Зачем и как часто нужна промывка мембраны обратного осмоса

Полезные советы себе и другим

1. Не стоит брать экстремальные значение pH, меньше 2,6 и больше 12. Есть риск повредить не только мембрану (о чем говорят сами производители мембран), но и другое оборудование (например, циркуляционный или повышающий насос, тены для нагревания или проточный нагреватель, силиконовые трубки).
2. Серную кислоту лучше всего хранить в подвале, дополнительно оборачивая горлышко бутылки целофанновым пакетом, чтобы контролировать плотность закрытия крышки. Пары серной кислоты крайне ядовиты.
3. Едкий натр (как, впрочем, и соляная кислота) очень гигроскопичен, поэтому его нужно герметично упаковывать (стандартные ведра подходят для этого как нельзя лучше).
4. Серная кислота и едкий натр — крайне токсичные и едкие вещества, работать нужно исключительно в перчатках.
5. С жидкой кислотой надо быть особо осторожным. При кривых руках раствор лучше всего готовить на улице, а внутрь заносить уже готовые растворы для промывки.
6. Выливать промывочные растворы (как щелочной, так и кислотный) в выгребную яму ни в коем случае нельзя. Выгребная яма встанет, бактерии умрут, говно перестанет бродить, и вас заполнит говном.
7. Замените сразу полипропиленовый фильтр, раз такое дело.
8. Ни в коем случае нельзя использовать органические растворители — потому что они растворяют саму мембрану., нанося ей непоправимый ущерб.

Реагенты

Кислотный реагент

Существуют готовые реагенты для промывки обратноосмотический мембран. В качестве кислотного реагента часто встречается совет использовать реагент Аминат ДМ-56. Стоит примерно 4,5-5 тысяч рублей за 20 литровую канистру (250 рублей за литр реагента). Производитель говорит, что требуется около 40 мл реагента для 1 литра буферного раствора (что дает примерно 2,3 pH). Соотвественно, канистры хватает на приблизительно 500 литров буферного раствора (10 рублей за литр буферного раствора), что при сроке годности раствора в 12 месяцев делает покупку 20 литровой канистры не очень целесообразной.

Производитель говорит, что реагент представляет собой смесь органический и неорганических кислот; в зарубежном интернете встречаются рецепты похожих промывочных реагентов, основанных на смеси лимонной, соляной, серной или ортофосфорной кислоты. Понятно, что вряд ли за 12 месяцев кислоты перестанут быть кислотами, однако, срок годности зачем то указан.

Схожий по эффективности раствор можно получить путем смешивания дистиллированной воды, лимонной и серной кислоты. В качестве серной кислоты достаточно взять электролит для аккумуляторов, продающийся в автомобильный магазинах. Стоимость электролита — примерно 300 рублей за 5 литров (40% H₂SO₄, pH ~0,9). В качестве слабой органики можно взять лимонную кислоту на развес.

В буферную емкость нужно влить несколько миллилитров серной кислоты, а пару ложек лимонной. Температура жидкости должна быть в районе 35 градусов. pH кислотного раствора для промывки должен быть не ниже 2,3 (именно такой уровень кислотности указывает как граничный один из зарубежный производителей мембран). Технически, можно использовать менее агрессивный уровень pH, однако, в этом случае нужно постоянно контролировать уровень кислотности при промывке и доливать кислоту, пока она восстанавливается.

Щелочной реагент

Как и в первом случае, есть готовый реагент для промывки мембран — Аминад ДМ-70.

Подробную информацию о том, что он из себя представляет, найти не удалось. Производитель рекомендует разбавлять реагент для pH не более 12, примерно 10 мл на литр буферного раствора. Рекомендуемый во многих источниках интервал — 10-12 pH.

В интернете в качестве самодельного щелочного промывочного раствора используют едкий натр. Стоимость при покупке оптом — в районе 150-200 рублей за килограмм.

Применяемые растворы для промывки мембран

Состав и концентрация реагентой для промывки мембран зависит от природы примесей и состава загрязняющих веществ. Разнородность загрязнений обуславливает последовательное применение растворов с кислотной и щелочной реакцией. Самую достоверную информацию дает проведение анализа осадка, взятого с мембраны. При отсутствии возможности осуществления практической аналитики, о качественном составе загрязнений судят косвенно по содержанию компонентов, способных загрязнить мембрану в подаваемом в установку водном растворе.

Промывка обратного осмоса лимонной кислотой

Растворы 2% лимонной кислоты (рН = 4), 1% HCL (рН = 2,5) применяют для растворения осадков CaSO4, CaCO3, SrSO4, BaSO4, гидроксидов железа, никеля, марганца, цинка, коллоидных веществ неорганической природы.

Лимонная кислота проявляет хелатные свойства, которые усиливаются при добавлении гидрохлорида аммония. NaOH для изменения рН использовать нельзя. Раствор HCl проявляет более агрессивное воздействие на загрязнители.

Промывка обратноосмотической мембраны щелочным раствором

Для химической промывки мембран также используются щелочные промывочные растворы (рН = 10 — 11,5):

• 2% ТПФН и 0,025% додецилбензолсульфонат натрия;
• 2% ТПФН (триполифосфат натрия) и 0,8% Na-ЭДТА (натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты);
• 1% Na2S2O4 (гидросульфит натрия);
• 0,1% NaOH;
• 0,1% NaOH и 0,03% додецилсульфат Na.

ТПФН — неорганический хелат с моющими свойствами. С его помощью удаляют CaSO4, отложения органической природы. Na-ЭДТА — это органический хелат, способствующий удалению ионов металлов. Гидросульфит натрия — сильнейший восстановитель. Он применяется для растворения гидроксидов и оксидов металлов, CaSO4, SrSO4, BaSO4. Додецилсуфат в смеси с гидроксидом натрия отлично расщепляют биологические отложения (грибы, плесень, активный ил, биопленки), коллоидную органику и неорганику смешанного типа. Обладает сильным биоцидным действием.

Самые распространённые загрязнители мембран обратного осмоса

Карбонат кальция

Карбонат кальция — самый часто встречаемый загрязнитель, который практически гарантированно является доминирующим загрязнителем на жесткой воде. Как правило, быстрое (в течение пары недель) обрастание мембраны карбонатом кальция говорит о плозой водоподготовке. В моем случае в начале наблюдалась похожая проблема из-за некорректной работы дозатора антискаланта (был подобран антискалант, который не обеспечивал достаточное давление дозации, из-за чего дозация просто не происходила в питающую трубу, внутри которой было слишком большое давление).

Как правило, при жесткой воде водоподготовка включает в себя использование антискаланта с понижением pH входящей воды до 3-5 pH. Карбонат кальция хорошо очищается лимонной кислотой (2%, pH ~4.0).

Диоксид кремния

Диоксид кремния — не что иное, как очень мелкодисперсный песок, способный пройти через полипропиленновый фильтр грубой очистки.

Органика

Органика также многими указывается, как частый загрязнитель, хотя я с ней ни разу не сталкивался. В целью удаления органики многие используют перекись водорода (в этой статье не рассматривается).

Признаки загрязнения мембраны

Уменьшение скорости фильтрации: Если скорость фильтрации уменьшается, это может быть признаком того, что мембрана загрязнена. Вы можете заметить, что вода не проходит через мембрану так быстро, как раньше.

Изменение цвета воды: Если вода становится более мутной или изменяет свой цвет, это может также указывать на загрязнение мембраны. Например, вода может стать желтой, коричневой или зеленой.

Повышенное содержание минералов и ионов: Если содержание минералов и ионов увеличивается, то это может означать, что мембрана загрязнена. Вы можете заметить, что вода становится менее чистой и начинает обладать необычным вкусом или запахом.

Рост объема проходящей воды: Если увеличение объема проходящей воды не соответствует количеству выходящей воды, то это тоже может указывать на загрязнение мембраны. Например, при снижении производительности в системе перепад давления на мембране уменьшается, и это может повысить производность системы в целом.

Технология очистки

Очистка мембраны представляет собой циркуляцию специальных реагентов внутри мембраны, которая позволить растворить нерастворимые водой соединения и вывести их из системы. Для этого выход пермеата (чистой воды) и концентрата (рассола) выводят в какую то емкость, в которой жидкость перемешивается и попадает на вход вновь. Как правило, для этого используют полипропиленновые ведра или строительные емкости, куда просто опускают шланги, подсоединенные к входу и выходам обратноосмотической установки.

Затем емкость заполняют реагентом и начинают процесс чистки. Как правило, используют следующий алгоритм.

1. Подключение буферной емкости с реагентами для очистки.
2. Подготовка кислотного реагента.
3. Промывка установки кислотным реагентом.
4. Промывка чистой водой.
5. Подготовка щелочного реагента.
6. Промывка установки щелочным реагентом.
7. Промывка чистой водой.
8. Промывка мембраны чистящими растворами с ПАВ.
9. Промывка чистой водой.
10. Демонтаж буферной емкости и подключение установки в систему.

Эффективные способы промывки мембраны обратного осмоса

1. Промывка кислотой

Этот метод промывки мембраны основывается на использовании раствора кислоты. Кислота позволяет снять жесткие отложения, такие как кальций и магний, с мембраны. Для этого необходимо:

• Подготовить раствор кислоты в соответствии с инструкцией производителя.
• Наполнить контейнер, в котором хранится мембрана, раствором кислоты.
• Оставить мембрану в растворе кислоты на несколько часов.
• Тщательно промыть мембрану водой.

2. Промывка щелочью

Метод промывки мембраны с использованием раствора щелочи позволяет удалить жир и другие органические отложения с мембраны. Щелочь в растворе соединяется с жиром, образуя мыло, которое затем смывается водой. Для этого необходимо:

• Подготовить раствор щелочи в соответствии с инструкцией производителя.
• Наполнить контейнер, в котором хранится мембрана, раствором щелочи.
• Оставить мембрану в растворе щелочи на несколько часов.
• Тщательно промыть мембрану водой.

3. Промывка перманганатом калия

Промывка мембраны с использованием перманганата калия позволяет удалить органические отложения и микробы с мембраны. Для этого необходимо:

• Подготовить раствор перманганата калия в соответствии с инструкцией производителя.
• Наполнить контейнер, в котором хранится мембрана, раствором перманганата калия.
• Оставить мембрану в растворе перманганата калия на несколько часов.
• Тщательно промыть мембрану водой.

4. Промывка ультразвуком

Метод промывки мембраны с использованием ультразвука основан на отрыве отложений от мембраны с помощью вибраций. Для этого необходимо:

• Подготовить раствор для ультразвуковой промывки в соответствии с инструкцией производителя.
• Наполнить контейнер, в котором хранится мембрана, раствором для ультразвуковой промывки.
• Поместить мембрану в раствор и включить ультразвуковой генератор.
• Промыть мембрану водой.

Использование самодельных реагентов

В обоих случаях использование реагентов выглядит следующим образом:

1. В буферную емкость заливается пермеат (очищенная вода с установки).
2. Запускается циркуляционный насос (в моей установке его роль выполняет повышающий насос Leo).
3. Постепенно добавляется небольшая доля кипятка, пока циркулирующая вода не станет имет температуру 30-35 градусов.
4. После этого добавляется (очень медленно) серная кислота. Будьте с ней максимально осторожными, всегда вливайте кислоту в воду, а не наоборот. Во время влития кислоты и циркуляции раствора следите за тем, чтобы pH не опускался ниже 2,3. pH можно контролировать pH метром типа такого, что у меня.
5. Во время циркуляции кислота будет восстанавливать карбонат кальция, осажденный не мембране, из-за чего pH будет постепенно расти. Лучше контролировать уровень pH и оставлять его на низким уровне, добавляя миллилитрами серную кислоту (или лимонную). Также стоит контролировать температуру и доливать кипяток, если температура опускается ниже 27-28 градусов. Помните, что каждые 10 градусов температуры увеличивают скорость химических реакции примерно в два раза.
6. После того, как pH перестал меняться, еще хотя бы 10 минут продолжите промывку. Общее время промывки кислотой не должно быть меньше 40-45 минут.
7. Перед использованием щелочного раствора лучше промыть мембрану собственным пермиатом, чтобы pH буферного раствора был в районе 7.
8. И только после этого можно приступать к приготовлению щелочных растворов. Как и в случае с кислотой, требуется контролировать температуру и pH путем добавления кипятка и реагентов.
9. Щелочная промывка установки обратного осмоса также должна проходить, пока не стабилизируется значение pH в промывочном растворе.
10. После этого мембрану можно промыть раствором с любым моющим веществом.

Признаки загрязнения мембраны

Периодичность промывки системы зависит от уровня общего загрязнения поступающей воды. Чем хуже вода, тем сильнее забиваются мембраны. Если приходится проводить чистку чаще чем один раз в две недели, необходимо установить фильтр предварительной очистки.

Для возвращения производительности осмотического фильтра к начальному уровню рекомендуется промывать мембраны реагентами с содержанием кислот и щелочи в целях очистки от накопившейся грязи. С помощью профессиональных соединений с поверхности фильтров удаляется иловый налет и скопления органического характера, образовавшиеся в процессе работы системы.

Мембрана в обратноосмотическом фильтре располагается в корпусе очистителя. Количественная вместимость может быть от одной до семи штук. Конструктивно различают:

• намотанные по форме спирали,
• поволоконные.

Наиболее популярными являются элементы спирального типа. По типу сборки они представляют собой пару мембран, намотанных на центральную отводную трубу. При постоянной работе через определенное время становится заметно уменьшение производительности, потеря необходимого качественного состава очищенной воды, либо большой перепад давления на отдельных мембранных элементах. Все эти показатели говорят о засорах.

Виды отложений на фильтрационных элементах отличаются по своим физико-химическим качествам и способу образования. Наиболее часто встречаются:

• Меловые отложения. Главным признаком загрязнения карбонатом кальция является светлый налет на краях мембран осмоса. Бывает желтого или бежевого цвета, редко белого. Этот вид налета нейтрализуется соляной кислотой и сопровождается слабым бурлением. Когда в иле содержится только карбонат кальция, осадок полностью исчезает, а растворитель не изменяет окраску. Переход цвета и появление посторонних фракций говорит о том, что в налете содержались и другие вещества.
• Гипсовые отложения. Налет из сульфата кальция чаще всего бывает от фильтрации морской и подземной солоноватой воды. После образования на мембране первых кристаллов на фоне постоянного пополнения посторонними веществами происходит цепная реакция, загрязнение остановить невозможно. Симптомы, по которым распознается налет сульфата кальция – пласт светлого цвета, как и в случае с меловыми отложениями. Разница заключается в том, что засорение фильтрующих элементов происходит гораздо быстрее, а вещества не поддаются растворению соляной кислотой.
• Оксид железа. На мембране остается бурый налет, происхождение которого до сих пор достоверно не понятно. Предположительно, загрязнение случается благодаря тому, что некоторые бактерии оставляют на мембранах частицы гидроксида железа.
• Кремниевые отложения. В процессе полимеризации образуется нерастворимый селикагель, вступающий в химическую реакцию с железом, кальцием и другими веществами. Скорость нарастания налета увеличивается с поступлением загрязненной воды. Образовавшийся устойчивый налет невозможно удалить.
• Биологический мусор. Черный налет обусловлен появлением плесени, грибка или скопления ила. Часто биозагрязнения скапливаются в виде слизи и пленки на мембране или корпусе фильтрационной системы. Налеты подобного рода опасны тем, что разрушая элементы, могут попасть в питьевую воду и вызвать различные заболевания.

Биологический налет закрепляется на фильтрах из-за физических свойств: шероховатость, гидрофобность и поверхностный заряд. После остановки бактерии начинают выделять полисахариды, что ведет к увеличению роста колонии и усилению загрязнения.

Биозагрязнение обратноосмотической мембраны

Для предотвращения появления биологических загрязнений в обратном осмосе нужно строго следить за чистотой систем предварительной фильтрации. Вероятность роста бактерий увеличивается во время простоя. В промышленных установках при задержке очистки воды на сутки осемененными оказываются все мембраны, задействованные в производстве. Для удаления заражения необходимо выполнить комплекс обеззараживающих мер с использованием химических препаратов.

Симптомами для всех видов загрязнений являются:

• общее понижение производительности обратноосмотической системы до 20%;
• ухудшение качественного состава чистой воды;
• значительная, до 20%, разница давления между загрязненной водой и пермеатом.

Чтобы восстановить мощность системы, рекомендуется почистить мембрану обратного осмоса с использованием химических средств.

Предотвращение загрязнения мембран

Самым эффективным и в то же время дорогим способом является предварительное умягчение исходной воды. Если исходную воду пропускать через ионообменники, то мембрана прослужит гораздо дольше. Ионообменные фильтры не влияют на количественный состав солей, но изменяют качественный: вместо солей кальция очищаемая вода будет содержать соли натрия, которые вымываются с поверхности мембраны гораздо проще.

Исходную воду можно подкислить из расчета, чтобы в концентрате также не кристаллизовался карбонат кальция (индекс Ланжелье отрицательный)

Но при таком подходе важно подобрать такое количество кислоты, чтобы pH не снизился ниже минимального значения, при котором можно использовать обратноосмотические мембраны. Также нужно учитывать, что pH обессоленной воды будет соответствующим, а ее использование для конкнетных целей невозможно

В исходную воду можно добавлять ингибиторы, препятствующие или замедляющие кристаллизацию солей. Этими ингибиторами могут выступать соединения фосфоновых кислот. При выборе нужно оценивать ингибитор не только по эффективности, но и по токсичности, т.к. он будет сбрасываться в канализацию вместе с концентратом.