Основные способы фильтрации воды

Виды механического фильтрования

Впервые воду начали очищать пропусканием через песок и гравий в Индии еще за 2000 лет до начала н.э.

В Древнем Риме каналы для водоснабжения вырывали неподалеку от озер для того, чтобы вода проходила через пористые стенки. Муниципальная очистка водных потоков впервые была организована в Британии в конце 18 века.

Справка! Сейчас вода подлежит обязательному фильтрованию, как на общегородских очистных станциях, так и во всех приборах домашнего пользования, которые устанавливаются на магистрали, под мойку, на поверхностях стола или пола.

В зависимости от размеров ячеек процесс происходит на следующих уровнях:

• макро;
• микро;
• ультра;
• нано.

У каждого вида механического фильтрования есть специфические особенности.

Макроуровень

Первичное механическое задержание макропримесей сначала проводится на сетках, сделанных из стойких металлических сплавов или полимеров.

Такие устройства часто называют грязевиками.

Они задерживают:

1. самые крупные частицы;
2. волокна,
3. крупицы ила,
4. ржавчины.

Грубое отделение примесей также успешно проводится на слое песка, измельченного щебня, гравия, других инертных пористых материалов. Первичная фильтрация может проводиться посредством пропускания потока через сетки и следующие конструкции:

• картриджи;
• колонки.

Сетки задерживают:

• примеси с размерами от полусотни до 500 мкм;
• картриджи – от 5 до 25 мкм;
• колонки – не более 30 мкм.

На практике один вид механических фильтров применяется редко, гораздо чаще используется последовательность, составленная из сетки и следующей за ней колонки или картриджа.

Микроуровень

Микропроцесс проводится на специальных активированных углях, других материалах, которые используются в следующем виде:

• мелкодисперсном;
• гранулированном;
• брикетированном посредством прессования.

При этом обеспечивается как механическое задержание, так и фиксирование по более сложному механизму частиц, минимальные размеры которых могут составлять несколько десятых долей микрометра.

Ультрауровень

Ультрафильтрация осуществляется с помощью фильтров из кокосовой стружки, других пористых материалов, часто имеющих волокнистую структуру.

При этом на мембранах с капиллярными размерами отверстий задерживаются примеси биологической (вирусы, микробы), органической природы с размерами до 0,01 мкм.

Недостаток метода заключается в том, что одновалентные ионы растворенных минеральных солей, имеющие слишком маленькие размеры, не задерживаются в порах ультрафильтров. Для удаления таких частиц нужны дополнительные усилия, основанные на обменных реакциях катионов.

Нанопроцесс

Фильтры с наноразмерами ячеек – результат инновационных разработок, которые пока на практике используются не очень часто.

Важно! Исследования об эффективности очистки воды наноматериалами продолжаются, результаты неоднозначны.

Маркетологи часто прибавляют приставку нано к названиям некоторых методов для придания им весомости. При ближайшем рассмотрении выясняется, что размеры ячеек соответствуют уровню ультрафильтрации, которая многократно апробирована и безопасна при правильном проведении.

Метод обратного осмоса

Эффективный метод отделения органических и минеральных примесей, включая ионы самых маленьких размеров, обратное осмотическое фильтрование.

Процесс производится на мембранах с частичной проницаемостью.

Технология получила широкое распространение в промышленных и бытовых водоочистителях, позволяет не только избавить воду от загрязнений любого происхождения, но и умягчить ее.

Суть процесса сводится к продавливанию воды через полупроницаемое мембранное полотно. В результате грязевые частицы концентрируются и выводятся с дренажными стоками, а очищенный поток подается к потребителям. Обратный осмос позволяет очистить воду почти на 100 %.

Внимание! Полностью обессоленная вода не очень полезна при постоянном употреблении, поэтому в дополнение к таким комплексам желательно приобретать минерализаторы.

Применение сорбентов

Для очистки воды уже не одно столетие применяются разнообразные сорбенты – материалы с большой площадью активной поверхности, на которой благодаря физико-химическим взаимодействиям фиксируются частицы примесей.

В качестве сорбентов используются следующие материалы:

• углеродсодержащие соединения естественного происхождения;
• полимеры, например полипропилен;
• безуглеродные материалы (например глины, природные алюмосиликаты);
• графитовые композиты.

Пористый наполнитель картриджа или колонки не только обеспечивает сорбционные процессы, но и параллельно проводит механическую фильтрацию, что обеспечивает высокую суммарную результативность очистки.

Реагентные материалы

В процессе комплексной очистки воды используются методы совокупного воздействия на поток, при котором параллельно с механическим отделением частиц происходят химические реакции.

Ионный обмен

Наиболее яркий пример фильтрования, сопровождающегося реакцией, это ионный обмен при умягчении воды. Жесткость придают, как известно, карбоновые соли кальция и магния, в то время как такие же соли щелочных металлов (калия, натрия) хорошо растворяются, не доставляют сложностей при пользовании водой.

Для умягчения поток пропускают через картридж или колонку с пористой массой, насыщенной подвижными ионами требуемых щелочных металлов.

Наполнитель представляет собой синтетические гранулы сферической или неправильной формы.

При пропускании воды через поры помимо обычного фильтрования происходит обмен катионами. В результате нормализуется солевой состав, уменьшается концентрация не только солей жесткости, но и в значительной мере ионов железа.

Каталитическое фильтрование

В некоторых ситуациях для отделения примесей, в частности железа, нужно провести окисление соединений, перевести их в нерастворимое состояние. Для этого на пористых сорбентах фиксируют измельченные катализаторы, при прохождении через которые происходит реакция окисления.

Образовавшийся осадок с размером крупиц от 10 до 25 мкм задерживается в порах поглотителя, обеспечивая таким способом очистку воды.

Биологический способ

Метод понижения концентрации аммиака в воде посредством пропускания через биофильтры применяется в рыбоводческих хозяйствах.

Рыбы при разведении после поедания 1 кг корма выделяют 31 г аммиака, обезвреживание которого могут обеспечить специальные бактерии.

Микробы, закрепленные на пластиковых гранулах, пористых пленках, песке или гравии, переводят токсичный аммиак водного потока в безопасный анионный вид.

Интересно! Для обеспечения полного обезвреживания аммиака объем биофильтра в рыбоводческом водоеме должен составлять 15 % от суммарного показателя. В других отраслях хозяйства фильтрация через биоматериалы практически не применяется.

Заключение

Фильтрование – это наиболее древний метод очистки воды, который по настоящее время остается базовым. Пропускание потока через сетки, ячеистые или пористые материалы проводится в промышленных, бытовых очистных комплексах. Иногда при этом помимо механического задержания примесей параллельно происходят процессы другой природы.

В последние года в медиа-источниках можно увидеть более широкую трактовку представлений о фильтрации, при которой рассматриваются способы очистки воды дистилляцией, пропусканием электрического тока, другими воздействиями. Такая постановка вопроса не совсем правомерна потому, что указанные процессы проходят без пропускания потока через фильтровальные материалы.

(Пока оценок нет)

Загрузка...