Умягчение воды | Анимация умягчения на ионообменных смолах

Мы уже не раз затрагивали тему умягчения воды — например, в статье «Накипь, жёсткость и умягчение воды«. И в частности, умягчение воды с помощью ионообменных смол. А следующий отрывок, взятый из статьи «Умягчение воды«, рассказывает об этом процессе детальнее.

Умягчение воды — процесс, при котором из воды удаляются соли жёсткости. Соли жёсткости — это соли кальция и магния.

Они находятся в воде в виде положительно заряженных частиц-ионов, и имеют очень слабую связь со своей «второй половиной» — ионом с отрицательным зарядом.

И всё, что нужно для умягчения воды — это связать ионы кальция и магния с чем-нибудь более прочно, чем со своими «половинками». Один из способов — умягчение воды на ионообменных смолах.

Так, создаётся смола, которая имеет твёрдый каркас с отрицательными «местами», к которым крепятся ионы натрия (одна из составляющих поваренной соли). Связь ионов натрия со смолой достаточно слабая, а у солей жёсткости — совсем наоборот, очень сильная. Соответственно, когда вода проходит через ионообменную смолу, проихсодит ионный обмен. Ионы натрия уходят в воду, а ионы кальция и магния закрепляются на смоле. Происходит умягчение воды за счёт того, что из воды удаляются соли жёсткости.

Соответственно, постепенно смола становится неспособной дальше удалять соли жёсткости, так как большинство ионов уже обменяно. Для возобновления работоспособности ионообменной смолы для удаления солей жёсткости смолу промывают концентрированным раствором поваренной соли. Из-за того, что на один ион кальция приходятся сотни ионов натрия, хоть он и более крепко «держится» за смолу, всё же он отрывается и смывается в канализацию. Его место занимает ион натрия.

Всё повторяется по кругу.

Соответственно, постепенно ионообменная смола забивается, её ресурс истощается, и она не может удалять соли жёсткости в том же количестве, в котором удаляла в самом начале своей работы.

Для иллюстрации умягчения воды предлагается

Анимация процесса умягчения воды на ионообменной смоле:

Схема-анимация процесса умягчения воды с помощью ионообменной смолы

В общем, умягчение воды — это очень просто.

Предыдущая статья цикла: «Стоит ли ставить обратный осмос?..«

Содержание блога.

Стоит ли ставить обратный осмос после комплексной очистки?

Интересный вопрос — стоит ли ставить обратный осмос после комплексной очистки?

Он напрямую касается целей очистки воды разными очистителями.

Комплексная очистка воды — обычно это система из ряда фильтров, каждый изКомплексная очистка воды которых выполняет свою задачу, в комплексе решая вопрос очистки воды. Комплексная очистки воды обычно состоит из таких элементов:

  1. Механическая очистка воды. Назначение — защитить последующее оборудование и дом от крупных примесей типа песка, кусков трубопровода, волокон смазки, водорослей и всего остального, что превышает размер 5 микрон. О том, что такое микрон, подробнее вы можете прочитать в статье «Сколько это — 5 микрон?»
  2. Очистка воды с помощью активированного угля. Назначение — удалить хлор (если он есть), часть органики, тяжёлых металлов (если это может сделать активированный уголь).
  3. Обезжелезивание воды. Назначение — удалить из воды растворённые железо и марганец.
  4. Умягчение. Назначение — удалить из воды соли жёсткости.
  5. Обеззараживание воды. Назначение — убить бактерий, которые есть в воде или развились на фильтрах механической очистки, угольных фильтрах, на обезжелезивателе.

Система обратного осмосаВот и всё что обычно входит в комплексную очистку. Как видите, очищенная вода после комплексной очистки по сути является технической. То есть, она не вредит трубам и оборудованию дома (что хорошо). Но её не готовили как питьевую.

Как минимум, из воды не удаляются продукты жизнедеятельности бактерий, которых убила ультрафиолетовая лампа, и которые живут на фильтрах. Далее, в воде могут быть нитраты — их стандартная комплексная очистка также не удаляет. Точно то же касается тяжёлых металлов, пестицидов, нефтепродуктов и прочих химикатов.

Конечно же, этих веществ может в воде не быть (как показывает отдельно взятый анализ воды). Но они могут и присутствовать — если внезапно химический состав воды изменился. Так что ответ на вопрос

Стоит ли ставить обратный осмос после комплексной очистки? — в общем-то однозначный. Поскольку назначение системы обратного осмоса — именно подготовить воду для питья. А это как раз то, что не делает стандартная комплексная очистка воды.

Предыдущая статья цикла: «Потери воды при обратном осмосе«

Следующая статья: «Умягчение воды — анимация умягчения на ионообменных смолах»

Содержание блога.

Потери воды при обратном осмосе

Технология обратного осмоса (подробнее рассмотренная в статье «Что такое обратный осмос«) действует по принципу молекулярного сита. Так, исходная вода, которую нужно очистить, просеивается через полупроницаемый барьер. Чистая вода проходит по назначению, а вот то, что не просеялось…

Потери воды при обратном осмосе как раз и составляют то, что не просеялось. Если из исходной воды ушла большая часть воды, а примеси остались, то получился концентрат. Другими словами, потери воды при обратном осмосе — это вода с большим содержанием солей, органических веществ, бактерий, вирусов, других примесей — всего того, что не прошло через полупроницаемый барьер-мембрану.

Откуда возникают потери воды при обратном осмосе? Почему они вообще есть, почему бы не удалить воду полностью, оставив осыпающиеся соли? Всё дело в том, что соли не хотят просто осыпаться, освобождая место для следующей порции воды на очистку.

Количество солей в одном и том же объёме воды при очистке растёт. И возникает такое явление, как кристаллизация солей. Кристаллизация — это превращение в кристаллы. Кристалл — это форма строения вещества, которая отличается упорядоченностью. Часто кристаллы бывают в виде многогранников.

Кристаллы образуются при различных условиях. Одно из них — повышение содержания соли в одном и том же объёме воды. То есть, если бы мы продолжали очищать с помощью обратного осмоса одну и ту же воду, стремясь снизить потери воды при обратном осмосе, то мембрана обратного осмоса покрылась бы слоем кристаллов. И перестала бы пропускать воду.

Поэтому ни в коем случае, если есть желание пользоваться этим полезным очистителем долго, нельзя доводить мембрану до такого состояния. Поэтому потери воды при обратном осмосе неизбежны.

Каковы они, эти потери?

Это зависит от модели очистителя. На сегодня в быту можно увидеть два типа аппаратов обратного осмоса — низконапорные накопительные и средне- высоконапорные прямоточные установки. Подробнее про них в статьях «Бытовые многоступенчатые системы обратного осмоса» и  «Прямоточные системы гиперфильтрации«.

Кроме всего прочего две эти группы отличаются потерями воды при фильтрации.

Так, потери воды для бытовых многоступенчатых осмосов (для краткости — капельниц) составляют 80-90 % в зависимости от температуры и состава. То есть, на каждые очищенные 10 литров воды в канализацию уходит грубо говоря 80-90 литров концентрата.

Для прямоточных систем также существует большое различие в потерях воды при обратном осмосе в зависимости от модели очистителя. Так, прямоточный очиститель Merlin сбрасывает в канализацию порядка 70 % воды. Аппарат обратного осмоса компании Puricom сбрасывает в канализацию 60-50 % всей вошедшей на очистку воды. Очиститель Coway при очистке даёт соотношение 50 на 50 %. Очиститель воды  Confidence RO 300 снижает сброс до 45-35 %.

Из-за чего получается такое отличие в потерях воды при обратном осмосе?

Оно получается вследствие различной технологической организации процесса очистки воды.

Так, капельницы не оборудованы таким явлением, как промывка мембраны. Соответственно, чтобы продлить срок службы мембраны, нужно сделать очень большой сброс воды. Тогда концентрат будет не очень концентрированным, и не будет забивать мембрану. Кроме того, фильтрация идёт под давлением 2-3 бар, то есть, водопроводным. Это маленькое давление для обратного осмоса, очистка воды происходит с не очень большой скоростью. И, следовательно, больше воды уйдёт в канализацию.

Если повысить давление при очистке воды на многоступенчатых бытовых системах обратного осмоса, то сброс в канализацию немного уменьшится. Заодно увеличится производительность и уменьшится срок службы мембраны.

Аппарат обратного осмоса Мерлин, хоть и является прямоточным, также не оборудован механизмом промывки мембраны. Поэтому конструктивно он создан так, чтобы в канализацию уходило порядка 70 % воды. Это позволяет мембранам аппарата служить дольше.

Остальные перечисленные очистители оборудованы промывками мембраны. Регулярно очистка воды прекращается, и вода сбрасывается исключительно в канализацию, промывая мембрану и смывая налёт кристаллов и органики на ней.

Соответственно, в зависимости от качества мембраны и давления промывки, эффективность очистителя повышается, а воды сбрасывается всё меньше и меньше. Как ни странно, одновременно с этим растёт и стоимость очистителей.

То есть, капельницы стоят дешевле всего, и так далее по возрастающей. Модель Confidence RO 300 наиболее дорогая из всех. Соответственно, эффективность капельницы минимальна, эффективность Confidence RO 300 максимальна.

Конечно же, существуют и более производительные модели обратного осмоса, потери воды при фильтрации у которых ещё меньше. Так, их можно довести до 20 %, а в ряде случаев и до 15 %. Но бытовых моделей с такими показателями я не знаю. И, судя по закономерности, эти модели должны стоить ещё дороже.

Вот такая вот ситуация с потерями воды при обратном осмосе.

Предыдущая статья цикла: «Сравнение фильтров для воды«.

Следущая статья: «Стоит ли ставить обратный осмос после комплексной очистки?»

Содержание блога.

При какой температуре испаряется хлор из воды?

Как-то я уже писал о хлоре. В публикациях «Чем вреден хлор в воде» и «Хлор в горячей воде«. Но там ничего не говорилось о таком важном вопросе, как при какой температуре испаряется хлор из воды?

Но зачем нам это знать? Всё попорядку.

Хлор в бутылкахВсем (я так думаю) известно, что воду в городских водопроводах на Украине обеззараживают хлором. Не секрет, что хлор в воде — неприятная вещь не только для бактерий, на которых он рассчитан, но и для людей, которые эту воду пьют. С трупами бактерий, к слову.

Но не в этом дело. Хлор из воды можно удалить с помощью фильтра с активированным углём. Однако, что делать, если фильтра нет? Можно, конечно, купить… А если нет?

В этом случае ответ прост: нужно испарить хлор из воды. Хлор это что — газ! А вода — жидкость. Газ в жидкости может находится только в определённом количестве. В большем — он испаряется из воды. Ещё одно условие испарения — повышение температуры.

Итак, если налить воду в банку и, прикрыв крышкой, поставить отстаиваться на денёк-другой, то хлор из воды улетучится.

С другой стороны, чтобы ускорить процесс удаления хлора из воды, можно воду подогреть. Ведь при нагревании газ, растворённый в воде, улетучивается быстрее. Простой тому пример — кислород. Кислород растворён в воде в больших количествах. И если кипятить воду, можно заметить, как со дна поднимаются пузырьки. Это улетучивается кислород. Но (вернёмся к хлору)!

При какой температуре испаряется хлор из воды? Какова оптимальная температура? Сейчас выясним. А для начала ответим на вопро: «Зачем нам нужно знать, при какой температуре испаряется хлор из воды?» Ведь, казалось бы, чего проще — закипятил, вода покипела — и вуаля! Хлора нет. Осталось лишь остудить воду.

Не всё так просто, как казалось бы. При повышении температуры повышается реакционная способность хлора. И он начинает образовывать различные хлорорганические соединения, связываясь с молекулами органических веществ. Что получается в результате такого соединения? Правильно, яды. Трихлорметаны и прочие хлорорганические соединения.

Надёжная защита от хлора :)При каких температурах они образовываются? Судя по статьям, которые я просмотрел, температура синтеза хлорорганических соединений находится в широком диапазоне, от 0 до 70 градусов Цельсия (с катализатором). Также есть упоминания о реакциях синтеза при больших температурах, до 1000 градусов.

Более подробных данных я не нашёл. Так что точно указать нужную температуру сложно. Однако, можно сделать такой вывод: испаряется хлор из воды при любой температуре. С повышением температуры скорость испарения увеличивается. Одновременно увеличивается вероятность образования хлорорганических соединений. При температуре ниже 70 градусов Цельсия для образования хлорорганических соединений требуется катализатор (вещество, ускоряющее реакцию). Соответственно, в обычной воде этого катализатора нет. Так что до температуры 70 градусов можно спать спокойно (теоретически).

Итак, оптимальная (теоретическая) температура испарения хлора из воды для его удаления — до 70 градусов Цельсия. Я бы, если бы хотел удалять хлор выпариванием, делал бы это в холодной воде. Просто на всякий случай.

Использованные статьи по синтезу хлорорганических соединений: http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=1395 и http://www.ntpo.com/patents_building_materials/building_materials_2/building_materials_978.shtml.

Предыдущая статья цикла: Дистилляция против обратного осмоса.

Следующая статья цикла: «Можно ли убирать железо из воды магнитным фильтром»

Содержание блога.

Сравнение фильтров для воды | Как выбрать фильтр для воды 42

Как вам, наверное, известно, существует громадное множество фильтров для воды. И раз за разом появляется вопрос: Как же сравнить фильтры для воды? Как выбрать нужный фильтр для воды? Какой фильтр для воды лучше?

Сравнение фильтров для воды уже поднималось ранее в статье «Таблица подбора фильтра для воды» и в статье «Выбор фильтра для воды в магазине«. Они были предназначены для ответа на вопрос: «Как выбрать фильтр для воды». Но ту часть вопроса, которая отвечает за лучший очиститель, эти статьи освещают не полностью.

СравнениеВосполним этот пробел. И разберёмся, как же определить лучший фильтр для воды, как сравнивать фильтры. Этот навык пригодится как при самостоятельном выборе фильтра, так и при сравнении предложений от несколькоих компаний по очистке воды. На Украине существуют сотни компаний, которые предлагают фильтры для воды. И их предложения также можно сравнить с помощью следующих шагов и выбрать лучший фильтр для воды.

Делается всё очень просто. Сравнение фильтров для воды выполняется в несколько шагов.

Для начала — сравниваются фильтры с одной целью. То есть, картриджные фильтры против хлора сравниваются с картриджными фильтрами против хлора. Фильтры против жёсткости воды сравниваются с фильтрами против жёсткости воды. Обезжелезиватели сравниваются с обезжелезивателями. Но если вы будете сравнивать очиститель кувшинного типа «Брита» с системой обратного осмоса, то получите неверные результаты. Потому что эти очистители предназначены для различных целей. Они выполняют разные задачи. Естественно, у них будет громадное количество отличий. Но делать вывод по ним — неправильно. Это примерно как сравнить ящики и помидоры. Отличий полно, но толку!..

Итак, первый шаг пройден — определены фильтры с одним назначением.

Теперь определяем показатели, по которым будем сравнивать фильтры. Основные показатели, по которым происходит сравнение фильтров для воды:

  1. Назначение. Этот показатель должен быть у всех фильтров одинаков.
  2. Дополнительные назначения. Один фильтр может выполнять несколько задач. Если вы ищете фильтр против железа, то основное назначение — удаление железа. Но существуют фильтры, которые помимо железа удаляют соли жёсткости, марганец, сероводород, органику и пр. Этот показатель может обозначить дополнительные преимущества фильтров.  То есть, не только «главное назначение», но и дополнительные задачи.
  3. Производительность. Важное значение. Оно должно в первую очередь соответствовать вашим задачам. Если оно не соотвествует, то по этому показателю отличные в других отношениях фильтры просто проигрывают.
  4. Энергопотребление. Тут без слов. Чем меньше, тем экономичнее прибор. Хотя не всегда минимум энергопотребления соответствует максимальному качеству.
  5. КПД фильтра по воде. Некоторые фильтры сбрасывают воду в канализацию при работе. Некоторые — используют на собственные нужды, на промывку. Чем больше воды — тем больше эксплуатационные затраты на фильтр.
  6. Количество сменных элементов. Много сменных элементов — большие расходы на обслуживание фильтров. И наоборот.
  7. Частота замены сменных элементов. Высокая частота замены картриджей — большие расходы на обслуживание фильтров.
  8. Стоимость сменных элементов.  Соответственно, нужно для общего сравнения по затратам на фильтры на год.
  9. Размеры очистителя воды. Важный показатель, здесь выбирается лишь тот размер фильтра, который подходит только вам.
  10. Внешний вид фильтра. Также следует обращать внимание. И не только в том плане, чтобы очиститель хорошо смотрелся. Важно качество сборки, наличие трещин и сколов — все огрехи делают возможной аварию. И наоборот, отличная сборка, хорошие материалы — всё это говорит о длительной и надёжной работе.
  11. Гарантия на очиститель. Казалось бы, важный показатель — а нет. На самом деле гарантийный срок — это срок, который определяет производитель для выявления заводского брака. И в 99 % случаев этот срок равен году. Причём заводской брак в 95 % случаев проявляется в первые полгода. Тогда как гарантия на 2 и более года — чаще всего маркетинговый ход. Причём за счёт увеличения стоимости прибора (на покрытие гарантийных случаев).
  12. Длительность работы компании поставщика на рынке. Длительная работа и без нареканий — хороший признак того, что ваш фильтр будет работать долго и без перебоев.

В общем-то, вот и все основные показатели. Сравнивая фильтры для очистки воды по ним, с лёгкостью можно определить лучший фильтр для воды.

Теперь давайте применим эту табличку на практике. Опробуем, так сказать.

Сравним, к примеру, умягчители воды и выясним, какой из них лучший фильтр для воды. Но об этом в следующий раз 🙂

Предыдущая статья цикла: «Как рассчитать производительность фильтра для воды«.

Следующая статья: «Потери воды при обратном осмосе»

Содержание блога.