Без чистой питьевой воды невозможно представить себе нашу жизнь, поэтому проблемы очистки интересовали население планеты с древних времен. Сегодня самой эффективной и безопасной технологией фильтрации признан обратный осмос. Этот метод применяется и в промышленности, и в быту. Расскажем подробнее, как изобрели эту технологию, какими преимуществами она обладает, какую воду позволяет получить и как работает фильтр обратного осмоса, который у многих из нас есть дома и находится под кухонной мойкой.
Как была открыта технология обратного осмоса
Принцип технологии обратного осмоса был открыт ещё в XVIII веке, а точнее в 1748 году.
Как это часто и случалось в истории науки, открытие произошло совершенно случайно. Французский учёный монах Жан-Антуан Нолле хотел охладить вино к обеду, для чего опустил бычий пузырь с напитком в реку. Однако испить ценный напиток ему не довелось. Вернувшись через некоторое время, он услышал характерный звук. Оказалось, что бычий пузырь лопнул и вино утекло в воду.
А так как Нолле был не только монахом, но и ученым, он решил разобраться с причиной, почему произошло именно так. Все эксперименты показывали одно: вода сквозь стенки пузыря проникает внутрь, в вино, пузырь увеличивается в объеме до тех пор, пока не лопнет.
Происходящий процесс — проникновение раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией — и называется осмос. А стенка бычьего пузыря выполняет роль мембраны.
Как позднее выяснилось, процесс проникновения жидкости через мембрану продолжается до тех пор, пока давление не достигнет определенной разницы. Это давление называется осмотическим – в переводе с греческого «осмос» означает именно «давление». Это явление занимает важное место в биологических процессах в живых существах, без него невозможен нормальный обмен веществ. За счет осмоса вода в биологических организмах переходит между кровью, тканями и клетками.
Тем не менее открытие Нолле долгое время носило только теоретический, научный характер. На практике его стали применять только в XX веке. После первой мировой войны немецкие инженеры изготовили первые искусственные мембраны, которые стали использоваться в промышленных масштабах. А уже во второй половине века был изобретен обратный осмос — то есть смогли заставить воду перетекать в обратном направлении: из более концентрированного раствора в раствор в среду с меньшей концентрацией.
Это дало толчок к новой эре в сфере очистки воды: обратный осмос стал применяться на пищевых предприятиях, где изготавливали всевозможные напитки, а также в электронике, фармацевтике — везде, где нужна особо чистая вода.
В наше время мембранные установки нашли применение и в быту. Очистительные аппараты стали дешевле и компактнее, увеличилась их производительность, соответственно, они стали доступными широкому кругу потребителей.
Как работает мембрана обратного осмоса
Ключевая особенность мембраны — микроскопические поры, сквозь которые могут проникнуть только молекулы воды, а 98-99% всех примесей остаются на ее поверхности: от механических загрязнений до тяжелых металлов, микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, железа и других опасных для здоровья веществ. Затем все загрязнения смываются в дренаж. Через поры мембраны не проникают и соли жесткости, что делает технологию обратного осмоса самой эффективной для умягчения воды.
Представьте себе толщину человеческого волоса. Так вот, пора мембраны обратного осмоса имеет диаметр в 0,0001 мкм – это в 750 000 меньше диаметра человеческого волоса!
Бытовые фильтры обратного осмоса — это не только мембрана, а комплексная система, которая обычно включает в себя три типа картриджей предварительной и посточистки:
- для механической очистки, чтобы удалить все крупные взвешенные частицы;
- картридж, предназначенный для удаления хлора и органических примесей из воды, обычно это угольный сорбционный картридж. Модули предварительной очистки необходимы для защиты мембраны и продления срока её службы;
- картридж посточистки, необходимый для удаления посторонних запахов и привкусов, появление которых возможно во время хранения воды в накопительном баке.
Преимущества и недостатки бытовых обратноосмотических фильтров
Главное преимущество фильтров, работающих по технологии обратного осмоса — это качество воды: она полностью очищается от любых загрязнений, включая следы жизнедеятельности микроорганизмов, бактерии, вирусы и тяжелые металлы. Многие мельчайшие примеси невозможно удалить никакими другими методами.
Вода после обратного осмоса применяется в медицинских учреждениях для тяжелых больных, поскольку не способна нанести вред и помешать восстановлению и выздоровлению. Такую воду педиатры рекомендуют использовать для допаивания младенцев и приготовления детских смесей. Употребление чистой воды жизненно необходимо для здорового пищеварения и правильной работы всех органов и систем организма.
Помимо влияния на человека, очищенная обратноосмотическими фильтрами вода подходит для полива растений и кормления домашних питомцев. Также она положительно влияет на качество работы бытовой техники и продлевает срок ее службы. Это возможно благодаря профилактики образования накипи — главной опасности для всех домашних технических помощников. Мембрана эффективно задерживает соли жесткости, не давая им проникнуть в воду.
К недостаткам подобных систем очистки можно отнести долгое время пропуска воды через мембрану. Но эта проблема решается накопительным баком, куда заблаговременно набирается вода, и, при необходимости, повышающим насосом, который компенсирует недостаточное давление в водопроводе.
Также пользователи отмечают относительно большие габариты систем: в малогабаритную кухню сложно подобрать модель, которая поместится под мойкой. Однако в последнее время появляются компактные модели, в которых все три ступени предварительной очистки помещены в один небольшой корпус.
И последний недостаток, который останавливает многих от приобретения обратноосмотического фильтра себе домой — его высокая стоимость относительно других фильтров. Но важно понимать, что это единоразовая трата. Сменные картриджи предочистки стоят недорого по сравнению с сорбционными и ионообменными фильтрами. Мембрана служит в течение 1 – 3 лет. Причем в отличие от других фильтров, мембранные сохраняют свою эффективность на всем протяжении срока службы, поскольку соли жесткости и другие примеси постоянно смываются со стенок мембраны в дренаж, не накапливаясь в картридже и не ухудшая его работу. Так что фильтр достаточно быстро себя окупает, если понимать, как работает обратный осмос.
А если сравнить стоимость фильтра и расходы на замену картриджей предварительной очистки с регулярной покупкой бутилированной воды на среднестатистическую семью, то за год эти траты отличаются примерно в 20 раз в пользу бытовой очистки!
Многих пугает тот факт, что идеально чистая вода якобы не несет пользы организму, а даже наоборот, может нанести вред за счет вымывания минеральных веществ из организма. Но современные системы обычно комплектуются дополнительным картриджем-минерализатором. Очищенная от всех примесей вода, проходя через этот модуль, насыщается полезными минералами в оптимальной концентрации, и получается не только безопасной, но вкусной и полезной.
Многие современные системы предоставляют возможность наливать как полностью очищенную воду (для чайников, кофемашин, утюгов и другой бытовой техники), так и минерализованную для непосредственного употребления. Также полностью очищенную воду рекомендуется использовать для приготовления чая. Известно, что чай, приготовленный на практически обессоленной воде из горных ручьев, отличается особо богатым вкусом и ароматом.
Дополнительным аргументом в пользу обратного осмоса служит то, что именно эта технология широко используется в промышленных масштабах для очистки воды на пищевых и технических предприятиях. В основе функционирования промышленных установок обратного осмоса лежат те же принципы, что и в работе обычных компактных бытовых систем. Конечно же, такие системы имеют большие размеры, производительность и более сложное устройство.