Очистка воды методом электролиза и обратного осмоса

Очистка воды электролизом представляет собой физико-химический процесс. Он заключается в выделении на электродах различных составных частей веществ, растворенных в воде. Процедура очистки воды электролизом возникает при пропускании через раствор или расплав электролита электрического разряда. Анодом в химии называется положительный электрод, катодом — отрицательный. Положительные ионы — (катионы) — начинают движение к катоду, отрицательные ионы — (анионы) — стремятся к аноду. Суть процесса в следующем: в электрическом поле, созданном соединенными с источником электрической энергии электродами, возникает упорядоченное движение ионов. Для возникновения процесса необходимо лишь поместить устройство в проводящую жидкость – воду. Электролиз воды - это сложный электролитический процесс доочистки водопроводной воды, при котором с помощью электрического тока вода распадается на составляющие - кислород и водород, иногда для этого процесса используется шестивольтная батарея. Ячейка электролиза состоит из двух электродов. Их присоединяют к противоположным полюсам источника электрической энергии. Первые примеры применения электролиза описаны в истории и датированы примерно 300 столетием до н.э.

Широкое применение процесса электролиза очистки воды обусловлено его эффективностью. Результатом такой водоподготовки является разрушение органических веществ в воде и извлечение металлов, кислот, неорганических веществ и примесей. Электролитическая очистка осуществляется с помощью специальных устройств - электролизеров. Стоит отметить, что обычный гидравлический насос – простой приборчик элементарного электролиза воды из крана.

Поскольку очистка воды электролизом основана на способности веществ распадаться под действием электрического тока, то использование этого метода имеет ряд преимуществ, главное из которых — высокая степень очистки, позволяющая передавать очищенную воду на коммунальные сооружения, также следует отметить, что вещества (СО2, Н2, О2), образующиеся при распаде воды, оказывают гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем содержащиеся в исходной воде. К недостаткам этого метода можно отнести повышенный расход электроэнергии. Сегодня представляет интерес использование этого метода для локальной очистки водоемов, содержащих роданид, тиосульфат и сульфат натрия с высокой концентрацией загрязняющих примесей. В настоящее время установки для очистки воды электролизом разрабатываются повсеместно, ведутся исследования этого перспективного метода, который в дальнейшем позволит устранить ряд важных проблем, связанных со здоровьем человека и защитой окружающей среды.

Полупроницаемая мембрана позволяет молекулам воды попасть внутрь клетки из слабоконцентрированного раствора, при этом в самой клетке раствор становится более насыщенным, а уровень жидкости, соответственно, повышается. Даже, если оба раствора находятся под одинаковым давлением извне, переход молекул воды через мембрану все равно происходит – это и называется осмотическим давлением. Ученые провели эксперимент: к концентрированному раствору (морская вода) приложили давление, которое больше естественного осмотического давление. Результат оказался ошеломляющим: Молекулы воды стали переходить из более концентрированного раствора в менее концентрированный, тем самым, на выходе ученые получили насыщенную кислородом чистую воду, а в сосуде, остались солевые отложения. Это явление получило название обратного осмоса, и именно оно лежит в основе большинства способов очистки растворов от примесей и солей. Процесс обратного осмоса может обеспечить наивысшую очистку воды от загрязнений и солевых включений в сравнении с другими способами очистки.

Обычная система очистки воды методом обратного осмоса включает в себя четыре степени очистки:

• Предварительная очистка воды от механических загрязнений (грязи, взвешенных частиц с размером до 4-5 мкм)
• Заменяемые угольные картриджи (удаление хлорных примесей, бактериальных частиц)
• Непосредственно сама обратноосмотическая мембрана
• Еще один угольный специальный фильтр, который обеспечивает воде приятный вкус, удаляет неприятные запахи.

По сути, в процессе обратного осмоса происходит разделение воды и растворенных в ней веществ на молекулярном уровне, поэтому никакие другие способы очистки воды не могут быть сравнимы с данной системой по качеству выпускаемой воды. Никакие традиционные методы фильтрации не дадут такого качества, поскольку они основаны только на отделении механических частиц и адсорбции некоторых растворенных в воде веществ с помощью активированного угля. При использовании обратного осмоса с одной стороны мембраны мы получаем чистую воду, а с другой – все примеси, включая примеси органического характера.

Системы обратного осмоса, которые используются в бытовых трубопроводах, основаны на давлении воды непосредственно в трубе, причем, чем выше это давление, тем более эффективно работаем мембрана, тем больше примесей и солей она отделяет. При высоком давлении в трубопроводе очищенная вода практически не имеет примесей, но пространство перед мембраной быстро засоряется, поэтому для очищения мембраны со стороны накопления «отходов» принудительно создается слив воду в дренаж вдоль всей мембраны. Тем самым, эффективность работы мембраны обратного осмоса будет зависеть и от промывки стороны мембраны, с которой подается под давлением вода для очистки.

Кроме того, на чистоту воды после обратного осмоса будут влиять ряд других факторов и это влияние надо учитывать при производстве чистой воды: