Desalinizarea apei: metode și instalații

Oamenii de știință cred că omenirea a ajuns într-o perioadă în care vor izbucni conflicte pentru apă proaspătă. Rezolvați această problemă numai într-un singur mod - pentru a găsi cea mai bună metodă de desalinizare a apei.

Ce este desalinizarea apei?

Orice lichid din compoziția sa are o anumită proporție de săruri, microorganisme, minerale. Purificarea culorii naturale sau apa de la robinet îndepărtează substanțele nocive din acesta. Dar uneori are un număr mare de săruri în compoziție, ceea ce îl face nepotrivit pentru consum.

Desalinizarea apei este o scădere a concentrației de săruri dizolvate în ea. Procedura poate fi totală în natură, atunci când lichidul este lipsit de orice conținut de sare sau parțial, când cantitatea prescrisă de sare rămâne în ea.

metode

Desalinizarea completă se efectuează în următoarele moduri:

• Distilare, metoda termică.
• Metoda schimbului de ioni.
• Metoda de electrodializă.
• Membrană cu osmoză inversă.

Îndepărtarea parțială a sării se realizează atunci când se utilizează astfel de metode:

• Liming.
• Barite de înmuiere.
• H schimb de cationi.
• Congelarea.

Metodele de desalinizare a apei necesită atât costuri financiare, cât și costuri energetice. Alegerea metodei de tratare depinde de gradul de conținut de sare din lichidul original, de capacitatea instalației, de costurile componentelor procesului (căldură, electricitate, reactivi). Fiecare dintre metode are propriile avantaje, dezavantaje și are loc cu ajutorul mijloacelor tehnice.

Desalinizarea parțială

Lipsit de toate impuritățile, apa este utilizată în multe procese de producție și este necesară pentru consumul intern de către un număr foarte limitat de persoane. Pentru nevoile domestice, este necesară o demineralizare a apei într-o anumită măsură. Cel mai adesea, lichidul este înmuiat prin metoda cationului.

În acest procedeu, sărurile tari sunt înlocuite cu cationi de hidrogen, care, la rândul lor, reacționează, distrug ionii bicarbonatului. Produsele formează un compus care este produs ca gaz. Gradul de purificare este estimat prin cantitatea de carbonat de calciu retrasă.

Distilarea apei

Desalinizarea apei folosind metoda de distilare este cea mai veche si cea mai comuna metoda de astazi. Plus este accesibilitatea sa universală, iar dezavantajul este costul ridicat al procesului. Pentru a produce apă fără impurități, se utilizează distilatorii. Ele sunt evaporatoare de mai multe tipuri, diferența dintre care este în proiectare, tipul de energie utilizat. Cele mai frecvente sunt aparatele de abur și electrice, caracterizate de costuri ridicate și consum mare de energie.

Dispozitivul este un cazan (sau mai multe cazane) cu presiune scăzută, unde lichidul se transformă în abur și separă concentratul de sare. Pentru ca apa să obțină o purificare maximă, în aparat este atins un punct de fierbere lent. În acest regim, impuritățile grele nu intră în distilatul condensabil. Una dintre opțiunile de reducere a costurilor este creșterea numărului de pași, însă o astfel de instalare implică o investiție inițială mare.

Echipamentul de distilare, pe lângă consumarea unor cantități mari de energie, are o valoare impresionantă pentru toate piesele. Puritatea ridicată poate fi asigurată de țevi, accesorii, schimbătoare de căldură, evaporatoare din cuarț sau platină. Alte materiale nu sunt potrivite.

Metoda electrochimică

Esența metodei este fluxul de apă printr-un câmp electric, cu transferul de ioni de sare - cationii sunt distribuiți pe partea catodului și anionii - către anod. Sistemul are trei compartimente, care sunt formate din diafragmele catodice și anodice. În compartimentul din mijloc există apă pregătită pentru desalinizare.

Un curent electric constant este trecut prin debit, prin intermediul căruia sărurile sunt sortate în diafragmele catodice și anodice. Metoda este foarte costisitoare în ceea ce privește costurile echipamentelor și costurile cu energia electrică, motiv pentru care nu a fost distribuită.

Schimbul de ioni

Metoda cea mai fiabilă prin care se realizează desalinizarea apei este metoda de schimb ionic. Sedimentarea impurităților în acest fel face posibilă obținerea unui lichid curat într-un timp scurt, care este important în desalinizarea industrială. Metoda este cea mai economică și oferă cel mai bun rezultat de curățare.

Metoda se bazează pe îndepărtarea cationilor și a anionilor de săruri din lichid, ca rezultat al purificării, este posibil să se obțină un grad diferit de demineralizare, până la îndepărtarea completă a agenților sărurilor. Desalinizarea apei prin schimb de ioni are loc cu participarea schimbătorilor de ioni, care sunt polimeri insolubili în apă care conțin un ion mobil. În condițiile create, polimerul preparat reacționează cu ionii de săruri ale aceluiași semn. Schimbătorii de ioni plasați în mediu apos se umflă, crescând cu un factor de 1,5-2.

Odată cu trecerea timpului, schimbătorii de ioni colectează sărurile dizolvate în apă și compactă. S-au regenerat schimbătorii de ioni saturați, după care s-au purificat. Produsele derivate din schimbătoare de ioni saturați se numesc "eluate" și conțin soluții de săruri și alcalii. Unele dintre ele sunt substanțe valoroase, prin urmare ele sunt eliminate ca și componente valoroase.

Osmoza inversă

Progresul tehnic și lipsa de apă dulce care a început să se dezvolte dau naștere la noi tehnologii de desalinizare și desalinizare. O metodă populară este metoda de prelucrare a osmozelor inverse, fiabilitatea garantând dezvoltarea tehnologiilor membranare. Interesul industrial este cauzat de costurile relativ scăzute ale energiei. Majoritatea dispozitivelor acestui principiu sunt utilizate pentru post-tratarea apei râului, unde eficacitatea lor este dovedită în mod repetat.

Pentru uz casnic, instalațiile de desalinizare a apei se bazează pe principiu osmoza inversa, sunt adecvate atât în ​​ceea ce privește consumul de energie, cât și calitatea produsului obținut. Principiul osmozelor inverse se bazează pe transmiterea apei sub presiune printr-o membrană impermeabilă la sărurile dizolvate și alte impurități. Procesul de desalinizare a apei este asigurat de membranele semipermeabile sintetice care nu pot opri unele gaze dizolvate în apă (clor, dioxid de carbon, etc.).

Metoda de inversare osmoza purifică apa din toate impuritățile, există o demineralizare completă, care este dăunătoare corpului uman. În cele mai multe cazuri, persoana medie trebuie să aleagă între apă de la robinet sau tratată cu un filtru. Răul mai mic este apa, lipsită de toate componentele naturale.

Până în prezent, în unele țări, există deja instalații pentru producția de apă potabilă, unde pentru demineralizare se utilizează metoda osmoză inversă și, ca o continuare ulterioară, gazele dizolvate sunt eliminate din aceasta. Pentru a da o stare normală, apropiată de cea naturală, în plantele din apa purificată adăugați sărurile necesare în concentrația ajustată.

Pro și contra metodelor principale

Fiecare dintre metodele de desalinizare a apei are atât calități pozitive, cât și negative. După ce le-am analizat în detaliu, este posibil să înțelegem care dintre ele le dă preferință:

• Schimbul de ioni ajută la obținerea celei mai pure apă, sistemul este fiabil și nu reacționează la gradul de mineralizare a lichidului inițial, necesită o mică cheltuială pentru echipament. Procesul de desalinizare are loc cu pierderea minimă a debitului de apă. Minusurile metodei includ poluarea rapidă a mediului cu substanțe chimice nocive, costul ridicat al reactivilor înșiși, sistemul devine rapid murdar și necesită înlocuirea frecventă a filtrelor. Eliminarea deșeurilor și a pieselor de filtru este dificilă.
• Distilare. Instalațiile de desalinizare a apei pe baza metodei termice sunt utilizate fără utilizarea de substanțe chimice, demonstrează o bună calitate a lichidului recepționat, căldura eliberată în timpul funcționării poate fi utilizată pentru alte nevoi. O caracteristică distinctivă a acestei metode este posibilitatea de a elimina gazele dizolvate în apă. Minusurile metodei includ costuri mari de energie, nevoia de preparare a apei, costul întreținerii instalației (curățarea tuturor pieselor), costul ridicat al echipamentelor.
• Plantele cu membrane diferă în mod nemaipomenit față de starea inițială de apă, procesul nu necesită reactivi chimici, ușor de întreținut. Caracteristicile negative sunt: ​​pregătirea apei pentru procesare, un volum mare de apă pentru a asigura funcționarea dispozitivelor, un consum mare de energie electrică, care afectează costul produsului final.

Desalinizarea la domiciliu

Filtrarea apei este cea mai accesibilă metodă de post-tratament. Pentru desalinizarea bine sau a fluidului marin la domiciliu exista doua modalitati obisnuite:

• Rezervorul cu apă trebuie așezat în congelator și lăsat la îngheț incomplet. Sarea cu o parte din lichid nu îngheață, gheața trebuie topită și poate fi utilizată imediat. Pentru curățarea ulterioară, merită să treci apa topită prin orice filtru de uz casnic. Metoda se numește distilare la rece.
• Evaporarea. Luați două recipiente de diferite mărimi, într-o mare mare / apă sărată, una mai mică este lăsată goală și pusă într-un castron mare. Întreaga structură poate fi pusă la căldură pe o placă sau lăsată în soare, acoperită anterior cu un capac. Este necesar să se realizeze o fierbere lentă apă sărată. Vaporii lipsiți de sare se vor concentra într-un recipient gol. Procesul de evaporare la soare va fi mult mai lent. Prin această metodă se obține un volum destul de mic de apă potabilă.

Desalinizarea și desalinizarea apei prin metode artizanale este posibilă, dar nu fructuoasă. Cea mai bună opțiune ar fi achiziționarea unei mașini de curățat de uz casnic.

Instalatii de uz casnic

Pentru nevoile interne, cel mai adesea sunt necesare sisteme pentru purificarea suplimentară a apei. Filtrarea apei poate fi efectuată în mai multe moduri:

• Cea mai simplă și mai accesibilă este o cană cu filtre înlocuibile.
• Duza cu filtru de pe robinet.
• Filtre de masă pentru apă.
• Sisteme încorporate care purifică fluide în funcție de locație (numai în bucătărie, la punctul de intrare a apei în casă, filtre în mai multe etape pentru curățarea apei dintr-un puț artezian etc.).

Niciunul dintre sistemele de uz casnic nu poate elimina complet sărurile din lichid, dar poate înmuia apa dură în stare. În acest caz, este necesar să se știe cu ce elemente sunt saturate pentru a selecta un sistem, cartușe de apă, filtre sau reactivi. Procesul de demineralizare necesită nave spațiale, spațiu mare pentru instalare, investiții financiare mari și disponibilitate pentru întreținerea sistemului, care nu este disponibilă pentru o gamă largă de consumatori.

Tipuri de curățenie de uz casnic

Până în prezent, următoarele tipuri de tratare a apei sunt utilizate pe scară largă:

• Filtrarea cărbunelui. Dispozitivul este un recipient umplut cu lemn, activ sau cărbune dur. Apa trecut printr-un astfel de filtru este curățată de clor, elemente uleioase, pesticide, microorganisme, bacterii etc. Filtrul este accesibil, durabil și ușor de utilizat.
• Curățare fină. Acest tip de filtre este împărțit în două tipuri - una funcțională și multifuncțională. La orice alegere este necesară întreținerea - schimbarea constantă a cartușelor pentru apă, înlocuirea armăturii etc.
• Curățare grosieră. Eliminați particule mari de contaminanți (nisip, rugina, sedimente, etc.).
• Curățarea profundă. Acest tip de filtre includ sisteme cu osmoză inversă, filtre în mai multe etape etc.

În majoritatea regiunilor din Rusia, este necesară doar o purificare suplimentară a apei, deoarece există suficiente resurse de apă în țară. Singura regiune în care poate exista o lipsă de apă dulce este Crimeea, unde pot fi necesare instalații industriale de desalinizare a apei de mare. Toate dispozitivele de proces au un brevet. Desalinizarea și desalinizarea apei trebuie efectuate pe metode științifice bazate pe testarea obligatorie a rezultatelor în laborator.