Фильтры для воды - разновидности

Фильтры периодического действия

Это наибольшее распространенный тип сорбционных фильтров, или, как их еще называют, фильтров-кувшинов. Они самые простые в эксплуатации: воду наливают в воронку фильтра-кувшина, потом она под действием силы тяжести проходит через фильтрующий модуль и попадает в приемную емкость.

Фильтры-кувшины обеспечивают достаточно высокую степень очистки воды от хлора и фенола - на 95-99%, от хлороформа и токсичных металлов - на 80-90%. Кувшины имеют объем воды 1-2 л (может быть и 4-5 л), и ресурс сменных модулей всего от 100 до 400 л. Столь малый ресурс объясняется тем, что через фильтры, подключающиеся к водопроводу, вода проходит под достаточно большим давлением, которое обеспечивает водопровод. Через кувшин же - лишь под собственным весом (действием силы тяжести).

Следовательно, в модуль "напорного" фильтра можно положить больше сорбента (отсюда и больше ресурс), вода все равно "продавится" через него. Плотность же засыпки модулей для кувшина гораздо меньше, т. к. иначе вода не сможет протечь через модуль (отсюда и маленькие ресурсы).

Сменные кассеты фильтров имеют много модификаций. Есть кассеты для жесткой воды, для мягкой воды, бактерицидные и даже для фторирования.

Основным минусом фильтров-кувшинов является достаточно низкая скорость фильтрации. Чтобы наполнить водой, к примеру, чайник, надо подождать 3-5 мин. Покупка такого фильтра обойдется в 10-40$.

Проточные фильтры

Делятся на 3 класса: насадки на кран; фильтры, подсоединяемые к крану во время фильтрации, и стационарные фильтры, встраиваемые в водопровод.

Насадки на кран имеют небольшую скорость фильтрации (примерно стакан в минуту). Принцип их действия практически не отличается от фильтров периодического действия. Разница лишь в том, что из-за малых размеров в таких моделях невозможно установить несколько фильтрующих модулей последовательно, поэтому, как правило, применяется комбинированный картридж.

Но менять его приходится чаще, да и качество воды несколько отличается.

Стоимость таких моделей составляет 10-30$ +затраты на покупку картриджа. Да плюс некоторое неудобство, в связи с необходимостью часто снимать и одевать на кран, зато в остальное время фильтр может храниться где угодно.

Фильтры, подсоединяемые к крану на время фильтрации, крепятся к крану только на время фильтрации (как и насадки), но одеваются не на кран, а подсоединяются к нему (к примеру, гибким шлангом). Они имеют заметно больший ресурс (несколько тысяч литров) и более высокую скорость фильтрации (около полутора литров в минуту), стоят дороже, чем насадки на кран и фильтры-кувшины.

Кроме сорбционной технологии в таких моделях может использоваться метод электрохимической очистки воды. Вода подвергается воздействию электрического поля напряженностью несколько миллионов вольт на сантиметр, в котором микроорганизмы и вредные органические вещества подвергаются окислительно-восстановительной деструкции, а ионы тяжелых металлов нейтрализуются и выводятся в слив вместе с небольшим количеством воды.

Органические вещества практически полностью окисляются, уничтожаются микроорганизмы (обеззараживание на 99,9%) и удаляются ионы тяжелых металлов (на 70-78%) и нитраты (на 75-90%).

При этом происходит ослабление водородных связей между молекулами воды, что придает воде биологическую активность.

Одни из самых сложных систем - это стационарные проточные фильтры. Их "врезают" непосредственно в водопровод и располагают чаще всего под мойкой. Стационарные фильтры могут быть оснащены сразу несколькими картриджами, имеют на выходе собственный кран, который находится рядом с обычным. Из одного крана вы набираете воду для питья и готовки, а из другого - для хозяйственных нужд.

Обратный осмос

Популярны стационарные фильтры, работающие по принципу обратного осмоса. В таких фильтрах имеется специальная мембрана, а движение воды через нее из более концентрированного раствора в направление менее концентрированного. В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону.

В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. В случае если давление возрастает, поток воды через мембрану также возрастает. Повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.

Однако в процессе очищения воды концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.

Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов: давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы системы обратного осмоса.

Степень очистки воды в таких фильтрах составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Однако производители утверждают, что большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.

В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. Получаемая таким образом вода близка к талой воде ледников - эталону экологической чистоты и безопасности для человека.

Несмотря на свои достоинства, осмотические фильтры нравятся не всем. Главный аргумент: "Что хорошего, когда вода идеально чистая? Ведь в ней нет микроэлементов". Отвечая на этот вопрос, одни производители говорят о том, что необходимые микроэлементы человек получает не из воды, а вместе с продуктами питания, ведь, чтобы удовлетворить ежедневную потребность, к примеру, в калии, нужно выпить 150 л воды, а в фосфоре - 1000 л; другие разрабатывают специальный минерализаторы, чтобы вода после очистки фильтром становилась не только чистой, но и «живой», т. е. полноценной для употребления.

Такие установки имеют большой ресурс (4000 - 15000 л) и высокую скорость фильтрации (1,5-3 л/мин). Эти фильтры дорого стоят – от150 до 900$, а также требуют достаточно много места под раковиной.

Существуют фильтры, предназначенные для очистки воды в походных или экстремальных условиях. Их основное достоинство - универсальность и компактность, их всегда можно взять с собой и иметь возможность воспользоваться фильтром в любой момент. Это телескопические трубки по форме и размерам с обычную авторучку.

Несмотря на миниатюрность, подобные аппараты способны надежно очистить 10 л воды от бактерий, вирусов, хлора, фенола и токсичных металлов.

Мембранные фильтры

На российском рынке представлены и другие разновидности фильтров мембранно-сорбционного класса. Они состоят из мембранного блока и одного-двух блоков (в зависимости от производительности и ресурса) дополнительной очистки. Кроме того, уже очищенная и стабилизированная по солевому составу питьевая вода проходит финишное 6-12-кратное осветление на специальных волокнах и сорбентах. Подобное сочетание многочисленных методов очистки и осветления жидкой среды, известное среди специалистов под названием «шлифовка воды», позволило довести ресурс данных водоочистителей до 50000-75000 л.

В связи с тем что в таких приборах используется ультрафильтрационная мембрана (размер пор 0,002–0,1 мкм), т.е. удаление загрязнений с поверхности мембраны производится обратным током воды, а не с помощью химических промывок, как в нанофильтрационных установках, что вредно и для потребителя и для мембраны, достигается достаточно большой ресурс работы мембранного элемента водоочистителя - до шести лет непрерывной эксплуатации.

Ультрафиолет

Существует еще один необычный способ очистки - это ультрафиолетовые стериллизаторы. Один из производителей канадская фирма R-CAN стерилизаторы Sterilight. Здесь в отличие от хлорирования, вода не получает никаких примесей, не меняет свой вкус и цвет. При этом уничтожается 99,99% всех микроорганизмов.

Производится огромный ассортимент ультрафиолетовых стерилизаторов различной мощности и назначения. Возможна обработка только питьевой воды или всего потока, поступающего в дом или квартиру. При среднем уровне потребления воды, для нужд одной семьи достаточно приобрести устройство с лампой мощностью 40 Ватт. Существуют стерилизаторы, оборудованные специальной автоматикой, следящей за производительностью системы.

Ступени водоочистки

Учитывая состав водопроводной воды, которая зачастую содержит хлориды, фториды, сульфиды, сульфаты, металлы, хлор и хлорорганические соединения, а также промышленные загрязнения в виде хрома, никеля, ртути, свинца, мышьяка, меди, радионуклидов, большинство производителей предлагают фильтры многоступенчатой водоочистки.

В процессе прохождения через такой фильтр на каждой ступени очистки вода теряет те или иные примеси.

• 1-ая ступень - это механическая очистка воды, в процессе которой удаляются такие инородные частицы, как песок, ил, ржавчина. Осуществляется она с помощью полипропиленовой сетки, в зависимости от размеров отверстий в которой удерживаются только примеси (микрофильтрация) или примеси и бактерии (ультрафильтрация).
• 2-ая ступень - удаление хлора, пестицидов, запахов. Происходит адсорбция, то есть поглощение частиц в порах какого-либо материала. Самым распространенным адсорбентом является природный фильтрант уголь, также используются синтетические волокна. Уголь не только очищает, поглощая остаточный хлор (в избытке встречающийся в водопроводной воде после прохождения очистки на станциях), органические соединения и споры бактерий, но и улучшает органолептические свойства питьевой воды - вкус, запах, цвет.
  
  В настоящее время для увеличения ресурса работы угольных фильтров многие производители применяют активированный уголь из скорлупы кокоса, адсорбционная способность которого в 4 раза выше, чем угля, получаемого традиционными методами. Чтобы предотвратить размножение бактерий внутри фильтра активированный уголь покрывают слоем серебра. Благодаря обеззараживающим свойствам серебра микроорганизмы, попавшие внутрь, теряют способность размножаться и развиваться.
  
  В некоторых фильтрах используется полимерное углеродное волокно аквален - смесь угля и синтетических материалов, которое обладает улучшенной фильтрующей способностью.
  
  
• 3-я ступень - умягчение воды и ее освобождение от тяжелых металлов - ионный обмен. Помимо всего вышесказанного, мягкая вода в несколько раз улучшает вкус чая, кофе и других напитков, а также более пригодна для умывания и применения в быту.
  

О.В.Мосин