Какво е мембранна филтрация?

Какво е мембранна филтрация?

Мембранната филтрация е нова технология за пречистване и допречистване на води. Тя е метод за очистване на водата и подобряване на цвета и вкусовите й качества, като балансира нейния състав. Мембранната филтрация е основана на преминаването на вода под налягане през полупропусклива мембрана и разделяне на водата на два потока: филтрат - пречистена вода, и концентрат - елиминирани от водата соли, органични продукти и микроорганизми.

Преминаването на молекули на разтворителя, каквато е водата, през полупропусклива мембрана, се нарича осмоза. Осмозата лежи в основата на процеси на обмяната на  вещества в живите клетки, т.нар пасивен транспорт на вещества от и към клетката през специални водни канали в клетъчната мембрана - аквапорини.
 
Мембранната филтрацията е бързо  набиращ популярност метод за обработка на питейни води, който гарантира пречистване на основни замърсители във водата, без напълно да отстранява жизненоважните микроелементи и минерали от нея.
 
Предимства на мембранните пред класическите технологии:

- Снижава наднормени нива на тежки метали - желязо, арсен, манган и др, редуцира в значителна степен сулфати, нитрити и нитрати, флуориди и др.;
- Частично омекотява водата, отстранявайки калциевите и магнезиевите съединения от нея;
- Дезинфектира вода - на 99.999% отстранява вируси, бактерии и цисти, гарантирайки здравословна и безопасна питейна вода.
- Основните методи на мембранната филтрация за производство на питейна вода са нанофилтрацията и обратната осмоза.
 
Съвременен и ефективен метод за пречистване на вода за питейни цели са мембранните технологии. На пазара добре позната и приета е мембранната филтрация чрез обратна осмоза. В последните години напредна технологията на нанофилтрацията. Тя се използва за получаване на чиста вода, от която не са отстранени жизненоважните соли и елементи.
 
Ултрафилтрация
 
Ултрафилтрационните мембрани са с размери на порите от 0.01-0.1 мкм и задържат големи органични молекули (мол. тегло по-голямо от 10 000 Д), колоидни частици, водорасли, бактерии и вируси, понижават значително мътността на питейната вода, но пропускат разтворените соли. Такива мембрани се използват в бита, като обезпечават стабилно високо качество на пречистване от неразтворени вещества, но не променят минералния състав на водата. Ултрафилтрационната мембранна технология намира все по-голямо приложение при пречистването на води за питейно-битови нужди. Тя осигурява ефективен начин за филтриране на водата чрез физическо блокиране и отстраняване на замърсителите и патогенни организми, което води до непрекъснато снабдяване с висококачествена вода, независимо от качеството на входящия поток. Мембраната едновременно филтрира и дезинфекцира водата. Ултрафилтрационното пречистване не изисква употребата на химикали; то е ефективно, но не премахва естествените минерали като калций и магнезий. 
 
Нанофилтрация
 
Нанофилтрацията е физичен процес, при който под въздействието на хидростатично налягане водата преминава през нанофилтрационни  мембрани  с размери на порите от 0.001-0.01 мкм. Те задържат органични съединения с мол. маса по-голяма от 300 Д и пропускат от 20-90% от разтворените соли в зависимост от структурата на мембраната. Отстраняват органични и неорганични разтворени вещества, бактерии, вируси, патогенни микроорганизми и много други нежелани замърсители, но запазват част от здравословните минерали във водата.
 
Доскоро нанофилтрацията се асоциираше с понятието ниско селективна, ниско напорна обратна осмоза, но в последното десетилетие тя получи бързо развитие и се обособи като самостоятелно направление. Бяха разработени, усвоени в производството и успешно експлоатирани инсталации с наномембрани, с предназначение за:
 
- Дълбоко отделяне на  органика  с едновременна корекция на солевия състав на водата;
- Омекотяване на водата по пътя на селективно извличане на поливалентните йони (калций,магнезий, барий, стронций);
- Мини инсталации за пречистване на води за питейно потребление.
 
Както и при обратната осмоза, механизмът на пренос при нанофилтрацията  се явява процесът на дифузия. Нанофилтрационните мембрани са много сходни по химизма на повърхностните свойства с обратноосмотичните, но допускат дифузия не само на вода, а и на някои йони, основно едновалентни (натрий, хлориди и др).
 
Предимства на нанофилтрацията: 
 
- не задържа жизненоважни елементи и минерали;
- производство на леко алкална вода;
- ниски операционни разходи;
- произвежда вода с балансиран вкус;
- специфична особеност на нанофилтрацията е отстраняване то на многовалентни йони;
- базира се на физични процеси и не използва химикали и реагенти;
- гарантирано отстранява бактерии, вируси, цисти - 99.999%.
 
Нанофилтрацията е процес на разделяне на водната среда с помощта на мембрани, имащи по-малка плътност и по-голяма проницаемост на селективния слой, отколкото обратната осмоза. Нанофилтрационните мембрани в сравнение с обратноосмотичните имат понижена селективност, повишена  проницаемост  и по-ниско работно налягане при една и съща производителност. Благодарение на това, че нанофилтрационните мембрани ефективно снижават цветността и окисляемостта на изходната вода (95%), напълно отделят пестициди, солите на твърдостта (50-80%) и отстраняват микробиологично  замърсявяне (99.99%), може да счетем процеса за технология за получаване на питейни води от всички възможни източници. Методът позволява да се получи мека вода  с частично съхранени в нея хлориди и бикарбонати, т.е. по-пригодна за питейни цели, отколкото метода обратна осмоза.
 
Обратна осмоза
 
Обратната осмоза се явява най-универсалната технология за водоподготовка, защото е в състояние да редуцира едновременно няколко вида замърсители във водата и по този начин да гарантира стабилността на продукта. Обратната осмоза е комплексна технология за пречистване на води без употреба на реагенти и без образуване на утайки.
 
Вода, произведена чрез метода обратна осмоза има следните характеристики:
 
- произвежда вода с нисък солеви състав (солесъдържание TDS - под 50 мг/л), подходяща за ежедневна употреба, диети, приготвяне на напитки;
- произвежда леко кисела вода;
- гарантирано дезинфектира водата по отношение патогени и микроорганизми;
- обратната осмоза се базира на физични процеси и по време на филтрацията не използва химикали и реагенти.

Обратно