Как фильтр убирает из воды грязь кратко

Обновлено: 02.07.2024

Вода из природных источников - сложная многокомпонентная система, содержащая огромное разнообразие растворенных минеральных веществ, органических соединений, коллоидных примесей и механических включений. Прежде чем жидкость станет пригодной и безопасной для питья и потребления, она проходит многоступенчатую очистку. На выходе из систем водоподготовки водопроводная вода соответствует питьевым нормативам. Но она преодолевает сложный путь от водоканала до крана в доме через трубы, где нередко скапливаются отложения, меняющие её состав. Вода из скважины и вовсе может удивить своим биохимическим составом, который напрямую зависит от расположения водоносного горизонта. Установка фильтрации воды для дома или квартиры помогает очистить воду от примесей, сберечь здоровье и удлинить срок работы бытовой техники.

Все о фильтрации воды

Что такое фильтрация воды? Под эти термином понимаются все способы очистки, при которых водные растворы под напором разной силы пропускаются через пористую структуру фильтровального вещества, приспособления или материалы, способные задержать взвешенные и растворенные частицы определенной структуры и размера.

Подбор сорбентов и методов очистки воды при фильтрации в первую очередь определяется исходным составом воды.

Многокомпонентные загрузки в ионообменных фильтрах, где каждая прослойка смол связывает определенного вида загрязнения.
Мембраны обратного осмоса, фильтрация через элементы которых производится при чрезмерном гидростатическом давлении разной силы, приложенной к очищаемому водному раствору.

Виды примесей и польза фильтрованной воды

Фильтрация воды - это процесс удаления взвешенных примесей, химических соединений, биогенных компонентов, растворенных газов из природных водных растворов. Основными показателями, нуждающимися в корректировке, в воде водопроводной, добытой из колодцев или скважин, являются:

высокое содержание солей металлов - железа и марганца,
механические примеси, , ,
коллоидные органические соединения,
бактерии и микроорганизмы.

Системы фильтрации воды подбирают после анализа источника поступления, а качество всегда оценивают по следующим параметрам:

Физические: температура, прозрачность и цветность, запах и вкус, присутствие осадка.
Химические: водородный показатель рН, окисляемость, солесодержание, состав растворенных газов, концентрация ионов металлов и неметаллов, органических коллоидных примесей.
Биогенные: отсутствие патогенных микроорганизмов, бактерий, вирусов.

Тщательная водоочистка необходима в случае получения воды из скважины или вырытого колодца, как и фильтрация питьевой воды из общественного водопровода - ведь они проходят долгий путь по трубам до вашей квартиры. Жидкость, фильтрованная через комплексные системы доочистки, прозрачна на вид, имеет приятный вкус. Она насыщена полезными для организма соединениями в нормированном количестве. Благодаря устранению из неё избыточного содержания ионов, солей жесткости, соединений железа, на нагревательных элементах гидротехники отсутствует накипь и отложения. Посуда, сантехника и белье остаются чистым. Умягченная вода благоприятно влияет на кожу, на волосы, уменьшает расход мыло-моющих составов. Система фильтрации воды в доме подбирается исходя из химического анализа.

Все о фильтрации подземных вод

Собственная скважина сулит каждому хозяину чистую воду на своём земельном наделе. На практике все оказывается не столь радужно. Для подземных вод характерно значительное содержание минеральных солей и небольшие примеси органических веществ. Часто поверхностные и подземные воды сообщаются между собой, что изменяет их химический баланс. Фильтрация воды из скважины необходима во всех случаях для придания ей потребительских качеств, а выбор системы должен быть основан на химическом анализе проб воды.

При выборе методов фильтрации воды из скважины или колодца учитывается качество водного раствора из истока водоснабжения в разные времена года; степень и возможность загрязнения его бытовыми и промышленными стоками. Состав природной воды постоянно меняется за счет протекающих окислительно-восстановительных процессов, смешивания вод разных источников, осаждения присутствующих в них солей. Нормативные показатели меняются при изменении температуры и давления, всплытия дисперсных частиц, за счет ионообмена между океанами, между морской и пресной водой. Изменения происходят при обогащении подземных вод микроэлементами из-за протекания биохимических процессов. Качество воды из местного подземного источника водоснабжения нужно периодически проверять на предмет изменения свойств, состава, концентрации содержащихся в нем примесей, и корректировать водоочистную гидросистему.

Все виды фильтрации воды

Современные установки для водоочистки имеют разные конструктивные особенности, адаптированные под решаемые задачи. Количество ступеней фильтрации воды рассчитывается с учетом результатов химанализа проб воды, желаемых показателей и предполагаемых объемов.

Механическая фильтрация воды - что это такое

Независимо от источника водоснабжения первой ступенью фильтрации является начальная очистка воды от взвешенных микрочастиц: осадка, песка, накипи, ржавчины. Удаление примесей происходит посредством протекания воды через фильтры грубой очистки картриджного, сетчатого, дискового типа.

В дисковых устройствах вода проникает сквозь отверстия в углублениях пластин во время их сжатия, а загрязнения задерживаются на поверхностном фильтровальном слое.

Чаще всего применяется комбинированная фильтрация из сетчатого либо дискового фильтра и следующего за ним картриджа.

Сорбционная очистка

Удобный сорбционный метод основан на фиксации частиц примесей на активной поверхности сорбента благодаря физико-химическим процессам. Самыми распространенными материалами являются: уголь, полипропилен, алюмосиликаты. Активированный уголь с добавлением доломита применяют для водоочистки в быту в виде картриджей и магистральных сложных фильтров водоподготовки. Он эффективно удаляет из воды соединения хлора, органику, бактериологические примеси, сохраняя солевой состав. Избирательное добавление ионообменных смол в загрузки фильтров позволяет устранять иные загрязнения, в том числе тяжелые металлы. Угольные фильтры, приобретенные для фильтрации воды в квартире, могут быть смонтированы под мойкой. Они устанавливаются отдельно или в составе комплексной очистки вместе с обратноосмотическими установками.

Удаление железа, марганца, мутности, сероводорода

Качественную очистку воды от железа (и присутствующего марганца) целесообразно проводить, используя аэрационные и реагентные фильтрующие системы каталитической загрузки. Это могут быть природные или специально созданные материалы: сульфоуголь, пиролюзит, MGS, Birm. Напорные и безнапорные аэрационные колонки помогают избавить воду от растворенного сероводорода, окислить соединения железа до нерастворимых форм с последующей фильтрацией. Обезжелезивание воды катионированием используют при необходимости одновременного удаления Fe и солей, обуславливающих жесткость, когда обрабатываемый водный раствор на пути к катионитовому фильтру не обогащается кислородом.

Умягчение

Фильтрация - это один из методов умягчения воды. Жесткость обусловлена присутствием ионов Ca и Mg, которые образуют при определённых условиях нерастворимые гидрокарбонаты. Они становятся причиной отложения накипи на бытовой технике и промышленном оборудовании. Для устранения применяют ионообменные фильтры. Их используют как самостоятельные элементы или в комплексе с картриджными угольными блоками. В отличие от обычного фильтрования через зернистые материалы, когда состав водного раствора не меняется, при ионообменном способе применяется направленное изменение ионного состава водного раствора. Водные потоки пропускают через мелкозернистые ионообменные материалы - иониты, которыми предварительно заполняют специальные резервуары - ионитные фильтры.

Обратный осмос

Мембранные способы фильтрации воды используют в установках обратного осмоса. Они работают на основе физико-химического процесса баромембранного разделения. Главный элемент обратноосомтической линии - полупроницаемая селективная мембрана. Под действием давления, поток воды разделяется на фильтрат, проходящий сквозь мембранные отверстия, и концентрат, задерживающийся на поверхности фильтров. Эффективность очистки зависит от типа мембраны, показатель колеблется от 60 до 99,5%. Для насыщения воды полезными соединениями на выходе из установки обратного осмоса устанавливают минерализаторы.

Обеззараживание

Методы фильтрации и обеззараживания воды включают хлорирование. При водозаборе из искусственно созданной скважины с целью экономии расхода фильтров тонкой чистки в фильтрационную схему вводят УФ-обеззараживатели. Работа стерилизаторов основана на воздействии на очищенную воду ультрафиолетовыми лучами с длиной волн 200-400 нм. Стандартный показатель для ртутно-аргоновых и ртутно-кварцевых ламп бактерицидного излучения - 260 нм. Лампы спрятаны в специальный кварцевый кожух, защищающий их от водного потока и препятствующий охлаждению излучающего элемента. В одном корпусе может размещаться несколько ламп.

Что учесть при выборе установок фильтрации воды

Что лучше для фильтрации воды - решает сам заказчик. Подбор систем фильтрации необходимо осуществлять индивидуально в зависимости от типа источника водоснабжения и поставленной задачи. В одном случае может быть достаточно установки фильтр-кувшина на кухне или фильтрующего блока под мойку, а в другом необходим магистральный фильтр на всю систему водоснабжения в доме, квартире или офисе с несколькими ступенями последовательной очистки. При активном водозаборе из скважины необходимо оценить изменение состава воды с течением времени, изучить особенности залегания вод в своей местности. Конечную схему фильтрации для воды, независимо от источника поступления, надо составлять на основании результатов лабораторного исследования её состава, учитывая предполагаемый расход, производительность, необходимую степень очистки, особенности сервисного обслуживания оборудования.

Очистка воды: как работает фильтр. Активированный уголь и ионообменные смолы: что это такое?

Роберт Вольке профессор химии, известный популяризатор науки, автор колонки в Washington Post и ряда популярных книг

Фильтром называют прибор, который очищает воду от механических частиц, убирает привкусы, запахи, токсичные вещества и патогенные микроорганизмы. Другими словами, он делает воду безопасной.

Размер цист криптоспоридии и лямблии обычно больше 1 микрона, так что любой фильтр с отверстиями меньше микрона легко их отсеивает. Но не во всех фильтрующих устройствах размер отверстий позволяет это сделать, поэтому, если вы беспокоитесь относительно возможного присутствия цист в воде, уточните, гарантирует ли производитель данного прибора удаление такого загрязнения.

Розничные модели водяных фильтров — которые могут быть как фильтрами-кувшинами, так и фильтрами в виде насадок на водопроводные краны или магистральные линии водоснабжения, — устраняют загрязняющие вещества тремя способами: с помощью активированного угля, ионообменных смол или же фильтров тонкой очистки.

Активированный уголь

Основным рабочим элементом большинства водяных фильтров является активированный древесный уголь; этот материал отлично поглощает химические вещества вообще и газы (в том числе хлор) в частности. Древесный уголь производится благодаря нагреванию органического сырья (обычно дерева) в присутствии ограниченного объема воздуха, так что дерево превращается в пористый углеродный материал, но при этом не сгорает.

В зависимости от технологических особенностей процесса производства древесный уголь может иметь огромное количество внутренних микроскопических поверхностей; так, 30 г так называемого активированного древесного угля — лучшие его виды производятся из скорлупы кокосового ореха — может вместить в себя около 200 м 2 поверхности. Эта поверхность отлично подходит для того, чтобы улавливать блуждающие молекулы или примеси в воде или воздухе, поскольку они надежно прилипают к ней.

Ионообменные смолы

А теперь несколько слов об ионообменных смолах. Это небольшие гранулы, похожие на пластик, которые убирают различные металлы, например свинец, медь, ртуть, цинк и кадмий. Конечно же, все эти металлы присутствуют в воде не в виде осколков, а в форме ионов.

Когда химическое соединение металлов растворяется в воде, то металл присутствует в растворе в форме ионов, то есть положительно заряженных атомов. Мы не можем просто извлечь эти ионы из воды с помощью древесного угля (к примеру), потому что в природе обычно все находится в нейтральном (уравновешенном) состоянии, а удаление положительно заряженных частиц создаст избыток отрицательно заряженных частиц, и баланс нарушится — не говоря уж о том, что этот процесс энергозатратен.

В большинстве домашних фильтров для воды есть и активированный уголь, и ионообменные смолы — обычно в составе единого картриджа. Таким образом, эти фильтры устраняют металлы и другие химические вещества, но не обязательно убирают цисты; как уже упоминалось, имеет смысл проверить инструкцию, прилагающуюся к фильтру, и убедиться, что данный фильтр действительно гарантирует очистку от цист.

Не на сто процентов, но достаточно, чтобы вы могли пить эту воду и потом не чувствовать себя плохо.

Итак, мы выяснили, что использовать нефильтрованную воду опасно для здоровья. Однако какой фильтр оптимально подойдет именно для Вас? Вы живете в квартире, частном доме, много времени проводите на даче? Как оказалось, для каждого места хороша своя система очистки.

Если вы живете в квартире…

Открывая кран, мы порой можем наблюдать струю мутноватой жидкости и ощущать резкий неприятный запах хлора. Даже не возникает желания принимать душ под такой водой, что уж говорить о приготовлении пищи. Что делать? Отстаивать воду? Вымораживать? Кипятить? Подобные способы очистки воды давно канули в лету. Да к тому же отстаивание, вымораживание и кипячение не гарантируют стопроцентного избавления воды от хлора и вредных примесей. Современное решение – многоступенчатые системы очистки. Разнообразие домашних фильтров огромно. Ориентироваться при выборе фильтра необходимо на качество (состав) воды и цель ее использования. Для одной квартиры будет достаточно простого фильтра-кувшина с определенным типом картриджа, для другой же незаменимым станет проточный фильтр, а кто-то, добиваясь максимального результата, остановит свой выбор на фильтре обратного осмоса. Безошибочно определиться с видом подходящего для вас фильтра вам поможет специалист по реализации систем очистки воды.

Если вы живете в частном доме…

Поступление воды из артезианской скважины не гарантирует ее обязательной чистоты и безопасности. Конечно, воду из скважины, которая не проходит обработку хлором, трудно сравнивать с водой из водопровода. Однако вода из скважины содержит растворенное железо и огромное количество солей, что может не только испортить бытовую технику, но и нанести ущерб вашему здоровью. Для очищения от солей в доме устанавливают систему смягчения воды. Для устранения растворенного железа применяются системы обезжелезивания. Идеальный вариант – комбинированные системы очистки. Бытовой, проточный фильтры или фильтр обратного осмоса в сочетании с комбинированной системой очистки позволяют получить кристально чистую и максимально полезную воду.

Отдыхая на даче…

Проводя на даче лишь летние месяцы, мы считаем, что не стоит тратить средства на очистительные системы. Но отдыхаем-то мы, как правило, с детьми. И очищенная вода необходима! Какой фильтр выбрать? Самый доступный вариант – фильтр-кувшин. Его несложно брать с собой в дорогу, а при необходимости достаточно сменить картридж. Однако фильтр-кувшин не способен защитить от всех загрязнений. При серьезном подходе к очистке воды лучше воспользоваться теми же вариантами фильтров, что были описаны в предыдущем пункте.

В закладки

А посему, нужно ли очищать воду из крана — вопрос далеко не праздный. И хотя сейчас в любом хозяйственном магазине можно увидеть огромный ассортимент разных типов бытовых фильтров от десятков марок, какой из них хороший — по внешнему виду понять трудно.

На самом деле, гораздо проще выбрать смартфон или автомобиль. Во-первых, и у смартфонов, и у автомобилей есть чётко измеряемые технические характеристики, по которым одни модели легко сравниваются с другими. С фильтрами всё сложнее — как сравнивать кувшины? По каким параметрам кроме объёма? Во-вторых, интернет полон обзоров машин и подборок гаджетов.

А вот исследований и тестов, позволяющих сравнить бытовые виды фильтров или отличить одну марку от другой, практически нет. То ли потому, что раньше мы не придавали чистоте воды такого значения, то ли еще почему. Но сейчас в большинстве своем люди, когда выбирают фильтры для воды, полагаются не на факты, цифры и исследования, а на собственное чутье (часто обманывающее), на рекламу и раскрученность марки.

Немного теории о чистой воде

Не секрет, что вода из наших кранов, это источник не жизни, а часто — ржавчины и тяжелых металлов, бактерий, паразитов, токсинов, пестицидов и хлорки. Ясно, что один раз глотнешь — не умрешь, но в длительной перспективе вред возможен. Достаточно посмотреть 2-3 ролика про ломкие от плохой воды волосы (которые надо питать бальзамами). Или рекламу средств для смягчения воды в стиральных машинах, детали которых — о ужас! — от водопроводной воды портятся. Что же будет от этой воды с нашим организмом?

Токсичная органика без проблем проходит все эти фильтры и никуда не девается. К тому же, двигаясь по муниципальным трубам, вода вбирает в себя с них ржавчину, тяжелые металлы и прочую грязь — и часто попадает в наши раковины жесткой и невкусной. А, иногда, и не очень полезной, так как, например, в процессе прохождения по трубам, хлор образует хлорорганические вещества. Остатки алюминия тоже не украшают жизнь. Но это вынужденные меры муниципальной очистки воды, без них обойтись нельзя.

Поэтому многие сознательные люди доочищают воду. Кто-то покупает бутилированную воду, что неплохо, но все же нет стопроцентной уверенности в чистоте и этой воды (кто знает — из скважины её на самом деле набирают или в гараже из-под крана?). А кто-то покупает и устанавливает домашние фильтры, исходя из своих потребностей и бюджета.

Фильтры: что есть на рынке и что нужно именно вам

Есть три наиболее распространённых типа бытовых фильтров для очистки воды.

Первый, наиболее распространённый тип, это фильтры-кувшины: обычный кувшин на 2-4 литра воды, который можно использовать хоть дома, хоть на даче, и раз в 2-3 месяца менять в нем съемный картридж. Самый простой и бюджетный вариант: кувшин стоит 500-1 000 рублей.

Часто при покупке первый картридж идет в комплекте с кувшином. А потом примерно раз в 1,5 -2 месяца нужно покупать новый картридж — это еще где-то 200-300 рублей.

Второй тип — стационарные проточные фильтры: это системы, которые устанавливаются под раковину и подключаются к водопроводу. Чистая вода выводится через отдельный кран. Проточный сорбционный фильтр не отфильтрует воду от вирусов, но хорошо справится с ржавчиной и большей частью органических загрязнителей.

Некоторые проточные фильтры (но не все!) смягчают воду. Но есть и недостатки: при наличии очень жесткой воды, умягчающий модуль таких фильтров придется менять довольно часто. Конкретная частота зависит от жесткости воды, и может колебаться от 3 месяцев до 1 года или 200-300 литров пролитой через них воды.

Впрочем, ради здоровья можно и согласиться с этой необходимостью. Для некоторых моделей есть картриджи с половолоконной мембраной, отсекающей до 100% бактерий и паразитов.

Третий тип — обратноосмотические фильтры — самые передовые, потому что они очищают воду на 100% от ржавчины, токсинов, бактерий, тяжелых металлов, пестицидов и даже от вирусов! Понятно, что это самый дорогой, но и самый эффективный вид фильтров. Система также устанавливается под мойкой, но имеет приличные габариты, потому что работает сложно. Вода под напором идет в систему: она забирается из водопровода, где должен быть давление не менее 3 атмосфер.

Как понятно из процесса, очистка воды здесь довольно длительная, поэтому и нужен накопительный бак для чистой воды (а это — лишнее место на вашей кухне).

Cравнение габаритов обратноосмотических систем

Переходим к тестированию

Если с виду все устройства выглядят практически одинаково, то, как понять, какое действительно хорошее и очищает воду наилучшим образом? Как понять, что вы потратили 500-1 000 рублей на кувшин (и раз в 1-2 месяца тратите еще 200-300 рублей на сменные фильтр-картриджи), который на самом не будет лить вам в чайник не до конца очищенную воду?

Можно заказать экспертизу воды. Можно специальными приборами сделать замеры качества воды. Можно почитать обзор в интернете — но их же там практически нет. Что тогда делать?

Тест на фильтрацию воды от метиленового синего, по структуре схожего с пестицидами и токсинами

И если вода, прошедшая через фильтр, будет синей или голубой — понятно, что такой кувшин те самые пестициды и токсины из воды полностью не удаляет, или удаляет слабо.

Второй тест — чуть посложнее, потому что для него потребуется сделать раствор с 300-кратным превышением предельно допустимой концентрации железа в воде. Цель проверки: посмотреть, как кувшины могут пропускать или не пропускать ржавую воду. Соответственно, чем более желтую воду мы получим на выходе — тем меньше веры в эффективность конкретного кувшина. И никакая бодрая реклама не спасет.

Тест на фильтрацию воды от ржавчины

К слову, эти и другие простые и несложные эксперименты, позволяющие оценить качество домашних фильтров, можно в мельчайших деталях прочесть по этой ссылке.
Спасибо энтузиасту-химику, который решил проверить все фильтры на их реальные способности, и выложил в сеть свои эксперименты и методику их проведения. В принципе, это первый в Рунете полновесный обзор фильтров для воды — уж точно не хуже любого подробного обзора смартфона.

Если совсем честно, то технологии большинства производителей бытовых систем фильтрации воды за прошедшие 30 лет не сильно прогрессировали. В фильтрах-кувшинах, как правило, используется один и тот же классический сорбент: активированный уголь и ионообменная смола.

Значит, покупка такого фильтра для дома означает только одно: до фильтра вы пили хлорированную недоочищенную воду, и с такими фильтрами будете продолжать ее пить. Хотя и с меньшей концентрации дряни. Только потратитесь на разрекламированную марку.

Сменные модули после вскрытия

Если есть желание, подробное сравнение обратноосмотический фильтров можно почитать здесь.

Итого: что мы имеем в сухом остатке?

Итак, любой адекватный человек понимает, что в нынешних коммунальных условиях нужно очищать или доочищать воду. Благодаря изучению вопроса стало совершенно очевидно, что реклама фильтров никак не отражается на их реальных умениях очищать воду. И можно купить дорогой фильтр именитого бренда, который будет вас фактически травить, потому что не защитит полностью от ржавчины и токсинов.

В закладки

P.S. Обязательно прочитайте инструкцию, она поможет.

Чистота воды — это не только глобальная проблема нашей планеты, но и бытовая задача, которую каждый человек ежедневно решает (или не решает) для себя сам. Воду мы пьем каждый день (в чистом виде или вместе с едой). А посему, нужно ли очищать воду из крана — вопрос далеко не праздный. И хотя сейчас в любом.

Читайте также: