На рынке представлены 2 основных типа фильтров для предотвращения скопления камней:
- Умягчители – фильтры, удаляющие из воды ионы кальция и магния и превращающие воду в мягкую. (отсюда и их название).
- Нейтрализаторы – фильтры, оказывающие на воду химическое или электрическое воздействие, которое нейтрализует ионы кальция и магния, в результате чего кальций/магний не кристаллизуется на металлах, а на нагревательных элементах или в трубах не образуется накипь. При этом вода остается «жесткой», то есть количество кальция и магния в ней не изменилось.
2.1 Смягчители:
Существует несколько распространенных методов смягчения воды:
- Ионообменный смягчитель смолы, также называемый солевым умягчителем.
- Обратный осмос
- кипение
2.1.1 Смягчитель ионообменной смолы:
Смягчитель состоит из контейнера со специальной смолой внутри, называемой смолой.
Смола — ионообменный полимер, нерастворимое вещество, обычно в виде мелких шариков (диаметром 1-0,5 мм), цвета от белого до желтоватого и оранжевого.
Шарики обычно являются пористыми, что увеличивает площадь их поверхности и, таким образом, увеличивает их контакт с водой. Существует много типов ионообменных смол, большинство из которых 
Коммерческие смолы изготавливаются из полистиролсульфоната .
Коммерческие смолы изготавливаются из полистиролсульфоната .Жесткая вода, поступающая в умягчитель, содержит ионы кальция и магния, которые улавливаются смолой, при этом высвобождаются ионы натрия, и этот процесс называется ионным обменом. В результате количество выходящей воды становится мягким.
Через некоторое время, в зависимости как от уровня жесткости воды, так и от количества воды, прошедшей через умягчитель, способность достигшей насыщения смолы поглощать ионы кальция и магния невелика, и ионы кальция и магния необходимо отмыть от смягчителя, а ионы натрия вернуть в смолу, восстанавливая таким образом абсорбционную способность умягчителя. Этот процесс называется обновлением.
На рынке представлено несколько ионообменных систем:
Брита для домашнего использования -
В домашних условиях можно использовать фильтр Brita, помещенный в кувшин и пропускающий воду через него.
Фильтр имеет микронный фильтр для предотвращения прохождения частиц грязи, активированный уголь для поглощения запахов, а также содержит смолу.
усваивать кальций и магний. В результате вода, выходящая из фильтра, также чистая, без запахов и мягкая без
шерсть.
Смягчители для использования в эспрессо-машинах — компании, производящие эспрессо-машины,
Мы хотим сохранить качество машин, поэтому очень важно заливать в машины мягкую воду. часть
Некоторые компании будут производить, иногда в сотрудничестве с Brita, встроенные умягчители воды, которые помещаются в резервуары.
Вода машин.
Коммерческая система – емкость на несколько литров, содержащая смолу и установленная под раковиной.
Автоматические системы – это коммерческая система, состоящая из устройства, автоматически активирующего освежение в ночное время, без контакта с человеком.
Все, что вам нужно, это время от времени добавлять соль в систему. Очень часто встречается в кафе.
Лабораторные/заводские системы – крупные системы, предназначенные для производства очень большого количества мягкой воды для производственных целей.
Важно отметить, что в соответствии с Положением о воде (предотвращение загрязнения воды) (запрет на закачивание рассола в водные источники) 1998-1998 годов использование коммерческого ионообменного кондиционера разрешено для коммерческих целей, а не для частного использования.
♦ Этапы обновления:
- Этап посола – на этом этапе отключите подачу воды, откройте умягчитель, засыпьте в него соль и закройте умягчитель. На самом деле соль действует противоположно тому, что раньше делал ионообменник. Соль высвобождает натрий и поглощает ионы кальция и магния из смолы.
- Фаза ионного обмена – на этой фазе выход воды отводится в канализацию, а соленая вода, насыщенная ионами кальция и магния, медленно стекает через умягчитель в канализацию. В результате смола реабсорбирует натрий и высвобождает ионы кальция и магния, которые были в ней.
- Шаг возврата в работу – когда вкус воды нормализовался (без привкуса соли), верните поток сплетня в прежнее состояние.
♦ Преимущества:
- Очень низкие затраты на покупку и использование.
- Удаляет ионы кальция и магния из воды, делая воду мягкой.
- Очень дешевая и простая операция
- Работа с системой не требует специальной подготовки
- Возможно приобретение автоматической системы.
- Отличный результат даже в очень жесткой воде.
- Вода лучшего качества, чем любой другой метод.
- Используемое химическое вещество (соль) чрезвычайно безопасно для оператора.
- В результате получается отличный вкус
♦ Недостатки:
- Требуется обратная промывка один раз – для очистки и освежения.
- Выбрасывает соль в канализационную систему.
- Это не фильтр, кроме умягчения, он не фильтрует частицы и не очищает воду.
- Добавляет натрий в воду *
* Да, действительно, смягчитель смолы увеличивает количество натрия в воде, потому что именно так он и работает: он заменяет ионы кальция и магния ионами натрия, и поэтому вода становится мягкой . Но – количество натрия, которое увеличивается, настолько незначительно , что это действительно смешно.
Согласно рекомендациям Министерства здравоохранения, взрослым в настоящее время рекомендуется потреблять максимум около 2500 миллиграммов натрия. (на самом деле потребляйте больше)
Смягчитель воды добавляет около 117 миллиграммов натрия на каждый литр воды, тогда как в стакане молока содержится около 250 миллиграммов натрия, а в стакане пива — около 300 миллиграммов натрия.
Те, кто пьет эспрессо, добавляют себе 3,51 миллиграмма натрия, что эквивалентно нескольким каплям молока. И это ничтожно .
Поскольку большая часть ионов кальция и магния улавливается смолой, вода, выходящая из умягчителя, является мягкой, а количество накипи, образующейся из этой воды, крайне мало.
2.1.2 Обратный осмос:
Обратный осмос — отличный метод фильтрации воды и получения практически чистой воды H2O без каких-либо добавок, минералов, кальция и магния.
В результате получается вода, которая вообще не образует накипи.
♦ Как работает обратный осмос:
Чтобы понять, как работает обратный осмос, мы сначала объясним концепцию осмоса. (см. картинку ниже)
При помещении в 2 ячейки, разделенные между собой мембраной, пропускающей только воду, воду с высокой концентрацией солей и воду с низкой концентрацией солей, возникает стремление воды достичь равенства между концентрациями.
Пояснение: Предположим, мы поместили в ячейку с правой стороны 2 литра воды с концентрацией соли 3%, а с левой стороны также положили 2 литра воды с концентрацией соли 1%. Вода будет стремиться выровнять концентрацию солей. Соединим ячейки в трубу, за короткое время вы получите 2 литра воды концентрацией 2% в каждой ячейке.
Но если мы поместим в трубку между клетками мембрану, которая переносит только воду. Будет создано осмотическое давление, которое заставит воду перетекать с левой стороны на правую (от более низкой концентрации к более высокой). В результате в левой части окончательно останется 1 литр воды с концентрацией 2% и при этом количество воды в правой части увеличится до 3 литров и концентрация уменьшится до 2% и мы уравняли концентрации.
При обратном осмосе давление оказывается на воду с правой стороны, поэтому вода работает с левой стороны и разбавляет воду там. (Для примера мы получим 3 литра с левой стороны с концентрацией 0,66%). В домашней установке давления домашнего трубопровода достаточно для активации процесса.
Домашняя установка обратного осмоса содержит помимо системы обратного осмоса несколько фильтров, позволяющих очищать воду еще до того, как она попадет в саму систему. Существует несколько типов систем обратного осмоса с большим или меньшим количеством фильтров. Охарактеризуйте систему количеством фильтров или количеством ступеней, через которые проходит вода (например: 5-ступенчатая система с УФ- лампой).
Ниже приведен список фильтров и деталей, которые обычно присутствуют в системе обратного осмоса:
- Фильтр для крупных частиц, который предотвращает прохождение частиц грязи, находящихся в воде или вышедших из неисправного трубопровода.
- Фильтр с активированным углем, который улавливает органические соединения и запахи, включая свободный хлор.
- Фильтр из сжатого угля, удаляющий дополнительные соединения.
- Мембранный фильтр - обратный осмос
- Минерализатор (не во всех системах – настоятельно рекомендуется, если система предназначена для питья)
- Ультрафиолетовая лампа для очистки от бактерий/или дополнительный угольный фильтр.
- Резервуар для хранения и автоматический выключатель, который останавливает систему, когда бак полон.
Вода, попадающая на мембрану, достаточно чистая и после прохождения через мембрану получается почти чистая вода. Вода, выходящая из мембраны, выходит медленно, капая, поэтому домашняя система содержит накопительный бак, который сохраняет воду чистой и позволяет ей выходить с разумной скоростью при открытии крана.
Эта вода не содержит минералов, необходимых организму, поэтому в систему обычно добавляют устройство-минерализатор, возвращающее в воду часть минералов, таких как кальций и магний. Поскольку он возвращает только кальций и магний, а не карбонат-ионы, этот кальций не попадает в трубопроводы и в кофемашину.
Обычно качество системы измеряют, проверяя количество растворенных в воде веществ, которые система способна удалить. В водопроводной воде количество растворенных веществ (TDS) обычно составляет от 400 до 700 частей на миллион (частиц на миллион). после системы обратного осмоса вы получаете от 40 до 90 частей на миллион , а в системах с большим количеством ступеней это число может даже упасть ниже 10, что означает, что это дистиллированная вода вообще без минералов.
♦ Преимущества обратного осмоса:
- Очень эффективный метод фильтрации водопроводной воды.
- Питьевая вода высокого качества без накипи, песка, различных примесей, токсичных металлов, без различных загрязнителей, без привкусов и запахов.
- Никакого электрического подключения не требуется.
- Система подходит для религиозного сектора и хранителей Шаббата, поскольку не подключена к электричеству.
♦ Недостатки обратного осмоса:
- Потеря воды – чем выше эффективность мембраны, тем больше воды смывается в канализацию. (На каждый литр хорошей воды, полученной из системы, от 3 до 5 литров загрязненной воды смывается обратно в бытовые водопроводы дома (канализация).
- Вода находится в накопительном резервуаре. Если система какое-то время не используется, рекомендуется опорожнить резервуар. А через несколько лет желательно заменить его, если на нем скопились бактерии или грибки.
- Выходящая вода кислая: уровень pH воды, выходящей из кофемашины, высокий, и если она попадает непосредственно в кофемашину, она может повредить трубопроводы, особенно все медные детали, которые непосредственно контактируют с водой.
- Чем более дистиллированная вода выходит из системы, тем ниже ее проводимость (электричество и тепло). В результате тепло проходит в резервуаре для воды относительно медленно, и манометры не всегда дают точные показания, что может привести к повреждению устройства.
2.1.3 Кипящая вода
Воду можно частично смягчить кипячением. Удалите из воды часть кальция и магния.
Использование кипячения для уменьшения количества накипи было принято ещё в истории .
Вскипятите воду, а затем дайте ей остыть. Кальций опускается на дно, и получаемая вода становится мягче .
Как мы знаем, существует временная жесткость и постоянная жесткость. Кипячение снижает временную жесткость воды. Вода сохраняет постоянную жесткость .
(фиксированная твердость составляет от 25% до 50% от общей твердости)
Во время кипячения воды углекислый газ (CO2) испаряется и предотвращает накопление бикарбоната (CaCO3), что уменьшает количество накапливающегося накипи .
Результатом кипячения является удаление из воды бикарбоната и кальция, которые и образуют накипь. (Конечно, при правильном выполнении)
Этот процесс не снижает содержание магния.
Также необходимо разобраться, что делать со всей осевшей накипью.
2.2 нейтрализаторы
Эти нейтрализаторы представляют собой системы, через которые проходит вода, и они активируют химическое или электрическое воздействие на воду, которое нейтрализует ионы кальция и магния, в результате чего кальций/магний не кристаллизуется на металлах, а на нагревательных элементах не образуется накипь. или в трубах. При этом вода остается «жесткой», то есть количество кальция и магния в ней не изменилось.
На рынке представлено несколько распространенных типов нейтрализаторов:
- Система очистки воды Силифос - Система очистки воды Силифос
- Электроиндуцированное осаждение - Система электроиндуцированного осаждения
- Система магнитной трансдукции - Магнитная очистка воды
- Система помощи в формировании кристаллического шаблона - Кристаллизация с помощью шаблона
- Ионизационный резервуар (или ионизационный конденсатор) — емкостная деионизация (CDI)
2.2.1 Система очистки воды Siliphos – Система очистки воды Siliphos
В этой системе имеется фильтр с фосфористым веществом (фосфатом), который связывает ионы кальция и магния и предотвращает их захват.
в домашней сантехнике или бытовой технике.
Вещество выделяется с водой, которую мы пьем, и фактически не меняет жесткость воды.
.
♦ Преимущества
- Система предотвращает накопление накипи на трубах.
- Система дешева как в покупке, так и в сборке.
- Система не требует электрического подключения
♦ Недостатки
- Силифос необходимо вставлять в фильтр каждые несколько месяцев (материал закончился – если вы не заложили новый материал, система перестала работать)
- При этом методе фосфатный материал выбрасывается в воду в очень небольшом количестве, намного ниже стандартного.
- Полученная вода все еще остается жесткой. (Также преимуществом может быть то, что вы получаете воду с минералами, необходимыми организму, такими как кальций и магний).
2.2.2 Система магнитной очистки воды
В этой системе к трубе, по которой проходит вода, крепится магнит. Утверждается, что магнит вызывает реакцию ионов кальция и магния с магнитом, уменьшая их прилипание к трубам и нагревательным элементам. Существует множество типов систем такого типа, начиная с постоянных магнитов и заканчивая электромагнитами, работающими от электричества.
Эффективность этого продукта сомнительна, а уменьшение количества прилипшей накипи не оказалось значительным.
Многие компании утверждают, что система имеет более высокую эффективность, когда вода течет с одинаковой скоростью, а трубопроводы изготовлены из меди.
♦ Преимущества
- Очень дешевая и широко распространенная система в мире.
- Легко установить. Подключается к магистральной трубе дома, нет необходимости демонтировать трубы.
- Не требует обработки, электричества, обратной промывки или каких-либо других веществ.
- Между системой и водой нет контакта и поэтому не меняется их химическая структура - все минералы сохраняются в воде.
♦ Недостатки
- Эффективность сомнительна.
2.2.3 Электроиндуцированное осаждение – система электроиндуцированного осаждения 
Электрическая система отмачивания осадка — это система очистки воды, которая активирует импульсы постоянного тока для создания электрического поля, воздействующего на растворенные частицы накипи, присутствующие в жидкости в больших количествах.
Когда вода, содержащая большое количество накипи, проходит через установку, углекислый кальций вступает в реакцию с частицами кальция, плавающими в воде, и накапливается на них, когда они фактически служат ядрами кристаллизации, предотвращая тем самым накопление накипи в трубах или на поверхности. нагревательные элементы.
Хотя зародыши, накопившие на себе кальций, оседают и оседают на поверхности электрода, но структура их подобна мягкому осадку, а не твердому химическому отложению накипи.
Время от времени этот осадок необходимо смывать.
♦ Преимущества
- Уменьшает количество накипи, которая скапливается в трубах и нагревательных элементах.
- Простота установки
- Есть свидетельства того, что система действительно предотвращает накопление части накипи.
- Имеет международные сертификаты.
♦ Недостатки
- Требуется источник электроэнергии - около 100 Вт.
- Использование постоянного тока опасно
- Для очистки электрода требуется регулярная обратная промывка.
2.2.4 Ионизационный бак (или ионизационный конденсатор) – емкостная деионизация (CDI)
В этой системе вода проходит через резервуар с двумя электродами (один положительный и один отрицательный), похожими на большой электрический конденсатор, который ионизирует ионы кальция и магния, что предотвращает их захват бикарбонатом, поэтому на поверхности не образуется осадка. трубы.
Такие объекты являются дорогостоящими и обычно промышленными.
♦ Преимущества
- Система работает на воде и не меняет ее свойств.
- Система обрабатывает большое количество воды за короткое время.
- Стабильная система на долгие годы без необходимости срочного лечения.
♦ Недостатки
- Система дорогая
- Системе требуется источник питания
- Не подходит для домашних систем.
2.2.5 Кристаллизация с помощью шаблона (TAC)
Специальный метод, в котором используется нанокристаллический материал, который заставляет ионы кальция и магния кристаллизоваться вокруг него и создавать микроскопические кристаллы, которые смываются водой и предотвращают накопление накипи на трубах.
Метод признан патентом, проданным несколькими компаниями, такими как Next , ScaleNet Filtersorb, Pelican.
Система построена из контейнера, внутри которого находится уникальный керамический полимер, содержащий кристаллы наномакроскопического размера, служащие ядром. Кальций и магний захватываются ядром и начинают кристаллизоваться и расти в виде кристаллов. Когда кристалл становится достаточно большим, он отделяется от полимерной основы и вместе с водой смывается в трубу.
Кальций и магний, которые улавливаются в виде кристаллов, в этой ситуации не связываются с трубами.
Вот несколько важных моментов:
- Метод ТАС на самом деле представляет собой очистку воды, а не умягчение – он не смягчает воду, она остается такой же жесткой, как и была.
- Вода, вышедшая из системы, будет продолжать оставлять водяные и минеральные пятна на участках сухих гидрокостюмов.
- Добавление различных химикатов в воду, обработанную методом ТАС, может свести на нет эффект предотвращения образования накипи.
- В новых медных трубах или в кофемашине вода должна протекать не менее 4 недель перед подключением к системе TAC .
- Не используйте воду из системы TAC в бойлере, в котором вода кипит.
- Система, установленная над другой системой водоснабжения, должна содержать вакуумный выключатель.
- Рекомендуется подавать в систему чистую воду. Кристаллы имеют тенденцию кристаллизовать на себе и другие вещества.
- Перед этим рекомендуется добавить угольный фильтр, чтобы он поглощал хлор из воды, который вреден для системы.
- Обычно примерно через два дня кристаллы распадаются. Пока они остаются внутри контейнера, они возвращаются к функции и образуют вокруг себя кальций и магний.
- Не рекомендуется использовать замкнутую систему. Ее функция сильно снизилась.
♦ Преимущества
- Простая и легкая в установке система
- Система не требует операций обратной промывки.
- Система не подключена к электричеству, нет насоса, клапанов, что снижает затраты на техническое обслуживание.
- При этом методе происходит снижение примерно на 90% количества накипи, накапливающейся на трубах и нагревательных элементах, по сравнению с ионообменником.
- Система не требует электрического подключения
- Нет необходимости делать обратную промывку
- Нет необходимости использовать соль
- Система не выделяет натрий в воду.
♦ Недостатки
- Система менее эффективна, если в воде присутствуют дополнительные минералы (например, железо).
- Система может быть повреждена химическими веществами, такими как хлор, поэтому рекомендуется заранее установить угольный фильтр.
- Неэффективен для удаления бактерий, которые могут попасть на лицо.
- Не смягчает воду. Вода остается такой же жесткой, что просто предотвращает накопление кальция и магния на трубах и нагревательных элементах.
- Внутренний материал необходимо заменять примерно каждые 3 года (в зависимости от качества воды), и это стоит довольно дорого.
Источники:
Статья « О чистоте воды » - опубликована Институтом Дэвидсона.
Статья «Жесткая вода-мягкая вода » , опубликованная Рэйчел Идельман из Национального центра химических исследований Института науки Вейцмана.
Отличная статья о тестировании