Domowe urządzenia do uzdatniania wody obejmują m.in. różnorodne konstrukcje, których działanie oparte jest na procesach filtracji.

Zastosowanie ich może mieć na celu albo usuwaniu z wody cząstek stałych, tj. wszelkiego rodzaju zawiesiny, lub też usuwanie zarówno zawiesiny, jak i domieszek obecnych w roztworze. W pierwszym przypadku mówimy o metodach separacji fazy stałej techniką mikrofiltracji, a w drugim – o metodach membranowych.

W pierwszej części przeglądu metod i urządzeń do uzdatniania wody dla niewielkich instalacji domowych („Zmiękczanie wody” – „Magazyn Instalatora” 1/2019 – przyp. red.) omówione zostały dwa potencjalnie najbardziej przydatne w praktyce sposoby oczyszczania wody z niepożądanych domieszek: odżelazianie wraz z odmanganianiem oraz zmiękczanie metodą wymiany jonowej.

Oba dotyczyły urządzeń będących zminiaturyzowaną wersją powszechnie stosowanych w skali technicznej metod uzdatniania wody, dobrze poznanych zarówno od strony teoretycznej, jak i praktycznej, a ponadto szczegółowo opisanych w literaturze fachowej.

Oferta domowych urządzeń do uzdatniania wody jest jednak znacznie szersza i obejmuje m.in. różnorodne konstrukcje, których działanie oparte jest na procesach filtracji. Zastosowanie ich może mieć na celu albo usuwanie z wody cząstek stałych, tj. wszelkiego rodzaju zawiesiny, lub też pozbywanie się zarówno zawiesiny, jak i domieszek obecnych w roztworze. W pierwszym przypadku mówimy o metodach separacji fazy stałej techniką mikrofiltracji, a w drugim – o metodach membranowych.

Mikrofiltracja

W urządzeniach opartych na mechanizmie mikrofiltracji stosuje się tzw. filtry świecowe, w których proces uzdatniania polega na przetłaczaniu oczyszczanej wody pod ciśnieniem [(ΔP) < 0,3 MPa] przez porowatą masę filtracyjną uformowaną najczęściej w kształcie cylindra. Materiałem filtracyjnym jest zazwyczaj porcelana, kamionka, a także tworzywa sztuczne o porowatej strukturze.

Woda przetłaczana przez materiał porowaty zostaje pozbawiona cząstek zawiesiny w procesie mechanicznego cedzenia. Jakość filtratu zależy tu od wielkości porów materiału, z którego zbudowane są filtry. W przypadku mikrofiltracji przy średnicy porów 0,1-10 µm możliwe jest usunięcie z wody cząstek o rozmiarach rzędu 1 µm, a więc nawet większych cząstek koloidowych oraz niektórych bakterii.

W procesie uzdatniania woda wprowadzona do filtra przenika do wnętrza świecy, a zatrzymane zanieczyszczenia pokrywają jej zewnętrzną część. Po osiągnięciu maksymalnych strat ciśnienia filtracyjnego świece filtracyjne poddawane są czyszczeniu. Filtry tego typu stosowane są stosunkowo często w gospodarstwach domowych, wyposażone dodatkowo we wtopiony element z koloidalnym srebrem o działaniu bakteriobójczym oraz wkładkę z węgla aktywnego do usuwania chloru.

Procesy membranowe

Procesy membranowe, w których siłą napędową jest różnica ciśnień po obu stronach membrany, są, jeśli chodzi o sitowy mechanizm separacji, bardzo podobne do opisanej powyżej mikrofiltracji, różnią się od niej parametrami technicznymi, a także rozmiarem zatrzymywanych zanieczyszczeń.

Wyjątek stanowi proces odwróconej osmozy, u podstaw której leży zjawisko osmozy naturalnej. Jako membrany definiuje się przegrody cienkowarstwowe zdolne do selektywnego transportu wody i jej zanieczyszczeń. Oprócz opisanej powyżej mikrofiltracji za pomocą filtrów świecowych stosowane są następujące ciśnieniowe techniki membranowe: ultrafiltracja, nanofiltracja i odwrócona osmoza.

Podstawowe parametry techniczne i efektywność metod membranowych jest następująca:

  • ultrafiltracja: (ΔP) 0,1-1,0 MPa, średnica porów 1-100 nm, zatrzymuje cząstki zawiesiny, makrocząsteczki rozpuszczone, cząstki koloidalne o rozmiarach od 2 nm do 0,1 µm, bakterie i wirusy,
  • nanofiltracja: (ΔP) 0,5-3,0 MPa, średnica porów < 2 nm, zatrzymuje jony wielowartościowe oraz niektóre związki organiczne o rozmiarach < 2 nm, bakterie i wirusy;
  • odwrócona osmoza (ΔP) 1-8 (10) MPa, zatrzymuje jony jednowartościowe, kwasy niezdysocjowane, związki organiczne, bakterie i wirusy.

Odwrócona osmoza

Spośród wymienionych procesów membranowych najpowszechniejsze zastosowanie, szczególnie do odsalania wód słonawych i wody morskiej, znalazła technika odwróconej osmozy. W urządzeniach o zróżnicowanej skali wielkości, od instalacji o wydajności kilkuset metrów sześciennych na dobę do instalacji domowych, stosowana jest powszechnie na całym świecie.

Pomimo konieczności stosowania bardzo wysokich ciśnień metoda odwróconej osmozy charakteryzuje się znacznie niższym zużyciem energii w porównaniu z metodami alternatywnymi, opartymi np. na destylacji, dając wodę praktycznie zdemineralizowaną, a więc niespełniającą wymogów stawianych wodzie do picia. W razie konieczności przystosowania do takich wymogów konieczne staje się zastosowanie remineralizacji.

Istotną cechą technik membranowycha, także mikrofiltracji, jest to, że wody odpadowe zawierają jedynie naturalne zanieczyszczenia usunięte z wody, a nie zawierają żadnych ubocznych produktów reakcji chemicznych.

Magnetyzer w akcji

Istotnym problemem dla wszelkiego rodzaju domowych instalacji wodociągowych wyposażonych w elementy do podgrzewania wody jest tworzenie się kamienia kotłowego o małym przewodnictwie cieplnym i zróżnicowanym składzie chemicznym – najczęściej są tp węglany wapnia i magnezu, rzadziej siarczany lub krzemiany wapnia. Do rozwiązania tego problemu wykorzystuje się m. in. ultradźwięki, a także pole elektryczne lub magnetyczne (magnetyzer).

Coraz większym zainteresowaniem cieszy się w ostatnich latach zastosowanie pola magnetycznego zarówno do zapobiegania tworzeniu się kamienia kotłowego, jak i usuwania już istniejących złogów. Urządzenia do magnetycznej obróbki wody – magnetyzery – działają w oparciu o wykorzystanie stałego pola magnetycznego.

Wszechstronne badania dotyczące wpływu pola magnetycznego na fizyko-chemiczne właściwości wody i jej domieszek wykazały m.in., że pole magnetyczne promuje wytrącanie się głównych składników kamienia kotłowego w objętości wody, a nie na powierzchni elementów grzejnych, dzięki czemu wynoszone są one ze strumieniem przepływającej cieczy [1]. Często obserwuje się też ubytek już odłożonego kamienia.

Ustalono także, że efekty oddziaływania pola magnetycznego zależne są m.in. od jego natężenia oraz kierunku linii sił pola, a także od szybkości przepływu wody [1]. Łatwość montażu i niski koszt eksploatacji to główne zalety magnetyzerów do uzdatniania wody, a dodatkową zaletą jest to, że nie wymagają stosowania dodatku innych związków chemicznych.

Istotną wadą tego typu urządzeń jest ograniczona powtarzalność uzyskiwanych efektów. Zdarza się, że takie same magnetyzery w jednych instalacjach działają efektywnie, a w innych nie. Wynika to z braku jednolitej, pełnej teorii wyjaśniającej mechanizm działania magnetyzerów.

dr Sławomir Biłozor

Literatura:

[1] Szcześ A., Chibowski E., Hołysz L., Rafalski P.: „Chem. Eng. Processing: Process Intensification” 50 (2011).

Polecamy też inny ciekawy artykuł dotyczący wykorzystania magnetyzera w instalacji.

Prenumerata Magazynu Instalatora

2 myśli na temat “Filtr i magnetyzer w instalacji

  • 4 kwietnia 2019 o 18:49
    Permalink

    Ustalono także, że magnetyzer pomaga jak umarłemu kadzidło. Ale ustalono :)

    Odpowiedz
    • 5 kwietnia 2019 o 12:31
      Permalink

      Dzień dobry
      proszę o uzasadnienie merytoryczne Pańskiej negatywnej opinii na temat magnetyzerów w instalacji.

      Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij