Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Фильтры и способы чистки воды

Фильтры и способы чистки воды Андрей, г. Калуга:
Здрасти,Поведайте, пожалуйста, подробнее о фильтрах и способах чистки воды.

Здрасти!

Cуществует три главных метода чистки воды, реализуемых в фильтрах: механический, ионообменный и сорбционный. Не считая того, есть способы более сложные способы — мембранный, оборотного осмоса, химический и др.

Более обычный и всераспространенный способ чистки воды – механический. Зависимо от того, какой размер имеют задержанные порами фильтра частички, механическую фильтрацию делят на:

  • ультрафильтрацию (задерживается 95% частиц размером 0,2—0,5 мкм);
  • два класса микрофильтрации (задерживается 95% частиц размерами 0,5—5 и 5—15 мкм);
  • два класса макрофильтрации (задерживается 95% частиц размерами 15—50 и поболее 50 мкм).

На теоретическом уровне механический фильтр способен задерживать большие и маленькие частички, взвеси, бактерии и даже вирусы и большие органические молекулы. Что все-таки касается газов, металлов, хлорорганики, то от этих соединений фильтры не выручают.

Макрофильтрация обычно употребляется в предфильтрах, патроны которых врезают в входящую водопро­водную трубу. Для более узкой чистки воды в патроны закладываются катриджи для микрофильтрации. Лучший размер пор – 5 мкм, так как катриджи с маленькими порами от 0,5 до 1 мкм стремительно засоряются.

Осмотическая фильтрация находится в зависимости от различной пропускной возможности особых полупроницаемых плёночных мембран (фильтров), сделанных на базе синтетических полимерных материалов. Толщина таких мембран варьирует от 0,1 до 1 мм и меж молекулами в плёнке есть мелкие отверстия-поры, при этом очень мелкие, еще меньше, чем в механических фильтрах. Питьевая вода состоит из молекул Н2О и огромного количества молекул и ио­нов примесей, и они все имеют хотя и малые, но различные размеры. Если процеживать воду через мембрану, то пройдут маленькие молекулы Н2О и близкие к ним по величине, а более большие будут задержаны. Это и есть механизм осмотической, либо мембранной, фильтрации.

В индустрии такие мембраны изготавливают из полимерных и глиняних материалов. Зависимо от размера пор, с помощью их осуществляется:

  • оборотный осмос;
  • нанофильтрация (нанометр — одна миллиардная метра, либо одна тысячная микрона, другими словами 1 нм = 10 ангстрем = 0,001 мкм.);
  • ультрафильтрация;
  • микрофильтрация.

Самая маленькая сетка (оборотный осмос) пропускает только молекулы воды, и в итоге выходит вода, близкая к дистиллирован­ной. При нанофильтрации задерживаются взвеси, микрофлора (включая вирусы), органика и отчасти ионы натрия, кальция и магния; при ультрафильтрации — взвеси, микрофлора и большие органические молекулы; при микрофильтрации — взвеси и бактерии. Этот метод фильтра­ции применяется для удаления бактериологических и органических загрязнений (в том числе — хлорорганики), также обессоливания воды (в случае оборотного осмоса). Можно соединять в фильтре несколько мембран 1-го либо различных типов и сочетать мембранный фильтр с другими — к примеру, с рабо­тающими по принципу ионного обмена. Но способы мембранной фильтрации очень дорогие и рассчитаны быстрее на коллективное, чем индивиду­альное применение.

Другой распространённый способ фильтрации – сорбционная фильтрация. Сорбцией именуется поглощение растворенных в воде веществ поверхностью твердого сорбента, в этом случае — материала, наполняющего фильтр. От механической фильтрации этот процесс отличается тем, что материал механического фильтра не инертен, а сорбционного — активен: он захватывает примеси и держит их силами молекулярного притяжения. Но поверхность сорбции должна быть велика, чтоб как можно больше примесей задерживалось в его порах. Это достигается тем, что пористый сорбент состоит из маленьких частиц, занимающих большой объём..

Самый обширно использующийся сорбент – уголь. В каждой частичке угля размером 1 мм имеется огромное количество внутренних пор, неприметных глазу, но существенно увеличивающих его поверхность. Уголь совсем безобиден и просто дробится в порошок. Он захватывает и сорбирует на собственной поверхности (в основ­ном в порах) разные примеси и его можно активировать. Активация — особенная процедура, в итоге которой разных пор, поперечником от 20—30 до 1000 ангстрем и еще крупнее, становится еще больше. Их настолько не мало, что полная поверхность 1 г активированного угля, производимого русскими и забугорными фирмами, равна 800—1500 м2.

Сорбционные фильтры убирают из воды хлорорганику (хлороформ, четыреххлористый углерод, бромдихлорметан и другие вещества), также томные металлы (железо, свинец и др.), взвесь, бактерии и, в границах собственных способностей, вирусы. При таком методе фильтрации грязной воды примеси, осевшие в порах, забивают их, и спустя некое время, определяемое сорбционной способностью фильтра, его нужно поменять. К тому же уловленные фильтром мельчайшие организмы никуда не исчезают и даже способны плодиться в фильтрующем материале. Чтоб этого не случилось, требуются особые меры. Очередной принципиальный момент: не­обходимо, чтоб вода проходила через угольный фильтр с маленький скоростью (приблизительно один стакан за минуту на 100 г угля), по другому высококачественной чистки не получится.

Существует возможность сделать лучше фактически все характеристики сорбционного фильтра, если смешать гранулки угля с размельченным полиэтиленом и подвергнуть смесь спеканию или получить угольное волокно методом карбонизации волокон вискозы с следующей его активацией. Структура такового материала припоминает клубок нитей шириной 6—10 мкм, с огромным количеством пор и большой активной поверхно­стью. Схожая разработка выполнена известной компанией Аквафор: в выпускаемых компанией фильтрах употребляется материал аквален.

Последующий способ — ионообменный способ фильтрации. Он основан на использовании ионитов — ионообменных (катионных и анионных) смол либо искусственных материалов с такими же качествами. Эти характеристики заключаются в том, что ионообменный материал способен захватывать из воды одни ионы, насыщая ее другими ионами, входящими в его состав, другими словами за счет реакции ионного обмена. Для этого воду пропускают через ионнообменные смолы – катиониты, которые обмеенивают ионы Na+ на ионы водорода Н+, и аниониты, который меняют ионы С1- на ионы гидроксильной группы ОН-. В итоге ионы натрия и хлора будут захвачены фильтрующими материалами, тогда как в воде окажутся ионы Н+ и ОН-, т.е вода. Избирательность являет­ся самым восхитительным свойством ионитов, а в остальном они подобны сорбционным материа­лам: тоже пористые, также забиваются извлечен­ными из воды примесями и имеют определенный ресурс. Ионообменные фильтры обычно исполь­зуют для чистки воды от катионов томных ме­таллов и смягчения ее жесткости — захвата избы­точных ионов магния и кальция. У их есть принципиальное достоинство: если заложить в фильтр ионит, обменивающий находящиеся в воде ионы на ио­ны йода либо серебра, то микрофлора в таковой среде погибнет. При всем этом, но, придется просле­дить, чтоб концентрация йода либо серебра не превысила допустимую.

Способ химической фильтрации воды — это более современный способ, основанный на электролизе воды.

Это только приятная иллюстрация различных процессов и фильтров воды на их базе, которые могут происходить в воде зависимо от наличия в ней тех либо других при месей, материала электродов и разделяющих их диафрагм. Так, к примеру, если в воде имеются хлориды, то при электролизе будет выделяться хлор и другие активные окислители, уничтожающие микрофлору точно так же, как в случае хлорирования воды на водопроводной станции; а потом эти соединения будут разрушены на последующих стадиях электролити­ческого процесса. Тем же методом можно раз­рушить либо перевести в нейтральные соединения многие вредные вещества, или сосредоточить их в определенном объеме и выпустить совместно с водой в сток. Данный способ позволяет отделить очищенную воду от грязной, при этом работает электронный ток, а не сорбент; ничего не нужно подменять, ресурс фактически неограничен, расходных картриджей не имеется.

Но этот метод имеет недочеты: высочайшая стоимость, необходимость часто промывать электроды слабеньким веществом кислоты и невозможность контроля за качеством фильтрации. С фильтрующими модулями Аквафор, Гейзера либо Барьера проще: их можно вскрыть либо выта­щить картриджи сначала, посреди либо в конце процесса фильтрации и убедиться, что картриджи темнеют и, означает, работают. С электрохимиче­ским фильтром дела обстоят по-другому: из од­ной трубки течет очищенная вода, из другой —грязная, но различия меж ними не очень приметны.

Таким макаром, все обозначенные способы фильтрации имеют свои плюсы и недочеты:

  • Если не принять особых мер, фильтр может совместно с вредными примесями забрать из воды полезные минеральные добавки — соли натрия, магния, калия и кальция.
  • В конце процесса, когда фильтрующий материал очень забит вредными хим примесями и микробами, задержанными в процессе многодневной эксплуатации, фильтр может слить все загрязнения в стакан. Производители ряда фильтрующих систем (компания Аквафор) свидетельствуют, что их уникальный сорбент убивает микрофлору и так крепко держит загрязнения, что такового не может случиться никогда: ни по истечении срока годности фильтра, ни тем паче сначала эксплуатации.  Другие производители (компания Гейзер) вводят в собственный фильтрующий материал серебро, чтоб убить бактерии и предупредить их размножение в фильтрующем материале. Потому любые фильтры рекомендуется поменять как можно почаще.
  • От залповых выбросов (к примеру, заржавелая вода после застоя в трубах), когда бактерии либо какое-либо вредное вещество содержатся в воде в концентрации, которая в десятки-сотни раз превосходит ПДК, не выручит никакой бытовой фильтр. Может быть, он очистит 10—20 л воды, но после чего будет забит до отказа. Тогда вода польется из всех отверстий корпуса. Залповый выброс — ситуа­ция сравнимо редчайшая, и такую воду обрабатывать бытовым фильтром не стоит; лучше поберечь фильтре.

Не считая того, фильтр не должен насыщать воду субстанциями, входящими в ма­териалы его конструкции. Это, также необрати­мость захвата примесей и бережное отношение к полезным минералам — обязательства произво­дителей фильтров перед юзерами. Мы же, в свою очередь, должны осознавать, что нескончаемых фильтров не бывает, и должны эксплуатировать их в согласовании с аннотацией.

К.х.н. О.В. Мосин

Оставить комментарий