Подводный сад на осмосе
Запуск аквариума-травника требует подготовки оптимальных условий для жизни растений: создания нужного уровня освещённости, выбора подходящего грунта и, конечно, воды. Вода из-под крана может оказаться слишком жёсткой и содержать тяжёлые металлы.
Прямой осмос
Очистка обратным осмосом
Под осмосом понимают технологию, которая базируется на разделении раствора и растворителя особой мембраной, проходимой только для растворителя. При прямом осмосе растворитель самопроизвольно проникает сквозь мембрану в раствор до тех пор, пока концентрация раствора и растворителя не станет одинаковой. При обратном осмосе раствор под давлением толкается на мембрану, но пройти через неё могут только молекулы растворителя. Так растворитель отделяется от раствора.
Принцип работы обратного осмоса
Эта технология нашла широкое применение в водных фильтрах. По данным Википедии:
Обратный осмос относится к наиболее перспективным и широко применяемым методам очистки и подготовки воды. Установка обратного осмоса способна удалять из воды частицы с размерами 0,001-0,0001 мкм.
Очистка воды для аквариума обратным осмосом
Очистка установкой обратного осмоса снижает количество примесей до 4-8 ppm, а также избавляет от вредоносных микроорганизмов. После фильтрации получается мягкая вода, однако она лишается солей, микро- и макроэлементов. Её можно взять за основу для создания среды с заданным кислотно-щелочным балансом и нужным количеством растворённых минеральных соединений.
Очистка установкой обратного осмоса снижает количество примесей до 4-8 ppm
В чистом осмосе не могут жить ни рыбы, ни растения.
Системы очистки разных брендов и моделей обычно состоят из трёх основных частей.
- Предварительный фильтр. Функция этого компонента — задержка крупных частиц, вредных газов и микробов, находящихся в поступающей из водопровода воде.
- Мембрана. Благодаря ей и происходит обратный осмос. Вода под напором просачивается сквозь мембрану, оставшиеся вещества смываются в дренаж.
- Постфильтр. Последний уровень очистки. Постфильтр добавляет в воду минеральные примеси для придания ей вкуса природного родника.
Обратный осмос для аквариума
На заметку! В установку могут также входить накопительный бак, минерализатор и насос. Бак служит для набора отфильтрованной воды и актуален при низкой скорости фильтрации. Насос необходим в том случае, если давление в водопроводе недостаточно высокое, и напор не способен пройти через мембрану. Минерализатор добавляет в воду минеральные соли и делает её вкус естественным.
Некоторые аквариумисты считают, что бак и минерализатор являются лишними при использовании обратноосмотического фильтра для наполнения аквариума. Бак загрязняется, в нём появляются микроорганизмы, а минерализатор не может поддерживать постоянный уровень жёсткости воды. Автор YouTube канала «Акватория — аквариумистика от А до Я» рассказывает:
С баком нужно быть внимательным. Хоть в него вода и чистая поступает, но со временем там заводится всякая гадость… Нормально вымыть его нереально, по крайней мере, у меня не получалось…
У этих минерализаторов есть две главные проблемы, по крайней мере, я так думаю. Во-первых, никто ничего вам точно не скажет, что выделяет этот минерализатор… Проблема заключается в неравномерной вымываемости этих самых веществ с того же минерализатора. То есть, допустим, сперва будет идти огромная концентрация магния и кальция в воде, но с каждым использованием этого минерализатора эта концентрация будет падать.
Мох пламя в аквариуме
Аквариумное растение Яванский мох
Аквариумное растение Риччия
Аквариумное растение Кладофора
Аквариумный мох – ТОП-13 видов, содержание и фото
ТОП-5 простых способов, как закрепить мох в аквариуме
Самые неприхотливые аквариумные растения – ТОП-15 видов
Аквариумное растение Наяда
От чего зависит осмотическая величина
Осмотическое давление зависит от содержания электролитов, которые включает в себя плазма крови. Те растворы, которые по концентрации схожи с плазмой, называются изотоническими. К таковым относится популярный физраствор, вот почему его всегда используют для капельниц, когда необходимо восполнить водный баланс или когда была кровопотеря.
Именно в изотоническом растворе чаще всего растворяются вводимые препараты. Но иногда может потребоваться использование других средств. К примеру, гипертонический раствор необходим для выведения воды в сосудистый просвет, а гипотонический помогает очистить раны от гноя.
К примеру, если человек потребил большое количество соли, тогда концентрация ее в клетке увеличится. В дальнейшем это приведет к тому, что организм будет стремиться уравновесить показатели, потребив воды больше для нормализации внутренней среды. Таким образом, вода будет не выводиться из организма, а аккумулироваться клетками. Такое явление часто провоцирует развитие отечности, а также гипертензии (за счет увеличения общего объема крови, циркулируемой в сосудах). Также клетка после перенасыщения водой может лопаться.
Роль Кальция и Магния в растительном аквариуме
Кальций является одним из важнейших элементов для растительного аквариума, играя очень важную роль в метаболизме водных растений. Кальций активирует энзимы (ферменты), является структурирующим элементом для клеточных стенок, влияет на движение воды в клетках и является необходимым элементом для роста и деления клеток.
Симптомы варьируются от искажённых, искривлённых молодых листьев до чёрных пятен на листьях, также возможно пожелтение листьев по краям.
Поскольку кальций не ретранслируется на новые листья, то и симптомы дефицита обычно появляются сначала на них, правда, не всегда. Бледные пятна или общее побеление листа (пожелтение) также могут быть признаками недостатка кальция.
Дефицит кальция приводит к нарушениям функционирования корней и может быть причиной отравления железом.
Однако, один аквариумист из Аргентины, проведя множество опытов с удобрениями и подбором оптимальных параметров воды для аквариумов с растениями, утверждает, что соотношение должно быть не 4:1, а, наоборот, 1:4.
Я лично экспериментировал с завышением уровня магния в воде, добавляя его столько, чтобы значение было в 4 раза больше, чем кальция, но не увидел каких-то кардинальных отличий в результатах. Возможно, для перестроения аквариума на новые параметр соотношения Ca:Mg необходимо гораздо больше времени, нежели давал его я.
Межжилковый (межклеточный) хлороз, иногда в форме точек, начинается на кончиках и краях, затем распространяется к центру, не затрагивая центральную жилку листа. Со временем симптомы дефицита магния распространяются и на молодые листья.
Другие источники предполагают, наоборот, что симптоматика начинается на молодых и средних листьях. Листовые зоны, затронутые хлорозом, могут изменять цвет с жёлтого цвета на коричневый (или даже на лиловый и красный).
В случае серьёзного дефицита магния может случиться некроз и активный листопад.
Иногда листопад случается и без предварительной симптоматики.
Есть источники, утверждающие, что и молодые листья могут изгибаться и их размер может уменьшаться.
Недостаток магния может быть вызван недостаточностью его отдельного внесения или высоким уровнем кальция, калия или натрия. И, наоборот, избыток калия или кальция блокирует потребление магния, вызывая его недостаток в растениях.
Как рассчитать объем воды в сутки
Часть жидкости организм получает вместе с продуктами питания, напитками (кофе, чай, соки), но, кроме этого, ее запас должен пополняться чистой питьевой водой. Для расчета необходимого количества воды используются рекомендации ВОЗ, учитывающие следующие параметры и факторы:
- Возраст.
- Вес.
- Пол.
- Степень физической нагрузки.
- Температурный режим окружающей среды: при сильной жаре и холоде к базовой норме добавляют 600 мл.
- Наличие заболеваний, вызывающих повышенный расход жидкости (лихорадка, понос, рвота).
- Климатические условия: высокогорье.
- Периоды беременности и кормление грудью.
- Злоупотребление такими напитками, как кофе, крепкий чай, алкоголь.
В среднем за сутки взрослый организм должен получать не менее 1,5 л чистой воды или 25-30 мл/кг массы тела. Дополнительно с напитками, твердой и жидкой пищей еще до 1,5 л.
Формула расчета суточной индивидуальной потребности в воде:
- V=(М*0,03) + (Т *0,04) – для женщин;
- V=(M*0,04) + (T*0,06) – для мужчин.
V – норма воды в л, М – масса тела, Т – время активного занятия спортом или тяжелым физическим трудом.
Сколько воды нужно пить взрослым или ребенку можно рассчитать по специально разработанным таблицам.
Среднесуточная физиологическая потребность в воде у детей и взрослых.
| Возраст | Количество жидкости на 1кг, мл |
| 1–3 дня | 80–100 |
| 3 мес. | 140–160 |
| 6 мес. | 130–150 |
| 1 год | 130–135 |
| 5 лет | До 100 |
| 10 лет | 70–75 |
| Взрослые | 30–45 |
Осмотическое и онкотическое давление плазмы крови
Осмотическое давление – то, что способствует проникновению раствора через полупроницаемую клеточную мембрану в сторону, где концентрация выше
Именно благодаря этому важному показателю в организме происходит обмен жидкостью между тканями и кровью
А вот онкотическое давление помогает удерживать кровь в русле. За молярный уровень данного показателя отвечает белок альбумин, способный притягивать к себе воду.
Главная задача этих параметров – поддерживать внутреннюю среду организма на постоянном уровне со стабильной концентрацией составляющих клетки.
Характерными особенностями этих двух показателей можно считать:
- изменение под воздействием внутренних факторов;
- постоянство у всех живых организмов;
- уменьшение после интенсивной физической нагрузки;
- саморегуляция организмов при помощи внутриклеточного калиевого насоса – запрограммированной на клеточном уровне формулы идеального состава плазмы.
Системы обратного осмоса для очистки воды в частном доме
Обустройство системы обратного осмоса в частном доме – дорогое удовольствие. Она состоит из:
- Фильтров предварительной очистки воды.
- Фильтра с обратноосмотической мембраной, колбами.
- Накопительной емкости минимум на три кубометра.
Очистка воды на потоке не производится, поэтому емкость нужна, причем довольно большая. Одновременно подавать и очищать воду нельзя из-за высокого мембранного сопротивления.
Фильтры обратного осмоса в частных домах устанавливают редко, именно потому, что это очень дорого. Чаще всего систему используют для подготовки питьевой воды, а для бытовых нужд берут неочищенную воду из скважины либо фильтруют ее другими способами.
Выбор деталей по номерам
Прежде чем начать работу, специалисты посоветуют вам остановиться на оптимальных вариантах – новых наборах фильтрующих элементов, которые имеют уникальные номера от 101 до варианта с цифрой 5. Их закупку по доступной стоимости вы можете поручить исполнителю Юду.
Выбрав наиболее подходящие сменные элементы из этой серии, вы можете быть уверены в качестве очистки воды. Модели из серии 101-106 (от 1 до 5) избавят вас от необходимости дополнительного подбора недостающих фильтрующих элементов.
Услуга, предоставляемая квалифицированными мастерами Юду, будет предоставлена по доступным ценам. Вы сможете согласовать с исполнителем все нюансы предстоящей работы.
Прежде чем поменять картриджи в фильтре Атолл, исполнитель Юду убедится в наличии всех необходимых инструментов для очистки. Чистую воду вы сможете получить при бесперебойной работе системы и наличии всех комплектующих, среди которых:
- дренажный хомут
- ключ для прокручивания предфильтров
- накопительный бак
- ФУМ-лента
Для монтажа бытовой техники специалистами Юду используется специальная дрель и ключи. После выбора новой модели и замены механических фильтров, возможна дальнейшая эксплуатация.
Для получения чистой влаги и бесперебойного функционирования нового фильтрующего элемента, давление должно составлять не более 2,5 атмосфер. Выбранный вами исполнитель проверит это значение и будет соблюдать все необходимые нормы при работе с системой проточных питьевых фильтрующих элементов. Смена фильтров Атолл, выполняемая нашими исполнителями, будет максимально оперативной и качественной.
Вода с точки зрения химии
H2O – невероятно простая формула, но за ней стоит важная и загадочная субстанция. И даже химия, как наука, обязана своим существованием жидкости – первые опыты проводились на водных растворах. Несмотря на это, вода пока изучена не до конца.
Оксид водорода, как называют это вещество химики, состоит из двух атомов водорода и одного – кислорода. Соединяясь, эти три элемента создают невероятно прочную связь, разрушить которую не так просто. Весь секрет в том, что ионы водорода настолько малы, что могут проникать в оболочку кислородного атома соседней молекулы. Так образуется прочное соединение, объединяющее 4 элемента. Сила этой связи оберегает структуру воды от разрушения на протяжении миллионов лет.
У субстанции много имен. Для людей, не связанных с научной деятельностью, это просто вода. А ученые называют прозрачную жидкость оксидом или гидроксидом водорода, оксиданом, монооксидом дигидрогена, дигидромонооксидом и даже гидроксильной кислотой.
С точки зрения химии вода рассматривается как амфолит – вещество, одновременно обладающее свойствами кислоты и основания. Это одно из уникальных свойств жидкости.
Дигидроген является химически активным веществом, растворителем других элементов – органических и неорганических. В школьной программе изучают, что Н2О реагирует с активными металлами (например, кальцием, калием, натрием), галогенами, такими как фтор или хлор, а также с солями, кислотами и множеством других соединений. Кроме того, при нагревании вступает в реакции с некоторыми другими элементами (железом, магнием, углем, метаном, алкилгалогенидами).
Кому больше?
Однако бывают ситуации, когда организм нуждается в повышенном потреблении жидкости:
- запор (увеличение потребления жидкости поможет справиться с проблемой);
- физическая активность на жаре;
- цистит (помогает выводить патогенные микроорганизмы).
Жаркая погода, повышенная потливость, расстройство пищеварения, сопровождающееся рвотой и поносом, также являются причинами прибавить еще несколько стаканов воды к обычной суточной норме.
Позаботиться о дополнительной бутылке питьевой воды стоит и людям, чрезмерно потребляющим соль. После слишком соленой пищи всегда хочется пить. Таким образом организм сигнализирует о необходимости дополнительной воды, так как избыток соли меняет состав крови.
Суточная норма потребления жидкости также зависит от погодных условий. За окном высокая температура и пониженная влажность? Это идеальные условия для перегревания тела. Чтобы защититься от этого, тело начинает интенсивно покрываться потом
Поэтому во избежание обезвоживания важно регулярно восстанавливать утраченные организмом запасы влаги
Как понять, что организму не хватает воды
Признаки нехватки жидкости/воды в организме часто нарастают постепенно, особенно когда дефицит воды связан не с какими-то патологиями, а является результатом недостаточного восполнения жидкости, которая выводится естественным путем. Появление жажды уже свидетельствует о начале обезвоживания.
Выраженность признаков недостатка жидкости в организме напрямую зависит от количества воды, которой не хватает. Уменьшение воды на 1-2% вызывает:
- Чувство жажды, сухость во рту.
- Головные боли, головокружения. При обезвоживании уменьшается объем циркулирующей крови, за счет этого снижается приток кислорода, питающего мозг. Кровеносные сосуды мозга рефлекторно расширяются, появляется отек, который действуя на рецепторы, вызывает головные боли.
- Развитие астенического синдрома: вялость, быстрая утомляемость, повышенная раздражительность.
- Снижение количества отделяемой мочи, она делается более концентрированной, приобретает темно-желтый цвет.
- Боли и ограничение подвижности суставов из-за недостаточной выработки синовиальной жидкости.
- Повышение артериального давления в результате сгущения крови.
- Сухость, шелушение и сниженная эластичность кожных покровов,
- Склонность к запорам. При недостаточной гидратации организм стремится максимально сохранить воду, в том числе адсорбируя ее из прямой кишки. Каловые массы становятся твердыми и с трудом выходят из прямой кишки.
- Нарушение терморегуляции – повышение температуры тела.
Техническая реализация
Бытовая система обратного осмоса
Промышленная установка обратноосмотического опреснения включает обычно следующее оборудование: фильтр тонкой очистки воды, система реагентной подготовки, насос высокого давления, блок фильтрующих модулей, датчики и приборы управления.
Основной элемент установки обратного осмоса — полупроницаемая обратноосмотическая мембрана, помещённая в корпус. В неё поступает исходная вода, а отводится два потока — очищенная и обессоленная, которая называется пермеатом, и вода с концентрированными примесями, называемая концентратом, которая сливается. Продавливание воды через мембрану ведётся при высоком давлении, которое создает насос, обычно центробежный многоступенчатый или роторный. Для замедления образования нежелательных отложений на мембранах применяется дозирование ингибитора осадкообразования. Для снятия осадков с поверхности мембран используется система химпромывки. Для контроля качества очистки и pH — проточные измерители солесодержания и рН-метры. Для контроля расхода пермеата и концентрата — проточные расходомеры. Управление системой обратного осмоса можно осуществлять в полуавтоматическом и автоматическом режиме. Проверить качество работы обратноосмотической мембраны можно TDS-метром.
Примером бытовой очистки воды мембраной обратного осмоса может служить фильтр, имеющий 3 картриджа — грубой (механической) очистки, мембрану обратного осмоса, фильтр угольный. Такие фильтры получили широкое применение в Америке, Европе и Азии. Интересны также последние модели компактных фильтров обратного осмоса, имеющих ряд нововведений, а именно, автоматический клапан отключения воды при обнаружении утечек, насос, сменные фильтры с быстроразъёмными фитингами.
Стоимость системы очистки воды методом обратного осмоса
В среднем обратноосмотический фильтр можно приобрести за 7000–10 000 рублей. Если им пользуется семья из четырех человек, картриджи придется менять дважды в год. Их замена обойдется примерно в 25% стоимости фильтра. Допустим, вы купили фильтр за 10 000 рублей и потратили 5 000 рублей на смену картриджей. Итого 15 000 рублей в год. Четыре человека в год потребляют 2920 литров питьевой воды (2 литра х 365 дней х 4 человека). Стоимость одного литра питьевой воды высокой очистки будет составлять копеек. Бутилированная вода стоит от 15 рублей за литр и выше. Минимальная разница составляет практически 10 рублей. Это сэкономленные 29 200 рублей в год и отсутствие необходимости в походах за водой в магазин.
Минусы использования осмотической воды
Обратный осмос безусловно очищает воду и уничтожает все внутренние составляющие, которые могут принести вред. Также вместе с тяжелыми металлами удаляется большое количество фтора, магния и кальция. Его остатки в жидкости не способны перекрыть суточную норму для человеческого организма. Поэтому с медикаментозной точки зрения, такую воду применять слишком часто нельзя.
Еще одним аргументом, который выступает против использования осмотической очистки является то, что вода после обратного осмоса получается безвкусной.
Очищенная вода через фильтр с обратным осмосомИсточник Pinterest
Теория и измерения
А Клетка Пфеффера используется для ранних измерений осмотического давления
Якобус ван ‘т Хофф обнаружили количественную зависимость между осмотическим давлением и концентрацией растворенного вещества, выраженную в следующем уравнении:
- Π=яcрТ{displaystyle Pi = icRT}
куда Π{displaystyle Pi} осмотическое давление, я безразмерный индекс Ван ‘т Гоффа, c это молярная концентрация растворенного вещества, R – постоянная идеального газа, и Т это температура в кельвины. Эта формула применяется, когда концентрация растворенного вещества достаточно низка, чтобы раствор можно было рассматривать как идеальное решение. Пропорциональность концентрации означает, что осмотическое давление коллигативная собственность
Обратите внимание на сходство этой формулы с закон идеального газа в виде п=пVрТ=cгазрТ{displaystyle p = {n over V} RT = c_ {ext {gas}} RT} где n – общее количество молей молекул газа в объеме V, и п/V – молярная концентрация молекул газа. Хармон Нортроп Морс и Фрейзер показали, что уравнение применяется к более концентрированным растворам, если единица измерения концентрации молярный скорее, чем коренной зуб; поэтому, когда используется молярность, это уравнение было названо Уравнение Морса
Для более концентрированных растворов уравнение Ван ‘т Гоффа может быть расширено в виде степенного ряда по концентрации растворенного вещества: c. В первом приближении
- Π=Π+Аc2{displaystyle Pi = Pi _ {0} + Ac ^ {2}}
куда Π{displaystyle Pi _ {0}} – идеальное давление, A – эмпирический параметр. Значение параметра A (и параметров из более высоких приближений) можно использовать для вычисления Параметры Питцера. Эмпирические параметры используются для количественной оценки поведения растворов ионных и неионных растворенных веществ, которые не являются идеальные решения в термодинамическом смысле.
В Клетка Пфеффера был разработан для измерения осмотического давления.
Карбонатная жёсткость dKH
А теперь несколько слов о самом сложном параметре воды — временная жёсткость (карбонатная жёсткость).
Здесь я не буду много писать про этот параметр, т. к. углублённое его описание — целая отдельная статья.
dKh — общее содержание в воде карбонатных и гидрокарбонатных ионов. И жёсткостью dKh можно назвать лишь в случае, если это карбонат кальция или карбонат магния, т. е. при добавлении карбонатов добавляется ещё кальций или магний, выделяемые в воду при их реакции с кислой средой.
Правильно этот параметр называть “щёлочность”. Также этот параметр называют буфером. Как ни странно, но это не связано с рН воды, который говорит о том, какая среда в аквариуме, щелочная или кислая.
Активное насыщение углекислым газом может привести к резкому падению уровня рН (сдвиг в кислую среду), чтобы этого не происходило в осмотическую воду необходимо добавлять карбонатный буфер dKh. Чем выше dKh, тем стабильнее рН, но и тем больше необходимо подавать углекислого газа СО2, чтобы сместить его значение на одну и ту же величину (именно поэтому dKh не должен быть высоким).
Выше я писал, что реминерализировать воду можно с помощью солей gH и kH, либо только gH. Как понять, какой из реминерализаторов использовать?
Если вы используете грунт аквасойл (например ADA Amazonia), в нём уже содержится буфер, но не щелочной в виде карбонатов, а кислотный в виде гуминовых кислот, за счёт чего уровень рН всегда будет понижаться и удерживаться на значении ~6,7 (оптимальный уровень рН в аквариуме 6,6-6,8) в аквариуме с таким грунтом.
Так, в аквариумы с грунтом типа Soil нет необходимости дополнительно подавать буфер, а при использовании комплексных удобрений с кальцием и магнием в составе и добавлять gH также нет необходимости.
Замечено, что в природных водах уровень dKh обычно не превышает уровень dGh, но gH может быть и в 1,5-2-3 раза быть выше dKh.
Что это такое?
Осмотическое давление – это величина, при которой процесс осмоса завершается. Осмос, в свою очередь, это переход молекул веществ из одного раствора в другой.
Обычно они перемещаются от менее концентрированного, с небольшим содержанием вещества, к более концентрированному. Движение происходит через тонкую стенку – мембрану.
Простой пример:
- Берут сосуд, имеющий тонкие стенки, сужающийся кверху до трубки небольшого диаметра.
- Наполняют его смесью воды и сахара.
- Помещают в другую емкость, наполненную водой.
- Будет наблюдаться постепенное увеличение смеси, заполнение вертикальной трубки. Это обусловлено явлением осмоса: частицы начинают «перебегать» через тонкую стенку.
- Чем выше поднимется смесь по вертикальной трубке – тем большее будет создаваться давление.
Когда оно достигнет определенной отметки, процесс осмоса прекратится. Это и есть осмотическое давление.
Виды систем
Система обратного осмоса используется как в быту, так и в промышленных установках. Принципиальное отличие между ними – производительность. Но есть другие особенности.
Промышленная
Обратный осмос – технология дорогостоящая. Использование оправдано большой потребностью в эффективном очищении и концентрировании. Производительность установки может достигать 50000 л в час. Учитывая, что осмос – процесс не быстрый, обусловлено это только огромной площадью используемых фильтров.
Специфика промышленных агрегатов связана с назначением. Установки по опреснению воды предназначены для устранения примесей, и снижения концентрации солей, особенно натриевых. В пищевой промышленности задача осмоса – концентрирование питательных веществ. Так концентрируют спирты, очищают жиры, делает сгущенное молоко.
Бытовая
Производительность бытовой установки намного ниже – от 8 л в сутки. Учитывая, что человеку за 24 часа нужно 3 л чистой воды, это кажется недостаточным. Но если установка включает накопительный бак, система с легкостью обеспечивает водой семью из 3 человек.
Бытовая установка включает 3 фильтр-колбы. Вода из водопровода сначала попадает на механический фильтр. Здесь удаляется песок, тяжелые частицы, наподобие железа. Затем жидкость подается на фильтр тонкой очистки, где протекает осмос. 3 фильтр – угольный, очищает от остатков ингибиторов.
Система включает насос, так как для обратного осмоса нужно поддерживать давление. Чтобы контролировать качество воды, в агрегат встраивают проточные измерители pH и определители содержания солей. Концентратор и пермеат контролируют расходомеры.
