Какой фильтр выбрать?
Везде пишут о том, что вода грязная и нужен фильтр для
очистки воды, но фильтр убивает необходимые организму микроэлементы и делает
воду мертвой подскажите пожалуйста "золотую середину" и чисто и полезно,
какой фильтр выбрать?
______________
Здравствуйте!
Говоря о фильтрах очистки воды следует подчеркнуть, что существует три
основных способа очистки воды, реализуемых в фильтрах: механический, ионообменный и сорбционный. Кроме того, есть методы более
сложные методы — мембранный, обратного осмоса, электрохимический и др
Наиболее простой и распространенный метод очистки воды – механический. В
зависимости от того, какой размер имеют задержанные порами фильтра частицы, механическую фильтрацию делят на:
•
ультрафильтрацию (задерживается 95%
частиц размером 0,2—0,5
мкм);
•
два класса микрофильтрации
(задерживается
95% частиц размерами
0,5—5 и 5—15 мкм);
•
два класса макрофильтрации
(задерживается
95% частиц размерами
15—50 и более 50 мкм).
Теоретически механический фильтр способен задерживать крупные и мелкие частицы, взвеси, бактерии и даже вирусы и крупные органические молекулы. Что же касается газов,
металлов, хлорорганики,
то от этих соединений фильтры не спасают.
Макрофильтрация обычно используется в предфильтрах, патроны которых врезают в входящую водопроводную трубу. Для более тонкой
очистки воды в патроны закладываются катриджи для микрофильтрации. Оптимальный
размер пор – 5 мкм, поскольку катриджи с мелкими порами от 0,5 до 1 мкм быстро засоряются.
Осмотическая фильтрация зависит от различной пропускной способности специальных
полупроницаемых плёночных мембран (фильтров), изготовленных на основе
синтетических полимерных материалов. Толщина таких мембран варьирует от 0,1 до 1 мм и между
молекулами в плёнке существуют мельчайшие «отверстия-поры», причем очень маленькие, гораздо меньше, чем в механических фильтрах. Питьевая вода состоит из молекул Н2О и множества
молекул и ионов примесей, и все они
имеют хотя и малые, но разные размеры.
Если процеживать воду через мембрану,
то пройдут небольшие молекулы Н2О и близкие к ним по величине, а более крупные будут задержаны. Это и есть механизм осмотической, или мембранной, фильтрации.
В промышленности такие мембраны изготавливают из полимерных и керамических
материалов. В зависимости
от размера пор, с их помощью осуществляется:
•
обратный осмос;
•
нанофил ьтрация (нанометр — одна миллиардная метра, или одна тысячная микрона, то
есть 1 нм = 10 ангстрем
= 0,001 мкм.);
•
ультрафильтрация;
•
микрофильтрация.
Самая мелкая «сетка» (обратный осмос) пропускает лишь молекулы воды, и
в результате получается
вода, близкая к дистиллированной. При нанофильтрации задерживаются взвеси, микрофлора (включая вирусы), органика
и частично ионы натрия,
кальция и магния; при ультрафильтрации — взвеси, микрофлора и крупные органические молекулы; при микрофильтрации — взвеси и бактерии. Этот способ
фильтрации применяется
для удаления бактериологических
и органических загрязнений (в том числе — хлорорганики), а также обессоливания воды (в случае обратного осмоса).
Можно сочетать в
фильтре несколько мембран одного или разных
типов и комбинировать мембранный фильтр с
другими — например, с работающими по
принципу ионного обмена. Но методы мембранной
фильтрации очень дорогие и рассчитаны скорее на коллективное, чем индивидуальное
применение.
Другой распространённый метод фильтрации – сорбционная фильтрация. Сорбцией называется поглощение растворенных в воде веществ
поверхностью твердого
сорбента, в данном случае — материала, наполняющего фильтр. От механической фильтрации этот процесс
отличается тем, что
материал механического фильтра не инертен, а сорбционного — активен: он захватывает примеси и удерживает их силами
молекулярного притяжения.
Но поверхность сорбции должна быть велика, чтобы как можно больше примесей
задерживалось в его порах. Это достигается тем, что пористый сорбент состоит из
мелких частиц, занимающих большой объём..
Самый широко использующийся сорбент – уголь. В каждой частице угля размером 1 мм имеется
множество внутренних
пор, незаметных глазу, но значительно увеличивающих его поверхность. Уголь совершенно безвреден
и легко дробится в порошок. Он
захватывает и сорбирует
на своей поверхности (в основном в порах) различные примеси и его можно активировать. Активация — особая процедура, в результате которой различных пор, диаметром от 20—30 до 1000 ангстрем и
еще крупнее, становится
гораздо больше. Их так много, что полная поверхность 1 г активированного угля, производимого отечественными и
зарубежными фирмами,
равна 800—1500 м2.
Сорбционные фильтры удаляют из воды хлорорганику (хлороформ, четыреххлористый углерод, бромдихлорметан и другие
вещества), а также тяжелые
металлы (железо, свинец и др.), взвесь, бактерии и, в пределах своих возможностей, вирусы. При таком способе фильтрации
загрязненной воды
примеси, осевшие в порах, забивают их, и спустя некоторое время, определяемое
сорбционной
способностью фильтра, его необходимо заменить. К тому же уловленные фильтром
микроорганизмы никуда не
исчезают и даже способны
размножаться в фильтрующем материале. Чтобы этого не случилось, требуются специальные меры. Еще один важный
момент: необходимо,
чтобы вода проходила через угольный фильтр с небольшой скоростью (примерно один стакан в минуту на 100 г угля), иначе
качественной очистки не получится.
Существует возможность улучшить практически все показатели сорбционного фильтра, если смешать гранулы угля с измельченным полиэтиленом и подвергнуть смесь
спеканию либо получить
угольное волокно путем карбонизации волокон вискозы с последующей его активацией. Структура такого материала
напоминает клубок нитей
толщиной 6—10 мкм, с большим количеством пор и огромной активной поверхностью. Подобная разработка выполнена
известной фирмой
«Аквафор»: в выпускаемых фирмой фильтрах используется материал аквален.
Следующий метод — ионообменный
метод фильтрации. Он основан на использовании ионитов — ионообменных (катионных и анионных) смол или искусственных материалов с такими же
свойствами. Эти свойства состоят в том, что
ионообменный материал способен захватывать
из воды одни ионы, насыщая ее другими
ионами, входящими в его состав, то
есть за счет реакции ионного обмена.
Для этого воду пропускают через ионнообменные смолы – иониты - катиониты,
которые обмеенивают ионы Na на ионы водорода
Н , и аниониты, который обменивают ионы С1- на ионы
гидроксильной группы ОН-. В
результате ионы натрия и хлора будут захвачены фильтрующими материалами, тогда
как в воде окажутся ионы Н и ОН-, т.е вода. Избирательность является самым отличительным свойством ионитов, а в остальном они подобны сорбционным материалам: тоже пористые, также забиваются извлеченными из воды примесями и имеют определенный ресурс. Ионообменные фильтры обычно используют
для очистки воды от катионов тяжелых металлов
и смягчения ее жесткости — захвата избыточных ионов магния и кальция. У них есть важное достоинство: если
заложить в фильтр ионит, обменивающий находящиеся в воде ионы на ионы йода или серебра, то микрофлора в такой среде погибнет. При этом, однако, придется проследить, чтобы концентрация йода или серебра не превысила допустимую.
Метод электрохимической
фильтрации воды - это наиболее современный метод,
основанный на электролизе воды.
Это лишь наглядная иллюстрация разнообразных процессов и фильтров воды на их
основе, которые могут происходить в воде в зависимости от наличия в ней тех или иных примесей, материала электродов и
разделяющих их диафрагм. Так, например, если
в воде имеются хлориды, то при электролизе
будет выделяться хлор и другие
активные окислители, уничтожающие микрофлору
точно так же, как в случае хлорирования
воды на водопроводной станции; а затем эти соединения будут разрушены на следующих стадиях электролитического процесса. Этим же способом можно разрушить или перевести в нейтральные соединения многие вредные вещества, либо сосредоточить их в определенном объеме и выпустить вместе с водой в сток. Данный метод позволяет отделить очищенную воду от грязной, причем работает электрический ток, а не сорбент; ничего не надо заменять, ресурс практически неограничен, расходных картриджей не имеется.
Однако этот способ имеет недостатки: высокая цена, необходимость регулярно промывать электроды слабым раствором
кислоты и невозможность
контроля за качеством фильтрации. С фильтрующими модулями «Аквафор», «Гейзера» или «Барьера» проще: их можно вскрыть или вытащить картриджи в начале, в середине
или в конце процесса фильтрации и убедиться, что картриджи темнеют и, значит, работают. С электрохимическим фильтром дела обстоят
по-другому: из одной
трубки течет очищенная вода, из другой —грязная, но различия между ними не слишком заметны.
Таким образом, все указанные методы фильтрации имеют свои достоинства и
недостатки:
· Если не принять специальных мер,
фильтр может вместе с вредными примесями забрать из воды полезные минеральные добавки —
соли натрия, магния,
калия и кальция.
·
В
конце процесса, когда фильтрующий материал сильно забит вредными химическими примесями и микроорганизмами,
задержанными в процессе
многодневной эксплуатации, фильтр может «слить» все загрязнения в стакан.
Производители ряда
фильтрующих систем (компания
«Аквафор») свидетельствуют, что их уникальный сорбент убивает микрофлору и настолько прочно удерживает загрязнения, что такого не
может случиться никогда:
ни по истечении срока годности фильтра, ни тем более в начале эксплуатации. Другие производители (компания «Гейзер»)
вводят в свой фильтрующий материал серебро, чтобы уничтожить бактерии и предотвратить их размножение в
фильтрующем материале.
Поэтому любые фильтры рекомендуется менять как можно чаще.
·
От
залповых выбросов (например, ржавая вода после застоя в трубах), когда бактерии
или какое-либо вредное
вещество содержатся в воде в концентрации, которая в десятки-сотни раз превышает ПДК, не спасет никакой бытовой
фильтр. Возможно, он
очистит 10—20 л воды, но после этого будет
забит до отказа. Тогда вода польется из
всех отверстий корпуса. Залповый выброс — ситуация сравнительно редкая, и такую воду обрабатывать бытовым фильтром не стоит; лучше поберечь
фильтре.
Кроме того, фильтр не должен насыщать воду веществами, входящими в материалы его конструкции. Это, а
также необратимость захвата примесей и
бережное отношение к полезным минералам —
обязательства производителей фильтров перед пользователями.
Совершенных фильтров не бывает. Всё зависит как от исходного состава
очищяемой воды так и от поставленной цели – от каких соединений нужно очищать
воду, как, с какой эффективностью и с какой степенью очистки?
К.х.н.
О.В. Мосин
|