Au-delà de la pureté: ce qui peut et ce qui ne peut pas inverser la membrane d'osmose

L'eau d'osmose inverse est une illustration de la dichotomie H2O / impureté dans tous les sens.
Chez AKVAFOR, nous sommes habitués à ce que le monde soit divisé en

1. ceux qui croient que le filtre osmotique nettoie tout sauf le karma et la conscience
2. et ceux qui versent de l'eau osmotique dans du thé pour l'ennemi, le considérant mort.

Les deux hypothèses sont des questions de foi personnelle. Nous avons défini la tâche de parler de la façon dont les choses sont avec l'eau osmotique dans le monde réel et d'ajouter des couleurs pastel à l'image en noir et blanc existante.

Parlons du principe de la membrane, de la différence entre l'eau osmotique du distillat et de l'électrolyte, ainsi que de savoir s'il faut y chercher des pores et cuire dans de l'acide.

Fabriqué par des scientifiques militaires pour les sous-marins?

Pas vraiment. La connaissance d'une personne aux membranes semi-perméables a commencé avec l'histoire de l'abbé français attentif Noulay au milieu du XVIIIe siècle. Il a versé du vin dans la vessie d'un porc et l'a laissé dans un tonneau pour le stockage dans l'eau. Le vin est devenu comme du jus, la bulle a augmenté et le phénomène a reçu le nom d'osmose de Nola (du grec «pression»). L'abbé a décrit les propriétés d'une membrane semi-perméable et sa principale capacité est de ne laisser passer que de l'eau. Si la bulle avec le vin que Nole mettait dans l'eau n'avait pas la capacité de s'étirer, l'eau pénétrante augmenterait la pression et le processus s'arrêterait. La pression qui doit être appliquée pour ne pas laisser d'eau pénétrer dans le vin est appelée osmotique. Cela dépend de la différence des concentrations de substances dissoutes des deux côtés de la membrane.

Si l'abbé avait deviné presser une bulle de vin et en extraire l'excès d'eau, il pourrait en même temps inventer un filtre à osmose inverse.

Plus tard, des naturalistes, des botanistes et des physiologistes intéressés par les manifestations naturelles de l'osmose, en particulier la nutrition des plantes et des cellules du corps humain, ont rejoint la recherche. Une branche d'intérêt distincte était composée de physiciens et de chimistes qui étaient préoccupés par la tâche de «répéter le processus à l'échelle industrielle» pour dessaler l'eau douce et dessaler l'eau de mer.

Le principe de fonctionnement d'une membrane d'osmose inverse domestique

Aujourd'hui, une membrane d'osmose inverse est un mince film polymère déposé sur un substrat inerte totalement perméable à l'eau. La propriété la plus importante de la membrane est sa capacité à gonfler, c'est-à-dire à réagir avec les molécules et à s'y lier. Ce processus est appelé hydratation. D'autres substances dissoutes dans l'eau ne peuvent pas réagir avec le matériau de la membrane et lorsque la pression de l'eau dans l'approvisionnement en eau est appliquée à la membrane gonflée, seules les molécules d'eau commencent à s'échapper (se presser) à travers la membrane.



Lorsque l'eau passe à travers la membrane, la concentration de substances dissoutes devant la membrane augmente et la pression osmotique augmente en conséquence.
Si la pression osmotique est égale à la pression dans le système, le passage de l'eau à travers la membrane s'arrêtera. Pour éviter cela, le concentré est constamment rejeté dans le drainage.

De quoi sont faites les membranes modernes?

Au cours des dernières décennies, les matériaux des membranes ont changé, parmi les plus courants, notons-nous:

- Polyacétate
Cellulose L'ancienne génération de membranes semi-perméables qui passaient jusqu'à 50% de nitrates. La présence de préfiltration du charbon dans ce cas n'aide pas, car elle ne «voit» pas non plus les nitrates. La base cellulosique des membranes en polyacétate a provoqué la croissance active des bactéries.

- Polyamide
Au cours de la dernière décennie, ce type de membrane s'est répandu, notamment en raison de sa résistance à l'encrassement biologique et de sa sélectivité de 92 à 99%. Dans ses systèmes d'osmose inverse, AQUAFOR utilise du polyamide 66, qui est essentiellement du nylon.

Il est nécessaire de faire la distinction entre les membranes à couches minces domestiques et les membranes utilisées pour le dessalement de l'eau de mer. Le principe de fonctionnement de ces membranes est le même, mais techniquement la membrane de dessalement est conçue différemment. Afin de «presser» H2O de l'eau de mer, il sera nécessaire de surmonter sa pression osmotique plus élevée, une membrane en couche mince se déchirera dans de telles conditions. Pour travailler avec des charges élevées pendant le dessalement, une conception technique différente est requise: la membrane est faite d'autres matériaux et a un substrat plus dense (par exemple, la céramique).

L'osmose n'est pas un tamis!

L'opinion selon laquelle la membrane fonctionne en raison de la présence de «très petits pores» ne correspond pas à la réalité. La membrane d'osmose inverse n'a pas de pores. La séparation de l'eau en perméat (eau purifiée) et rétentat (concentré d'impuretés sortant pour le drainage) se produit en raison d'un processus similaire à la transmission du courant électrique à travers un semi-conducteur métallique.


La capacité de «conduire» l'eau est une propriété d'une certaine classe de matériaux polymères, similaire à la capacité des métaux à conduire le courant électrique. Cependant, il existe des matériaux qui ne conduisent ni l'un ni l'autre.

Le mécanisme de transfert des molécules d'eau à travers une membrane est similaire au processus de transfert de courant à travers un conducteur métallique. En elle, ainsi que dans la membrane, il n'y a pas de trous, néanmoins, un courant sous forme d'électrons circule à travers le matériau depuis l'endroit où ils sont nombreux dans le sens d'une «concentration» plus faible.

Pourquoi la sélectivité membranaire n'est-elle pas toujours à 100%?

Comparons les capacités de filtration des filtres à sorption et à osmose inverse par types de contaminants:

Toutes les impuretés ne sont pas éliminées à 100%, même par une membrane d'osmose inverse. Rappelons qu'au départ, des membranes ont été créées pour dessaler l'eau (dans les zones où l'eau potable est sensiblement salée, mais pas encore marine). Par conséquent, des tests standard pour l'élimination des sels par la membrane ont été effectués sur une solution de chlorure de sodium (chlorure de sodium). En effet, l'osmose peut permettre une élimination du sel à 99%. Cependant, lorsque l'eau est très dure, l'efficacité peut être réduite à 93-95%, en raison d'une augmentation de la «fuite».

Pour l'osmose domestique, les membranes avec une sélectivité de 97 à 99% sont le plus souvent utilisées. Ils sont normalisés pour le chlorure de sodium, mais cela ne signifie pas qu'il en sera de même pour les autres substances. Pour différents polluants, le «glissement» peut différer, cela dépend de leur nature. Par exemple, certains composés du bore traversent la membrane avec succès, tandis que d'autres, par exemple, les grosses molécules organiques, au contraire, sont éliminés à presque 100%.

Le «glissement» se produit pour trois raisons:

1. "Mimétisme." S'il y a quelque chose dans l'eau qui, dans son comportement chimique, est similaire à une molécule d'eau, il peut former des liens avec le matériau de la membrane et «passer avec l'entreprise».
2. Diffusion, nous en parlerons plus en détail plus tard.
3. Endommagement ou mauvaise qualité de la membrane.

À propos du mimétisme. Imaginez une file de travailleurs passant devant une chaîne de briques. Si vous remplacez plusieurs briques par quelque chose de très similaire, c'est-à-dire «lourd et parallélépipédique rectangulaire», presque personne dans la chaîne ne remarquera la substitution.

Toute membrane passe une certaine quantité de substances dissoutes, c'est pourquoi les mesures de la teneur en sel (et en fait de la conductivité) à l'aide d'un compteur TDS montrent des résultats très faibles, mais pas nuls. L'efficacité du compteur TDS, soit dit en passant, est consacrée à l'article précédent .

La diffusion est un processus parallèle

Simultanément au processus de transfert des molécules d'eau à travers la membrane, il y a un processus de diffusion des substances dissoutes à travers elle. Plus le gradient de concentration est grand, plus la diffusion est importante. Bien entendu, le résultat de ce processus est également déterminé par la nature des substances diffusantes: certaines sont plus «curieuses», d'autres moins. Toutes choses étant égales par ailleurs, les gros ions organiques diffusent moins bien que les petits ions de métaux alcalins «agiles».

Par rapport au principal transfert de molécules d'eau à travers la membrane, la quantité de substance diffusante est faible et, dans le traitement de l'eau domestique, elle peut être négligée. Cependant, c'est pour cette raison que la sélectivité de la membrane n'est pas de 100%.

Le résultat de la diffusion est généralement perceptible dans la première portion d'eau après une stagnation prolongée - temps d'arrêt du filtre. Pendant ce temps, la concentration en sel des deux côtés de la membrane parvient à se stabiliser. Dans les filtres "avancés", il existe des astuces spéciales pour résoudre ce problème.

Tout matériel est sujet à diffusion. Vous pensez que le polyéthylène est étanche? Des gaz le traversent avec un sifflement, quoique silencieux. L'hélium se diffuse beaucoup plus rapidement à partir d'un ballon.

Qu'est-ce qui ne nettoie même pas le filtre à osmose inverse?

Il existe des substances qui trompent facilement la membrane. Parmi eux se trouvent le bore / borates. À pH neutre, le bore est en solution sous la forme d'une molécule H3BO3 et, dans certaines propriétés, est très similaire à une membrane dans l'eau. Cela permet au bore de traverser la membrane pour l'entreprise. Si le pH est changé en alcalin, alors le bore sera en solution sous la forme d'un ion chargé - un anion d'acide borique ou de tétraborate. Sous forme d'anion, le bore est déjà parfaitement coupé par la membrane.

Certains composés organiques volatils se caractérisent par une activité de diffusion élevée. Par exemple, le chloroforme est capable de pénétrer à travers la membrane, mais il est facilement éliminé avec un préfiltre au carbone. La membrane n'est pas conçue pour éliminer les gaz, en particulier le sulfure d'hydrogène. Les résidents des mégapoles ne devraient pas s'inquiéter, l'eau et le sulfure d'hydrogène ne seront pas mis dans le réseau d'approvisionnement en eau et le bore n'est pas toxique sous toutes ses formes. L'acide borique, par exemple, est enterré chez les enfants dans les oreilles.

Facteurs de santé de la membrane

Les raisons de l'échec de la membrane:

1. Dommages physiques
2. Perte d'hydratation due à une exposition à l'eau chlorée ou à d'autres agents oxydants (ozonation) ou due au dessèchement de la membrane. Le processus peut devenir irréversible, par conséquent, il est impossible d'empêcher le séchage d'une membrane déjà utilisée. Et pour éviter d'endommager la membrane à cause du chlore, le filtre à osmose inverse contient toujours des unités de prétraitement au charbon.
3. Dépôt à la surface de sels insolubles et de solides présents dans l'eau (préfiltration médiocre / insuffisante)
4. Débit d'eau insuffisant vers le drainage ou «économie» d'eau de drainage.

Le meilleur est-il l'ennemi du bien?

Paradoxalement, la capacité de purifier presque complètement l'eau des impuretés peut être considérée par beaucoup comme un inconvénient. Le principe de filtration à l'aide d'eau de drainage sous les auspices de la plantation sur «l'aiguille des frais de fonctionnement» est également enregistré en moins. Nous avons compilé une petite FAQ sur ces problèmes et les problèmes connexes.

1. L'eau est-elle «morte»? (notre préféré)

Que veulent dire les amoureux du terme «eau morte», ce n'est pas clair pour nous jusqu'au bout. Du point de vue de la science officielle, il n'y a ni eau vive ni eau morte. Presque toutes les molécules d'H2O de la planète ont visité une fois une goutte de pluie et les produits vitaux d'un organisme. Il n'y a pas de propriétés fabuleuses de l'eau - il y a sa circulation dans la nature, ainsi qu'un excellent moyen de nettoyer la membrane avec une solution aqueuse de tout le superficiel. Nous proposons de considérer les contes de fées uniquement comme une ressource culturologique, car notre corps a besoin exactement de H2O, le reste est divisé en deux groupes:

1. facultatif, car il vient avec de la nourriture;
2. malsain à court ou à long terme.

L'absence d'impuretés dans l'eau potable, et avec elles les soi-disant «minéraux bénéfiques», ne résiste pas aux critiques nutritionnelles. Le calcium n'est pratiquement pas absorbé par notre corps dans l'eau, car il s'y trouve sous forme de sels inorganiques. Même si ce calcium était absorbé, il serait difficile de boire 17 litres d'eau de Moscou de dureté moyenne afin de satisfaire les besoins quotidiens de cet élément - environ 1000 mg. Seul le magnésium peut être bien absorbé par l'eau, mais nous en avons parlé séparément .

2. Est-il cher à acheter et à entretenir?

Exemple typique



J'ai dû faire un calcul sérieux et découvrir que 300 roubles par mètre cube d'eau propre équivaut à environ 30 kopecks par litre. Nous proposons de comparer avec le coût d'un litre d'eau potable dans le magasin, car sa qualité en plastique est similaire, sinon pire . Selon le pathétique de la sortie, le prix d'un litre de la même eau osmotique sera de 15 roubles.

3. Pourquoi l'eau par osmose inverse n'est-elle pas un distillat?

L'eau n'est pas pour nous de la nourriture et pas un moyen d'obtenir des «briques» pour construire un organisme. C'est l'environnement dans lequel se déroulent les processus chimiques et physiques du corps. De plus, elle-même est assez inerte et ne participe presque jamais à ces processus. Nous ne le divisons pas en hydrogène et en oxygène, le processus d'électrolyse ne passe pas par le corps.

Comprenant ce rôle de l'eau, vous pouvez boire de l'eau distillée, dans laquelle il n'y a pas de «minéraux utiles». Avoir une alimentation équilibrée, vous n'aurez aucun problème.

Le danger de l'eau distillée est qu'elle peut simplement être «sale». L'évaporation n'élimine pas l'eau des impuretés des substances organiques dont le point d'ébullition est inférieur à 100 ° C.

Il y a une énorme différence entre l'eau après la membrane d'osmose inverse et l'eau distillée. L'osmose inverse ne coupe pas complètement les sels dissous, mais pendant la distillation, ce sont les sels qui restent complètement dans le cube de distillation. D'autre part, les substances organiques volatiles au cours du processus de distillation se déplacent avec de la vapeur dans le distillat, tandis que la membrane les élimine bien. De plus, avant les distillateurs avaient des tubes en caoutchouc, ce qui ajoutait du «insipide» à l'eau résultante.

4. Pourquoi l'eau par osmose inverse n'est-elle pas un électrolyte?

Partagez la découverte:



Un électrolyte est un fluide qui conduit du courant électrique. Par exemple, soupe ou compote. Autrement dit, tout liquide qui conduit le courant électrique en raison du mouvement des ions.

Les électrolytes sont un délicieux déjeuner.

5. La membrane doit-elle être rincée?

Le rinçage de la membrane est en effet effectué. Cependant, cela s'applique aux membranes industrielles. Pour leur lavage, en fonction des particules particulières «collées» à la membrane, tout un arsenal de compositions spéciales est utilisé: alcalin, détergents acides, tensioactifs, etc. Dans le cas des membranes industrielles, tout est connu sur ces particules et la composition est choisie individuellement.

Regarder des vidéos sur YouTube sur la façon dont les membranes sont bouillies dans de l'acide citrique est un peu triste, car devant nos yeux les gens passent du temps en vain - la membrane perd ses propriétés à haute température.

Que voulions-nous dire?

1. Historiquement, les membranes d'osmose inverse sont bonnes car elles peuvent parfaitement dessaler l'eau, pour cela elles ont été créées. Cette propriété soulage les souffrances de ceux qui ont de l'eau potable très dure ou simplement salée.
2. Les membranes ménagères peuvent filtrer un maximum d'impuretés nocives que le monde moderne enrichit en eau. Cette capacité de membrane dépasse les capacités des filtres de collecte. Avec les cartouches échangeuses d'ions, les filtres à sorption peuvent également réduire la rigidité. Cependant, il existe un certain nombre de limitations gênantes en termes d'efficacité et de ressources.
3. Le mal de l'eau après le filtre osmotique n'est pas prouvé. Plus l'eau est pure, plus les processus métaboliques du corps sont faciles.
4. Le coût d'un litre d'eau pure à l'aide d'une membrane sera légèrement supérieur à celui d'un purificateur d'eau à sorption. Mais vous devez comparer le degré de purification avec les bouteilles du magasin, car l'eau dans le plastique est purifiée en utilisant la même technologie.

L'utilisation ou non d'une membrane d'osmose inverse est une question de motivation et de désir de minimiser l'impact des facteurs environnementaux négatifs. Il n'y a ni eau saine, ni air sain. L'air utile est l'inhalation, mais ce n'est plus de l'air. Et la formule de l'eau pure de notre laboratoire est la suivante:

L'eau doit être invisible dans le thé.