Ультрафильтрация воды: свойства, интересные факты и особенности применения

В наше время очистка воды играет важнейшую роль в обеспечении людей и промышленных предприятий чистой и безопасной питьевой водой. Одним из самых эффективных методов очистки воды является ультрафильтрация, которая позволяет удалить из воды даже самые мелкие загрязнители и микроорганизмы.

Именно ультрафильтрационные мембраны с глубиной фильтрации 0.01 микрона применяются в модулях очистки пурифайеров (проточных кулерах без бутылей). Поэтому данная тема особенно интересна профессионалам в области водоподготовки.

Диаметр волоса человека составляет порядка 75 – 115 микрон. Вы можете представить его толщину прямо сейчас. Как было сказано чуть выше, диаметр поры ультрафильтрационной мембраны всего 0.01 микрона, что практически в десять тысяч раз (10 000!) тоньше волоса. Представили?

В этой статье мы рассмотрим принципы работы ультрафильтрации, ее преимущества и применение в различных отраслях.

Принципы ультрафильтрации:

Ультрафильтрация - это процесс фильтрации, при котором вода пропускается через полупроницаемую мембрану с очень маленькими порами. Порядок размеров пор в ультрафильтрации составляет от 0,01 до 0,1 микрона. Вода проходит через мембрану под давлением, и за счет различных механизмов (в том числе ситообразующего действия и электростатических сил) осуществляется удаление загрязнений, включая микроорганизмы, вирусы, бактерии и частицы.

Преимущества ультрафильтрации:

Высокая степень очистки: ультрафильтрация позволяет удалить из воды практически все загрязнители размером больше пор мембраны. Это включает в себя органические вещества, вирусы, бактерии, химические соединения и т.д.
Низкое энергопотребление: ультрафильтрация является относительно эффективным процессом очистки воды по сравнению с другими методами, такими как обратный осмос или дистилляция. Она требует меньшего количества энергии для работы и может быть использована как при коммерческой, так и при офисной или домашней установке.
Улучшение вкуса и запаха воды: ультрафильтрация способна удалить из воды хлор, органические соединения и другие вещества, которые могут давать неприятный запах или вкус. Это делает воду более приятной и чистой.
Отсутствие необходимости дренажа. В отличие от обратноосмотической мембраны, работа которой требует подключения в системе фильтрации канализации, УФ мембрана обеспечивает большой объём очищенной воды без врезки в дренаж.
Ультрафильтрационная мембрана оставляет в воде соли кальция, магния и кремния, что положительным образом сказывается как на вкусе воды, так и на её свойствах.
Микробиологическая защита – в связке с ультрафиолетовой технологией Firewall, система фильтрации, включающая в себя ультрафильтрационную мембрану, обеспечивает 99,9% защиту питьевой воды от бактерий и вирусов.
Эффективная очистка воды даже при низком исходном давлении.

Применение ультрафильтрации:

Питьевая вода: в системах коммунального водоснабжения ультрафильтрация может использоваться для обеспечения чистой питьевой водой населения. Она эффективно удаляет бактерии, вирусы и другие загрязнители, которые могут быть присутствовать в исходной воде.

Производство пищевых продуктов и напитков: в пищевой промышленности ультрафильтрация широко применяется для очистки воды, используемой в процессе производства пищевых и напитков. Это позволяет получить высокое качество продукции и соблюсти стандарты безопасности пищевых продуктов.

Фармацевтическая промышленность: в фармацевтической промышленности чистота и безопасность воды играют важную роль. Ультрафильтрация используется для удаления микроорганизмов и других загрязнителей, чтобы обеспечить высокое качество и безопасность лекарственных препаратов.

Обработка сточных вод: ультрафильтрация может быть использована для очистки сточных вод перед их возвращением в окружающую среду. Она эффективно удаляет загрязнители и помогает снизить экологическое воздействие промышленных предприятий.

Таблица: сравнение методов очистки воды

Метод	Степень очистки	Стоимость
Ультрафильтрация	Высокая	Средння
Обратный осмос	Высокая	Высокая
Дистилляция	Очень высокая	Высокая

Типы ультрафильтрационных мембран, их свойства и применение в различных отраслях.

Полиамидные мембраны:

Полиамидные мембраны являются одними из наиболее широко используемых ультрафильтрационных мембран. Они обладают высокой производительностью, превосходной селективностью и длительным сроком службы. Полиамидные мембраны водонепроницаемы и обычно имеют поровый размер в диапазоне от 0,1 до 0,2 микрона. Они эффективно задерживают бактерии, вирусы, коллоидные частицы и органические загрязнения.

Применение полиамидных мембран:

Очистка питьевой воды: полиамидные мембраны широко применяются в системах коммунального водоснабжения.
Приготовление продуктов и напитков: в пищевой промышленности полиамидные мембраны используются для очистки воды, используемой в процессе производства.
Фармацевтическая промышленность: полиамидные мембраны используются для очистки и концентрации фармацевтических препаратов.

Полисульфонные мембраны:

Полисульфонные мембраны отличаются высокой устойчивостью к химическим веществам и термическому воздействию. Они имеют широкий диапазон порового размера, что позволяет эффективно очищать как крупные, так и мелкие загрязнители. Полисульфонные мембраны пропускают молекулы воды, одновременно удаляя органические вещества, бактерии, вирусы и твердые частицы.

Применение полисульфонных мембран:

Именно этот тип мембран наиболее часто применяется в водоподготовке, в т.ч. в системах для домашнего использования и пурифайерах.
Очистка промышленных сточных вод: полисульфонные мембраны могут использоваться для обработки и рециклирования промышленных сточных вод.
Очистка нефтепродуктов: полисульфонные мембраны широко применяются в нефтеперерабатывающей промышленности для сепарации и очистки нефтепродуктов.

Керамические мембраны:

Керамические мембраны отличаются высокой прочностью, стабильностью и устойчивостью к химическим окружающим условиям. Они имеют малые размеры пор и способны задерживать самые мелкие загрязнители, включая бактерии, вирусы и органические вещества. Керамические мембраны обладают высокой производительностью и долгим сроком службы.

Применение керамических мембран:

Обработка промышленных сточных вод: Керамические мембраны широко применяются для обработки промышленных сточных вод, включая отработанные нефтепродукты и другие токсичные вещества.
Молочная и пищевая промышленность: Керамические мембраны используются для разделения и очистки молока, сока, пива и других продуктов.

Полимерные мембраны:

Полимерные мембраны отличаются хорошей проницаемостью для воды и особыми селективными свойствами. Они обладают высокой эффективностью фильтрации и низкой стоимостью. Полимерные мембраны применяются в различных отраслях, включая пищевую, фармацевтическую и электронную промышленность.

Применение полимерных мембран:

Очистка питьевой воды: полимерные мембраны широко используются для обеспечения доступа к чистой питьевой воде.
Очистка промышленных сточных вод: полимерные мембраны эффективно очищают промышленные сточные воды.
Фильтрация газов: Полимерные мембраны могут применяться для очистки различных газов, удаляя аэрозоли и другие загрязнения.

Эффективность ультрафильтрации

Ультрафильтрация позволяет удалить частицы размером от 0,01 до 0,1 микрона, что делает этот метод очистки особенно эффективным для удаления бактерий и вирусов, которые обычно имеют размеры в диапазоне от 0,02 до 0,5 микрона. Благодаря этой способности ультрафильтрации обеспечивается высокая степень очистки воды от патогенных микроорганизмов.

Кроме того, ультрафильтрация также эффективно удаляет органические загрязнители, такие как остатки пестицидов, гормоны, лекарственные препараты и тяжелые металлы. Это осуществляется благодаря тому, что мембраны ультрафильтрационных систем имеют особую структуру и загрязнения задерживаются на поверхности мембраны или в ее порах.

Одним из преимуществ ультрафильтрации, по сравнению с другими методами очистки воды, является сохранение полезных минералов. В отличие от методов, основанных на химической очистке, ультрафильтрация не влияет на содержание минералов в воде, что позволяет сохранить ее природные свойства и вкус.

Важно отметить, что эффективность ультрафильтрации может быть повышена с помощью предварительной обработки воды. При использовании префильтров, осадочных и обезжелезивающих аппаратов перед ультрафильтрационной системой можно улучшить ее работу и увеличить ее срок службы.

Например, в наших пурифайерах, перед мембраной устанавливаются полипропиленовый и угольный картриджи. Они обеспечивают эффективную предочистку и сорбцию загрязнений.

Условия для работы ультрафильтрации

Рассмотрим основные требования и условия для предварительной обработки воды перед ультрафильтрацией.

Подготовка воды:

Вода должна быть подготовлена путем фильтрации и удаления крупных механических частиц. Для этого используются различные типы фильтров, такие как механические фильтры из полипропилена.
Необходимо максимально удалить хлор и органику. Для этих целей идеально подходит угольный картридж.

Параметры воды:

РН-уровень воды должен быть на оптимальном уровне, обычно от 6 до 8. Это важно для предотвращения получения кислых или щелочных растворов, которые могут повредить мембрану ультрафильтрационной системы.
Концентрация солей и минералов в воде должна быть контролируемой, чтобы избежать образования накипи на мембране. В случае, если уровень жесткости слишком высок, перед мембраной устанавливают ионообменный умягчитель, или делают выбор в пользу технологии обратного осмоса.
Температура воды также является важным фактором. Вода должна быть охлаждена или нагрета до оптимального диапазона температур, обычно от 10 до 25 градусов Цельсия. Это помогает избежать повреждения мембраны и обеспечивает эффективную работу системы.

Заключение:

Ультрафильтрация воды - это эффективный метод очистки, который позволяет получить чистую и безопасную воду для различных целей. Ее преимущества, такие как высокая степень очистки, низкое энергопотребление и применение в различных отраслях, делают ее одним из наиболее популярных методов очистки воды.

В будущем, ультрафильтрация может сыграть еще большую роль в обеспечении безопасного водоснабжения, защите окружающей среды и поддержании здоровья человека.