібні речовини в один бік, потрібні в інший.
Найбільш поширені мембрани, діюча сила яких тиск. Просто з одного боку на суміш речовин діє тиск. Ці процеси мають свою наукову назву (кому цікаво баромембранні процеси). До їх складу входить і вже згадувана ультрафільтрація. Крім неї до подібних мембранних систем очищення води відносять:
- мікрофільтрацію
- нанофільтрацію
- гіперфільтрацію (зворотний осмос).
В цілому мембранні системи очищення води в залежності від діаметра осередків і розмірів речовин, що видаляються, виглядають так:
