- Система обратного осмоса: что это такое и как работает
- Что собой представляет обратный осмос
- Понятие прямого и обратного осмоса
- Обратноосмотическая мембрана
- Сфера применения
- Виды систем
- Промышленная
- Бытовая
- Как выбрать модель для дома и квартиры
- Структурированная вода
- Кластеры воды имеют стабильную структуру подобно клеточной воде
- Изменения структуры воды в природе
- Роль структурированной воды в организме человека
- Чем полезна структурированная вода
- Как обычно структурируют воду в домашних условиях
Система обратного осмоса: что это такое и как работает
Качество питьевой воды далеко не всегда удовлетворяет потребителей. Для дополнительной или основной очистки воды используются разные установки. Модели на базе обратного осмоса – наиболее эффективны.
Что собой представляет обратный осмос
Осмос – физическое явление, при котором растворы проходят через полупроницаемую мембрану, перенося часть растворенных частиц и оставляя часть на мембране. В природе на таких принципах работают все живые клетки. Оболочка клетки – полупроницаемая мембрана, через которую внутрь попадает вода с питательными веществами. Та же мембрана не дает выйти из клетки крупным органическим молекулам.
Системы очистки воды предполагают такой же принцип действия: прохождение воды сквозь мембрану. Роль последней выполняет фильтр. Работают они по принципу прямого осмоса и обратного.
Понятие прямого и обратного осмоса
Прямой осмос протекает без приложения усилий и действует по принципу выравнивания концентраций. Прямоточная установка состоит из двух отделений, которые разделяют фильтром – полупроницаемой мембраной, способной пропускать только частицы определенного размера – воды, например. В одно из отделений заливают загрязненную жидкость, в другое – концентрированный раствор, который служит очистителем. Так как концентрация в нем выше, за счет разницы в осмотическом давлении обоих жидкостей раствор очистителя втягивает в себя молекулы воды из грязной жидкости. Процесс длится до тех пор, пока концентрация в растворах не выравнивается.
На первый взгляд очистка не происходит: ведь вода попадает не в отдельную емкость, а в сосуд с концентрированным очистителем. Но если в качестве последнего использовать легко разлагающееся вещество, наподобие карбоната аммония, очистка происходит. После прогрева карбонат разлагается и легко удаляется в воздух.
Более эффективны установки обратного осмоса. Здесь все происходит наоборот. Очистителем служит чистая вода, а концентрированным раствором – грязная. На сосуд накладывают давление, превосходящее разницу в осмотических давлениях обоих растворов. Благодаря этому осмос идет в обратном направлении: молекулы воды проходят сквозь фильтр из концентрированного раствора – грязной воды, в неконцентрированный – в чистую жидкость.
Обратноосмотическая мембрана
Мембрана обратного осмоса – многоэлементная система. Состоит из питающего слоя, свернутого по спирали в рулон, полупроницаемой полимерной пленки и водосборного слоя. Пермеат – первичная жидкость, просачивается сквозь пленку и собирается водосборным слоем. Он тоже свернут в спираль, вода стекает по спирали в водосборную трубку. Концентрат остается на другом торце мембраны, откуда после прекращения очистки сливается в дренаж.
Механизм очистки не похож на работу абсорбционного фильтра. В мембране нет пор. Диффузия молекул через мембрану сходна с передачей электронов в металлическом проводнике.
Обратный осмос занимает немало времени. Ускорять «продавливание» молекул нельзя. Поэтому такое устройство оснащают довольно большим накопительным баком, чтобы создать запас чистой воды.
Сфера применения
Установки обратного осмоса изначально имели промышленное значение. Но более простые и менее объемные модели стали применяться и для бытовых нужд.
Основные области использования фильтров:
- Опреснение морской воды – установка промышленная. В опреснителе необходимо поддерживать высокое давление, чтобы превысить осмотическое – в 10–12 атм. Мембраны в устройствах задерживают ионы натрия и высокомолекулярные загрязнители, но пропускают растворенные газы наподобие хлора, кислорода, углекислого газа. Для питья такая вода не годится, так как при очистке удаляет соли, которые жизненно необходимы человеку. Для технических нужд жидкость используют сразу же. Такой же вариант подходит для умягчения воды: здесь с помощью фильтрации удаляются жесткие соли.
- Пищевая промышленность – осмос используется для повышения концентрации пищевых жидкостей, например, при изготовлении фруктового сока. Отгонять лишнюю воду с помощью термических установок дороже. Кроме того, термическая обработка снижает количество витаминов, а при обратном осмосе они сохраняются.
- Очистка сточных вод – обратный осмос используется в установках, способных выгонять чистую питьевую воду. Лидером по использованию таких технологий выступает Сингапур. Его система очистки воды в 2012 году завоевала высшую оценку ВОЗ. Сточные воды после процедуры используются как питьевая вода.
- Медицина – фильтры применяют, когда необходим получить стерильную воду. Устройство избавляет жидкость от микропримесей и от большей части микробов и вирусов размером от 20 до 500 нм. Фильтр, например, задерживает вирусы гепатита и бактерии холеры.
- Бытовые очистители – упрощенные агрегаты, предназначенные для очистки водопроводной воды. Установка обязательно включает фильтр грубой очистки, так как здесь жидкость нужно освободить от песка, частиц ржавчины и железа.
В промышленности установки обратного осмоса применяются в таких же случаях: когда необходимо получить максимально чистую воду.
Виды систем
Система обратного осмоса используется как в быту, так и в промышленных установках. Принципиальное отличие между ними – производительность. Но есть другие особенности.
Промышленная
Обратный осмос – технология дорогостоящая. Использование оправдано большой потребностью в эффективном очищении и концентрировании. Производительность установки может достигать 50000 л в час. Учитывая, что осмос – процесс не быстрый, обусловлено это только огромной площадью используемых фильтров.
Специфика промышленных агрегатов связана с назначением. Установки по опреснению воды предназначены для устранения примесей, и снижения концентрации солей, особенно натриевых. В пищевой промышленности задача осмоса – концентрирование питательных веществ. Так концентрируют спирты, очищают жиры, делает сгущенное молоко.
Бытовая
Производительность бытовой установки намного ниже – от 8 л в сутки. Учитывая, что человеку за 24 часа нужно 3 л чистой воды, это кажется недостаточным. Но если установка включает накопительный бак, система с легкостью обеспечивает водой семью из 3 человек.
Бытовая установка включает 3 фильтр-колбы. Вода из водопровода сначала попадает на механический фильтр. Здесь удаляется песок, тяжелые частицы, наподобие железа. Затем жидкость подается на фильтр тонкой очистки, где протекает осмос. 3 фильтр – угольный, очищает от остатков ингибиторов.
Система включает насос, так как для обратного осмоса нужно поддерживать давление. Чтобы контролировать качество воды, в агрегат встраивают проточные измерители pH и определители содержания солей. Концентратор и пермеат контролируют расходомеры.
Фильтры обратного осмоса, как и механические, необходимо периодически очищать. Используют для этого специальные химические средства.
Как выбрать модель для дома и квартиры
Эффективность работы системы обратного осмоса зависит от многих факторов. Бытовая установка не слишком производительна, поэтому при выборе ориентируются на другие параметры.
Для начала определяются с размером установки и производительностью, потом изучают характеристики
Число ступеней очистки – от 3 до 9.
Источник
Структурированная вода
Структурированная вода несет в себе биологическую активность за счёт особой молекулярной структуры. Чем стабильнее сформирована молекулярная структура, тем полезнее и эффективней будет её потребление.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. Молекула воды имеет полярную химическую связь т.к. кислород притягивает к себе отрицательно заряженные электроны, а атомы водорода — положительно заряженные электроны. В результате молекула имеет два полюса, что во многом определяет ее необычные свойства.
Молекулы воды способны соединяться между собой благодаря положительно заряженным атомам водорода, которые притягиваются к отрицательно заряженному кислороду, такая молекулярная связь называется водородная.
Водородная связь образует как случайные соединения(ассоциаты), не имеющие упорядоченной структуры, так и кластеры, в которых ассоциаты имеют определенную структуру. По прочности водородная связь примерно в 15 — 20 раз слабее ковалентной связи. Поэтому ассоциаты молекул воды не стабильны и коротко живущие, они постоянно разделяются и образуютновые соединения. Считается, что из-за таких свойств, вода является самым универсальным растворителем.
Интересным фактом является то, что отдельные молекулы воды, не связанные в ассоциаты, присутствуют в самой структуре воды лишь в виде 1%. В основном вода – это совокупность беспорядочных ассоциатов и кластеров «водяных кристаллов», где количество связанных молекул может достигать сотен и даже тысяч единиц.
Кластеры воды имеют стабильную структуру подобно клеточной воде
Под кластером обычно понимают группу атомов или молекул, объединенных физическим взаимодействием в единое целое, но сохраняющих внутри него индивидуальное поведение. Их жизнь быстротечна, и потому они с трудом поддаются изучению. Уникальность воды заключается в том, что она представляет собой сложную и динамически меняющуюся структуру кластеров и ассоциатов.
Кластеры – это группы молекул, объединенные водородными связями, которые имеют стабильную структуру. Группируясь, молекулы воды создают различные пространственные и плоскостные структуры. Базовой структурой кластера считается группа из шести молекул, объединенных в кольцо. Такой тип структуры имеют лёд, снег, талая вода, и клеточная вода всех живых тканей.
К примеру, в обычной воде кластеры состоят из макромолекулярных групп, образованных из 15-17 молекул и более сотен молекул. Такая вода менее подвижна, плохо растворяет химические вещества, плохо проникает через мембрану клеток, что ухудшает клеточный метаболизм (обмен веществ) и приводит к дополнительным энергозатратам, т.к. каждый организм структурирует воду под себя.
Изменения структуры воды в природе
Вода самое аномальное из всех известных в природе веществ. Её структура легко может изменяться под внешним воздействием: при помощи давления, температуры, магнитного поля, электрического поля и т. д.
При изменении температуры структура воды меняет свое состояние: Пар, жидкость, лед.
Объяснение такого изменения в том, что молекулы воды совершают колебания с определенной частотой. При нагреве воды до 100 градусов, амплитуда колебания молекул становится такой силы, что притяжение молекул воды друг к другу становится не в состоянии удерживать их вместе, в результате структура кластера распадается. При охлаждении амплитуда колебаний уменьшается, и структура становится более прочной.
Газообразное состояние. При температуре выше +100°С вода преобразуется в газообразное состояние. В газообразном состоянии водородная связь между молекулами воды почти полностью отсутствует. На этом примере мы можем увидеть, как легко разрываются водородные связи между молекулами превращаясь в пар.
Жидкое состояние. При температуре от 0 до 100°С вода находиться в жидком состоянии. В жидком состоянии водородные связи –легко образующие, спонтанные, быстро разделяются и объединяются вновь с другими молекулами. Всё это приводит к неоднородности в структуре воды. Но так же есть и более устойчивые долгоживущие соединения — кластеры.
Согласно недавним научным исследованиям Японским институтом воды, в обычной питьевой воде находится случайных ассоциатов — 70% (деструктурированная вода) и кластеров — 30% (структурированная вода).
Твердое состояние. При температуре ниже 0 вода переходит в твердое состояние «Лед». В твердом состоянии водородные связи молекул воды образуют крепкую, непрерывную кристаллическую сетку, в которой каждая молекула имеет четырёх ближайших соседей, которые соединены между собой прямыми одинаковыми водородными связями в сетчатый каркас с пустотами в нем. Это объясняет почему плотность льда меньше плотности воды.
Самый наглядный пример структурированной воды — талая вода. Она образуется, когда происходит оттаивание льда при температуре 0 °С. При плавлении кристаллической решетки льда разрушается только 17% от общих водородных связей. Поэтому свойственна льду связь каждой молекулы воды с четырьмя соседними молекулами при оттаивании в значительной степени сохраняется, но при каждом повышении температуры, разрушение происходит активнее. А после кипячения воды ее структура разрушается.
Этим можно объяснить полезность воды из горных источников. Она зарождается у кромки таяния снега и льда, то имеет специфическую структуру, где связи между молекулами упорядочены, а молекулы объединены в кластеры.
Роль структурированной воды в организме человека
Человек состоит на большую часть из воды, поэтому вода является самым важным элементом в организме. Подробнее о клеточной воде и ее функциях.
Вода в организме человека также структурирована. Она похожа на структуру кристаллической решетки льда, но по-своему уникальна. Обычная вода состоит из макромолекулярных групп — кластеров, образованных из 15-17 молекул и более. В организме клеточная и межклеточная вода имеет кластеры из 5-7 молекул воды, ее называют низкомолекулярной водой.
Благодаря такой структуре, вода обладает хорошей проникающей способностью в клетки, быстро циркулирует и способствует нормальному протеканию всех биохимических реакций, что существенно повышает эффективность и синхронность работы всех систем организма.
При потреблении обычных водопроводных или газированных вод либо напитков, где структура воды всегда разрушена и состоит из макромолекулярных кластеров, организм структурирует воду по типу своей внутренней структуры, затрачивая при этом клеточную энергию. Именно затрата жизненной энергии на структурирование воды является главной причиной «синдрома хронической усталости». Поэтому потребление структурированной воды легко усваивается организмом и не требует энергетических затрат.
Чем полезна структурированная вода
Структурированная вода, имеющая структуру близкую к внутренней жидкости организма легко усваивается организмом, не тратиться дополнительная клеточная энергия на преобразование в низкомолекулярную. Биологическое действие на организм связано с тем, что каналы мембран клеток имеют регулярную структуру схожую со структурой преобразованной воды, в результате молекулы структурированной воды пропускаются с повышенной скоростью. Кстати, таким же эффектом объясняется польза от потребления различных фруктов и овощей в связи с тем, что, межклеточная жидкость растений, имеет аналогичную структуру.
Вывод: Клеточная вода любого живого организма имеет упорядоченную структуру (структурированная), а употребление структурированной воды не требует затрат дополнительной энергии на ее преобразование. Высвободившийся энергетический потенциал организм использует на собственное восстановление, тем самым укрепляется иммунитет, регенерация тканей. Существенно повышается порог интеллектуальных и стрессовых перегрузок.
Вода с «живой» структурой без труда проникает через мембраны клеток, где приносит каждой клетке витамины и питательные вещества, вымывает токсины и шлаки из организма, а также усиливает действие натуральных лекарственных препаратов.
Как обычно структурируют воду в домашних условиях
Вода структурируется, а точнее обретает особую регулярную структуру при воздействии некоторых факторов, от которых зависят способы ее приготовления и жизненный цикл регулярной структуры. Например,
- при замораживании-оттаивании воды (талая вода, где сохраняются “ледяные” кластеры)
- при воздействии электрического поля (электролиз)
- при воздействии постоянного магнитного поля (магниты)
- при химических воздействиях (магниевый стержень ViloVit)
- при механических воздействиях, происходит незначительное изменение структуры (встряхивание, перемешивание, течение в различных режимах)
Полученная структурированная вода становиться активной и несет полезные свойства для всего организма.
Источник
