Различия между технологиями прямого и обратного осмоса

Полупроницаемые мембраны используются сразу при двух методах очистки воды — прямом и обратном осмосе. Действие обоих основано на осмотическом эффекте, которое возникает в случае, если два раствора одного вещества с разной концентрацией оказываются разделены полупроницаемой мембраной. Однако между этими технологиями есть существенная разница — в принципе действия, необходимом наборе оборудования и особенностях применения.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Прежде, чем рассматривать особенности двух технологий, нужно сначала объяснить явление осмоса. Итак, представим себе емкость, которая разделена на две половины полупроницаемой мембраной с мельчайшими порами размером не более 0,0001 мкм — это меньше, например, расстояния между атомами углерода в алмазе. 

Разделенные мембраной области условно назовем А и Б. В обе области поместим раствор одного вещества, однако в области А концентрация будет в несколько раз больше. Тогда начнется самопроизвольный переход жидкости области Б в область А. При этом ввиду малого размера пор перемещаться будут только молекулы воды и некоторых растворенных в ней газов. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока концентрация в областях А и Б не выровняется.

ПРЯМОЙ ОСМОС

На описанном эффекте и основывается действие прямого осмоса. Этот метод используется, например, на опреснительных установках. Для этого в область А помещается раствор углекислого аммония ((NH4)2CO3). а в область Б — морская вода. Молекулы воды перемещаются в область А, оставляя соль и другие примеси в области Б. 

После этого получившийся раствор углекислого аммония достаточно нагреть до +60°C — при этой температуре это вещество распадается на аммиак и углекислый газ, который испаряются и могут быть использованы повторно. В итоге на выходе получается вода, пригодная для питья, технических и хозяйственных нужд.

ОБРАТНЫЙ ОСМОС

Этот эффект также основан на проходе жидкости через полупроницаемую мембрану. Различие между осмосом и обратным осмосом состоит в том, что во втором случае он происходит в обратную сторону. Естественным путем такого достичь невозможно — поэтому вода подается под некоторым давлением, которое должно превышать осмотическое. Для этого установки обратного осмоса оснащаются повышающими насосами.

После прохождения через мембрану жидкость сохраняет не более 1—2% от изначального количества примесей. Это делает ее схожей по своим свойствам с дистиллированной водой.

РАСХОДЫ НА ОБОРУДОВАНИЕ

Очистные станции, работающие на основе эффекта прямого осмоса, на сегодняшний день не являются достаточно распространенными. Развитием этой технологии занимается, в частности, британская компания «Modern Water», однако широкого применения метод пока не нашел. Это связано с достаточно высокой стоимостью оборудования, которая делает неэффективным его использование для очистки сравнительно небольших объемов воды. 

В наших условиях гораздо более перспективным выглядит использование обратного осмоса. Этому способствует и доступность оборудования — его производство осуществляет, в том числе, НПЦ «ПромВодОчистка». Можно подобрать одну из типовых моделей с производительностью от 0,25 до 50 кубометров в час либо заказать разработку по индивидуальному проекту.

«В наших условиях я не сталкивался с крупными установками прямого осмоса. Обратный — да, он везде стоит, а с прямым не сталкивался. Ни разу».

— Балобанов Александр Сергеевич, ведущий инженер-технолог  ООО «НПЦ ПромВодОчистка»

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ

Обе технологии позволяют получить воду с предельно низким содержанием примесей — не более 50 мг/л (соотношение — 1 к 20000). Однако, если сравнивать осмос и и обратный осмос, то второй метод на данном этапе развития выглядит гораздо более эффективным.

  • Во-первых, этот способ гораздо более универсален. Установка, оснащенная достаточно эффективной системой предварительной очистки, может убирать практически любые примеси из воды. Прямой осмос также с этим может справиться, однако для этого может потребоваться кардинальное изменение технологических процессов. В нашем примере может потребоваться замена карбоната аммония на другое вещество; следовательно — нужно будет менять и процесс его удаления из конечного раствора. В случае с обратным осмосом таких проблем нет.
  • Во-вторых, обратноосмотическая очистка в принципе не требует дополнительных технологических операций. Будет достаточно лишь периодического обслуживания установки (например, химической промывки, использования антискалантов и некоторых других процедур). Это ускоряет и удешевляет процесс получения чистой воды.

Впрочем, есть у обратного осмоса и недостатки. В первую очередь, речь идет о достаточно большом расходе — большая часть воды уходит в слив. В некоторой мере, избежать этого может помочь система рециркуляции, однако все-таки необходимо предусмотреть варианты утилизации концентрата. Особенно это касается случае, когда система обратного осмоса используется для очистки сточных вод и доведения их состояния, допускающего сброс в канализацию. 

В целом, сфера очистки воды прямым осмосом в нашей стране (как и во всем мире) пока недостаточно развита. Это делает обратноосмотическую технологию почти безальтернативным выбором для получения воды с минимально возможным процентом примесей.