Принцип работы мембранного дистиллятора

Принцип работы мембранного дистиллятора отличается от привычной перегонки. Воду не кипятят, а пропускают через несколько фильтров, продавливают через мембраны обратного осмоса и доочищают ионообменной смолой. На выходе получается вода качества дистиллированной, с электропроводностью 1–5 мкСм/см.

Зачем отказываться от кипячения

Обычный аквадистиллятор испаряет воду и конденсирует пар. Аппарат на 4 л/ч берёт около 3 кВт, а конденсатор охлаждается проточной водой, которой уходит в канализацию до 40 л в час, то есть в десять раз больше, чем получается дистиллята. На нагревателях со временем нарастает накипь, и её приходится чистить.

Мембранная установка на 5 л/ч потребляет около 120 Вт и расходует до 15 л водопроводной воды в час. Нагревателей у неё нет, поэтому и накипь чистить не приходится.

Принцип работы мембранного дистиллятора по ступеням

Первым стоит механический фильтр с рейтингом 5 мкм, в лабораторных установках это ФМ-011. Внутри неразборного корпуса микроволокно из полипропилена повышенной плотности.

Затем вода идёт через предфильтр-дехлоратор, например ПД-011, с гранулированной смесью активированного и серебросодержащего угля, серебро в загрузке нужно против бактерий. Органические вещества уголь задерживает адсорбцией за счёт высокой пористости, а хлор и хлорамин разрушает каталитическим окислением, подробнее в статье «Активированный уголь» в Википедии.

Главная ступень это двухступенчатый обратный осмос с повышающим насосом, рабочее давление в нём до 0,9 МПа. Мембрана пропускает молекулы воды размером около 0,3 нм, подробнее в статье «Обратный осмос» в Википедии, и задерживает взвеси и коллоиды, бактерии и пирогены, большую часть органики и больше 90 % растворённых солей. Поток делится на две части. Очищенный фильтрат идёт дальше, а концентрат с задержанными солями уходит в дренаж, поэтому полезно используется не больше 40 % исходной воды.

Последним работает финишный ионообменный фильтр. Смола обменивает оставшиеся ионы на Н+ и ОН−, из которых получается вода, и доводит её до нужной электропроводности. Дистиллятор, например ДМ-3Б ОПТИМА Pro, готовит общелабораторную воду III типа, 1–5 мкСм/см, мембранный бидистиллятор воду II типа аналитического качества, 0,1 мкСм/см, а мембранный деионизатор со смолой высокой степени очистки ультрачистую воду 0,055 мкСм/см. Чем эти типы воды отличаются, рассказано в статье о типах лабораторной воды.

Автоматика и принцип работы мембранного дистиллятора

При каждом пуске установка промывает мембраны и сбрасывает первую порцию фильтрата. Она сама останавливается, если пропала питающая вода или загрязнились предфильтры, и включается, когда воду начинают разбирать. Воду можно отпускать порциями по 0,5, 1 или 2 л, а счётчик показывает, сколько её прошло с начала работы.

За качеством следят два проточных кондуктометрических датчика. Один стоит после обратного осмоса, другой на выходе, и дисплей показывает электропроводность и температуру в каждой из этих точек. Электропроводность зависит от температуры, поэтому её приводят к 25 °C. Ещё установка контролирует давление исходной воды, на предфильтрах и в блоке осмоса.

Как подключают установку

Мембранный дистиллятор подключают прямо к водопроводу. Исходная вода должна отвечать требованиям к питьевой воде по СанПиН 2.1.3684-21 и СанПиН 1.2.3685-21, давление на входе около 0,3 МПа, питание от однофазной сети 220–230 В. Концентрат отводят в канализацию. У дистилляторов Pro на 5 и 10 л/ч есть внутренний накопитель, а внешний накопитель установка наполняет сама и останавливается на верхнем уровне.

Как обслуживают

Фильтры со временем вырабатываются. Механический фильтр, дехлоратор и наполнитель ионообменного фильтра меняют сменным комплектом, который рассчитан примерно на год, но точный срок зависит от исходной воды и того, сколько воды разбирают. Сроки и признаки замены разобраны в статье о замене фильтров в установке водоподготовки.

Деионизаторы ОПТИМА ELS с электродеионизацией сами выводят новые мембраны на режим и проводят их химическую регенерацию, а изношенный мембранный элемент меняют на новый обратноосмотический элемент того же типоразмера. Сменные фильтры, наполнители и мембраны собраны в рубрике расходные материалы для водоподготовки.

Мембранный дистиллятор или аквадистиллятор

Принцип работы мембранного дистиллятора и аквадистиллятора разный, и выбор зависит от того, сколько воды нужно и какой. Мембранная установка на 5 л/ч потребляет около 120 Вт и сама следит за электропроводностью воды, но ей нужны сменные фильтры. Аквадистиллятору сменные фильтры не нужны, зато его нагреватели чистят от накипи. Как подобрать такой аппарат, рассказано в статье как выбрать аквадистиллятор, а сами мембранные установки собраны в семействе мембранный дистиллятор ДМ ОПТИМА.