Реагенты и технология самостоятельной очистки мембран обратного осмоса

Я являюсь счастливым обладателем установки обратного осмоса с номинальной производительностью 6 литров в минуту (~350 литров в час), выполненной на основе мембраны типоразмера 4040.

Как и у любого обладателя обратноосмотической установки, у меня возникает необходимость периодической чистки мембраны. Компания, которая занимается установкой и обслуживанием подобного рода установок обратного осмоса, предлагает собственные услуги по обслуживанию оборудования, однако, мне показалось интересным изучить процесс чистки обратноосмотический мембран и, при возможности и необходимости, провести это самостоятельно.

Практически все производители обратноосмотический мембран рекомендую производить чистки фильтрующего элемента при выполнении любого из следующих условий:

1. Увеличение солесодержания воды более, чем на 20%.
2. Снижение производительности установки более, чем на 20%.
3. Увеличение давления на входе мембраны более, чем на 15-20%.
4. Появление посторонних запахов (за исключением запаха сероводорода).

Снижение производительности и увеличение электропроводности красноречиво говорит о том, что мембрана либо обросла нерастворимыми соединениями, либо просто пришла в негодность из-за слишком большого срока эксплуатации. Замена мембраны — решение кардинальное и дорогое, соответственно, это можно отложить а не потом, а в первую очередь попробовать мембраны очистить.

Наиболее распространенными вещества, осаждаемый на на поверхности мембранных элементов, являются: карбонат кальция, сульфат кальция, оксиды металлов, кремнезем, органические или биологические отложения.

Самые распространённые загрязнители мембран обратного осмоса

Карбонат кальция

Карбонат кальция — самый часто встречаемый загрязнитель, который практически гарантированно является доминирующим загрязнителем на жесткой воде. Как правило, быстрое (в течение пары недель) обрастание мембраны карбонатом кальция говорит о плозой водоподготовке. В моем случае в начале наблюдалась похожая проблема из-за некорректной работы дозатора антискаланта (был подобран антискалант, который не обеспечивал достаточное давление дозации, из-за чего дозация просто не происходила в питающую трубу, внутри которой было слишком большое давление).

Как правило, при жесткой воде водоподготовка включает в себя использование антискаланта с понижением pH входящей воды до 3-5 pH. Карбонат кальция хорошо очищается лимонной кислотой (2%, pH ~4.0).

Сульфат кальция

Оксиды металлов

Диоксид кремния

Диоксид кремния — не что иное, как очень мелкодисперсный песок, способный пройти через полипропиленновый фильтр грубой очистки.

Органика

Органика также многими указывается, как частый загрязнитель, хотя я с ней ни разу не сталкивался. В целью удаления органики многие используют перекись водорода (в этой статье не рассматривается).

Технология очистки

Очистка мембраны представляет собой циркуляцию специальных реагентов внутри мембраны, которая позволить растворить нерастворимые водой соединения и вывести их из системы. Для этого выход пермеата (чистой воды) и концентрата (рассола) выводят в какую то емкость, в которой жидкость перемешивается и попадает на вход вновь. Как правило, для этого используют полипропиленновые ведра или строительные емкости, куда просто опускают шланги, подсоединенные к входу и выходам обратноосмотической установки.

Затем емкость заполняют реагентом и начинают процесс чистки. Как правило, используют следующий алгоритм.

1. Подключение буферной емкости с реагентами для очистки.
2. Подготовка кислотного реагента.
3. Промывка установки кислотным реагентом.
4. Промывка чистой водой.
5. Подготовка щелочного реагента.
6. Промывка установки щелочным реагентом.
7. Промывка чистой водой.
8. Промывка мембраны чистящими растворами с ПАВ.
9. Промывка чистой водой.
10. Демонтаж буферной емкости и подключение установки в систему.

Реагенты

Кислотный реагент

Существуют готовые реагенты для промывки обратноосмотический мембран. В качестве кислотного реагента часто встречается совет использовать реагент Аминат ДМ-56. Стоит примерно 4,5-5 тысяч рублей за 20 литровую канистру (250 рублей за литр реагента). Производитель говорит, что требуется около 40 мл реагента для 1 литра буферного раствора (что дает примерно 2,3 pH). Соотвественно, канистры хватает на приблизительно 500 литров буферного раствора (10 рублей за литр буферного раствора), что при сроке годности раствора в 12 месяцев делает покупку 20 литровой канистры не очень целесообразной.

Производитель говорит, что реагент представляет собой смесь органический и неорганических кислот; в зарубежном интернете встречаются рецепты похожих промывочных реагентов, основанных на смеси лимонной, соляной, серной или ортофосфорной кислоты. Понятно, что вряд ли за 12 месяцев кислоты перестанут быть кислотами, однако, срок годности зачем то указан.

Схожий по эффективности раствор можно получить путем смешивания дистиллированной воды, лимонной и серной кислоты. В качестве серной кислоты достаточно взять электролит для аккумуляторов, продающийся в автомобильный магазинах. Стоимость электролита — примерно 300 рублей за 5 литров (40% H₂SO₄, pH ~0,9). В качестве слабой органики можно взять лимонную кислоту на развес.

В буферную емкость нужно влить несколько миллилитров серной кислоты, а пару ложек лимонной. Температура жидкости должна быть в районе 35 градусов. pH кислотного раствора для промывки должен быть не ниже 2,3 (именно такой уровень кислотности указывает как граничный один из зарубежный производителей мембран). Технически, можно использовать менее агрессивный уровень pH, однако, в этом случае нужно постоянно контролировать уровень кислотности при промывке и доливать кислоту, пока она восстанавливается.

Щелочной реагент

Как и в первом случае, есть готовый реагент для промывки мембран — Аминад ДМ-70.

Подробную информацию о том, что он из себя представляет, найти не удалось. Производитель рекомендует разбавлять реагент для pH не более 12, примерно 10 мл на литр буферного раствора. Рекомендуемый во многих источниках интервал — 10-12 pH.

В интернете в качестве самодельного щелочного промывочного раствора используют едкий натр. Стоимость при покупке оптом — в районе 150-200 рублей за килограмм.

Использование самодельных реагентов

В обоих случаях использование реагентов выглядит следующим образом:

1. В буферную емкость заливается пермеат (очищенная вода с установки).
2. Запускается циркуляционный насос (в моей установке его роль выполняет повышающий насос Leo).
3. Постепенно добавляется небольшая доля кипятка, пока циркулирующая вода не станет имет температуру 30-35 градусов.
4. После этого добавляется (очень медленно) серная кислота. Будьте с ней максимально осторожными, всегда вливайте кислоту в воду, а не наоборот. Во время влития кислоты и циркуляции раствора следите за тем, чтобы pH не опускался ниже 2,3. pH можно контролировать pH метром типа такого, что у меня.
5. Во время циркуляции кислота будет восстанавливать карбонат кальция, осажденный не мембране, из-за чего pH будет постепенно расти. Лучше контролировать уровень pH и оставлять его на низким уровне, добавляя миллилитрами серную кислоту (или лимонную). Также стоит контролировать температуру и доливать кипяток, если температура опускается ниже 27-28 градусов. Помните, что каждые 10 градусов температуры увеличивают скорость химических реакции примерно в два раза.
6. После того, как pH перестал меняться, еще хотя бы 10 минут продолжите промывку. Общее время промывки кислотой не должно быть меньше 40-45 минут.
7. Перед использованием щелочного раствора лучше промыть мембрану собственным пермиатом, чтобы pH буферного раствора был в районе 7.
8. И только после этого можно приступать к приготовлению щелочных растворов. Как и в случае с кислотой, требуется контролировать температуру и pH путем добавления кипятка и реагентов.
9. Щелочная промывка установки обратного осмоса также должна проходить, пока не стабилизируется значение pH в промывочном растворе.
10. После этого мембрану можно промыть раствором с любым моющим веществом.

Полезные советы себе и другим

1. Не стоит брать экстремальные значение pH, меньше 2,6 и больше 12. Есть риск повредить не только мембрану (о чем говорят сами производители мембран), но и другое оборудование (например, циркуляционный или повышающий насос, тены для нагревания или проточный нагреватель, силиконовые трубки).
2. Серную кислоту лучше всего хранить в подвале, дополнительно оборачивая горлышко бутылки целофанновым пакетом, чтобы контролировать плотность закрытия крышки. Пары серной кислоты крайне ядовиты.
3. Едкий натр (как, впрочем, и соляная кислота) очень гигроскопичен, поэтому его нужно герметично упаковывать (стандартные ведра подходят для этого как нельзя лучше).
4. Серная кислота и едкий натр — крайне токсичные и едкие вещества, работать нужно исключительно в перчатках.
5. С жидкой кислотой надо быть особо осторожным. При кривых руках раствор лучше всего готовить на улице, а внутрь заносить уже готовые растворы для промывки.
6. Выливать промывочные растворы (как щелочной, так и кислотный) в выгребную яму ни в коем случае нельзя. Выгребная яма встанет, бактерии умрут, говно перестанет бродить, и вас заполнит говном.
7. Замените сразу полипропиленовый фильтр, раз такое дело.
8. Ни в коем случае нельзя использовать органические растворители — потому что они растворяют саму мембрану., нанося ей непоправимый ущерб.