Odsalanie wody: metody i ustawienia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Naukowcy wierzą, że ludzkość doszła do okresu, w którym konflikty wybuchną o słodką wodę. Jest tylko jeden sposób na rozwiązanie tego problemu - znalezienie najlepszej metody odsalania wody.

Co to jest odsalanie wody

Każda ciecz w swoim składzie ma określoną proporcję soli, mikroorganizmów, minerałów. Oczyszczanie wody naturalnej lub kranowej usuwa z niej szkodliwe substancje. Czasami jednak zawiera dużą ilość soli, przez co nie nadaje się do spożycia.

Demineralizacja wody to zmniejszenie stężenia rozpuszczonych w niej soli. Zabieg może być całkowity, gdy płyn pozbawiony jest jakiejkolwiek zawartości soli, lub częściowy, gdy zostaje w nim określona ilość soli.

Metody

Całkowite odsalanie odbywa się w następujący sposób:

• Destylacji, metoda termiczna.
• Metoda wymiany jonów.
• Metoda elektrodializy.
• Odwrócona osmoza membranowa.

Częściowe usunięcie soli uzyskuje się za pomocą następujących metod:

• Limonka.
• Zmiękczanie barytu.
• H-kationizacja.
• Zamrażanie.

Metody odsalaniawoda wymaga zarówno kosztów finansowych, jak i energii. Wybór metody oczyszczania zależy od stopnia zawartości soli w cieczy wyjściowej, wydajności instalacji, kosztów elementów procesu (ciepło, energia elektryczna, odczynniki). Każda z metod ma swoje zalety, wady i odbywa się przy pomocy środków technicznych.

Częściowe odsalanie

Pozbawiona wszelkich zanieczyszczeń woda jest wykorzystywana w wielu procesach przemysłowych i jest potrzebna do wewnętrznego spożycia przez bardzo ograniczoną liczbę osób. Potrzeby domowe wymagają do pewnego stopnia demineralizacji wody. Najczęściej zmiękczanie cieczy następuje przez kationizację.

W tym procesie twarde sole są zastępowane kationami wodoru, które z kolei reagują niszcząc jony wodorowęglanowe. Produkty tworzą związek, który jest wydalany w postaci gazu. Stopień oczyszczenia jest szacowany na podstawie ilości usuniętego węglanu wapnia.

Destylacji wody

Odsalanie wody metodą destylacji jest obecnie najstarszą i najpowszechniejszą metodą. Zaletą jest jego powszechna dostępność, a wadą wysoki koszt procesu. Destylatory służą do pozyskiwania wody bez zanieczyszczeń. Jest kilka rodzajów parowników, których różnica polega na konstrukcji, rodzaju wykorzystywanej energii. Najczęściej spotykane są urządzenia parowe i elektryczne, które są drogie i zużywają dużo energii.

Urządzenie to kocioł (lub kilka kotłów)niskie ciśnienie, w którym ciecz zamienia się w parę i oddziela koncentrat soli. Aby woda została maksymalnie oczyszczona, w aparacie osiąga się temperaturę wolnego wrzenia. W tym trybie ciężkie zanieczyszczenia nie dostają się do destylatu kondensacyjnego. Jedną z opcji obniżenia kosztów jest zwiększenie liczby etapów, ale ta instalacja wiąże się z dużą inwestycją początkową.

Sprzęt do destylacji, oprócz tego, że zużywa dużo energii, ma imponujący koszt wszystkich części. Drogie rury, kształtki, wymienniki ciepła, parowniki wykonane z kwarcu lub platyny mogą zapewnić wysoki stopień czystości. Inne materiały nie są odpowiednie.

Metoda elektrochemiczna

Istotą metody jest przepuszczanie wody przez pole elektryczne, podczas gdy jony soli są przenoszone - kationy są rozprowadzane w kierunku katody, a aniony - w kierunku anody. System posiada trzy przedziały, które są uformowane z membran katodowych i anodowych. Środkowa komora zawiera wodę przygotowaną do odsalania.

Stały prąd elektryczny przepływa przez strumień, za pomocą którego sole są sortowane na membrany katody i anody. Metoda jest bardzo kosztowna pod względem kosztów sprzętu i kosztów energii elektrycznej, dlatego nie była powszechnie stosowana.

Wymiana jonowa

Najbardziej niezawodnym sposobem odsalania wody jest metoda wymiany jonowej. Wytrącanie zanieczyszczeń w ten sposóbpozwala w krótkim czasie uzyskać czystszy płyn, co jest ważne przy odsalaniu przemysłowym. Metoda ta jest najbardziej opłacalna i daje najlepszy efekt czyszczenia.

Metoda polega na usunięciu kationów i anionów soli z cieczy, w wyniku oczyszczania można osiągnąć różne stopnie demineralizacji, aż do całkowitego usunięcia środków solnych. Odsalanie wody na drodze wymiany jonowej odbywa się przy udziale wymieniaczy jonowych, które są nierozpuszczalnymi w wodzie polimerami zawierającymi ruchomy jon. W wytworzonych warunkach przygotowany polimer wchodzi w reakcję wymiany z jonami soli o tym samym znaku. Wymieniacze jonowe umieszczone w środowisku wodnym pęcznieją, zwiększając swoje rozmiary 1,5-2 razy.

W miarę upływu czasu wymieniacze jonowe gromadzą sole rozpuszczone w wodzie i stają się gęstsze. Nasycone wymieniacze jonowe są regenerowane, po czym są czyszczone. Produkty otrzymywane z nasyconych wymieniaczy jonowych nazywane są „eluatami”, zawierają roztwory soli i zasad. Niektóre z nich są cennymi substancjami, dlatego są usuwane jako cenne składniki.

Odwrócona osmoza

Postęp techniczny i początek niedoboru świeżej wody dają początek nowym technologiom odsalania i odsalania. Metoda leczenia odwróconej osmozy staje się popularną metodą, której niezawodność gwarantuje rozwój technologii membranowych. Zainteresowanie przemysłu spowodowane jest stosunkowo niskimi kosztami energii. Większość urządzeń tej zasady jest wykorzystywana do oczyszczania wody rzecznej, gdzie wielokrotnie udowodniono ich skuteczność.

ZaDo użytku domowego instalacje odsalania wody oparte na zasadzie odwróconej osmozy są odpowiednie zarówno pod względem energochłonności, jak i jakości otrzymywanego produktu. Zasada odwróconej osmozy polega na przejściu wody pod ciśnieniem przez membranę nieprzepuszczalną dla rozpuszczonych soli i innych zanieczyszczeń. Proces odsalania wody zapewniają syntetyczne półprzepuszczalne membrany, które nie są w stanie zatrzymać niektórych gazów rozpuszczonych w wodzie (chlor, dwutlenek węgla itp.).

Metoda odwróconej osmozy oczyszcza wodę z wszelkich zanieczyszczeń, następuje całkowita demineralizacja, co jest szkodliwe dla ludzkiego organizmu. W większości przypadków laik musi wybierać między wodą z kranu lub uzdatnioną jakimś filtrem. Mniejszym złem jest woda pozbawiona wszelkich naturalnych składników.

Dziś w niektórych krajach istnieją już zakłady do produkcji wody pitnej, w których do odsalania stosowana jest metoda odwróconej osmozy, a rozpuszczone gazy są z niej usuwane w ramach dodatkowego oczyszczania końcowego. Aby nadać jej normalny stan zbliżony do naturalnego, przedsiębiorstwa dodają do oczyszczonej wody niezbędne sole w zweryfikowanym stężeniu.

Wady i zalety podstawowych metod

Każda z metod odsalania wody ma zarówno pozytywne, jak i negatywne cechy. Po szczegółowym ich rozważeniu możesz zrozumieć, któremu preferować:

• Wymiana jonowa pomaga uzyskać najczystszą wodę, system jest niezawodny i nie reaguje na stopień mineralizacjiźródło cieczy, wymaga niewielkich kosztów sprzętu. Proces odsalania odbywa się przy minimalnych stratach zużycia wody. Wady metody obejmują szybkie zanieczyszczenie środowiska szkodliwymi chemikaliami, wysoki koszt samych odczynników, system szybko ulega zanieczyszczeniu i wymaga częstej wymiany filtrów. Utylizacja odpadów i części filtra jest trudna.
• Destylacji. Instalacje odsalania wody oparte na metodzie termicznej są użytkowane bez użycia środków chemicznych, wykazują dobrą jakość powstałej cieczy, a ciepło wytworzone podczas pracy można wykorzystać na inne potrzeby. Cechą charakterystyczną tej metody jest możliwość eliminacji gazów rozpuszczonych w wodzie. Wady metody to: wysokie koszty energii, konieczność uzdatniania wody, koszt utrzymania instalacji (czyszczenie wszystkich części), wysoki koszt sprzętu.
• Instalacje membranowe wyróżniają się bezpretensjonalnością do początkowego stanu wody, proces nie wymaga odczynników chemicznych i jest łatwy w utrzymaniu. Negatywne cechy to: przygotowanie wody do procesu uzdatniania, duża ilość wody zapewniająca pracę aparatu, wysoki pobór mocy, co wpływa na koszt produktu końcowego.

Odsalanie w domu

Filtracja wody to najtańszy sposób oczyszczania końcowego. Istnieją dwa popularne sposoby na odsalanie płynów morskich w domu:

• Umieść pojemnik z wodą w zamrażarce i pozostaw do całkowitego zamrożenia. Sól z częściąpłyn nie zamarznie, lód powinien się roztopić i można go natychmiast użyć. W celu dodatkowego oczyszczenia warto przepuścić stopioną wodę przez dowolny filtr domowy. Metoda nazywa się zimną destylacją.
• Parowanie. Biorą dwa pojemniki różnej wielkości, do większego wlewają wodę morską/słoną, mniejszy zostawiają pusty i umieszczają w dużej misce. Całą konstrukcję można postawić na piecu w celu rozgrzania lub pozostawić na słońcu, po zamknięciu pokrywy. Konieczne jest powolne zagotowanie słonej wody. Pary pozbawione soli gromadzą się w pustym pojemniku. Proces parowania na słońcu będzie przebiegał znacznie wolniej. Dzięki tej metodzie uzyskuje się raczej niewielką ilość wody pitnej.

Odsalanie i odsalanie wody metodami rzemieślniczymi jest możliwe, ale nieskuteczne. Najlepszą opcją byłby zakup domowego urządzenia czyszczącego.

Instalacje domowe

Na potrzeby domowe najczęściej potrzebne są systemy oczyszczania wody. Filtrację wody można przeprowadzić na kilka sposobów:

• Najłatwiejszy i najtańszy jest dzbanek z wymiennymi filtrami.
• Dysza z filtrem na kranie.
• Biurkowe filtry do wody.
• Wbudowane systemy oczyszczające płyny w zależności od lokalizacji (tylko w kuchni, na wejściu wody do domu, wielostopniowe filtry do oczyszczania wody ze studni artezyjskiej itp.).

Żaden z domowych systemów nie jest w stanie całkowicie wyeliminować soli z płynu, ale może zmiękczać twardą wodę. W tymW takim przypadku musisz wiedzieć, jakimi pierwiastkami jest nasycony, aby wybrać system, wkłady wodne, filtry lub odczynniki. Proces odsalania wymaga dużych jednostek, dużej powierzchni instalacyjnej, dużych inwestycji finansowych oraz dostępności konserwacji systemu, która nie jest dostępna dla szerokiego grona odbiorców.

Rodzaje sprzątania w gospodarstwie domowym

Dziś szeroko stosowane są następujące rodzaje uzdatniania wody:

• Filtracja węgla. Urządzenie to pojemnik wypełniony węglem drzewnym, aktywowanym lub węglem. Woda przechodząca przez taki filtr jest oczyszczana z chloru, pierwiastków oleistych, pestycydów, mikroorganizmów, bakterii itp. Filtr jest niedrogi, trwały i łatwy w użyciu.
• Dokładne czyszczenie. Ten typ filtrów dzieli się na dwa typy - jednofunkcyjne i wielofunkcyjne. Każdy wybór wymaga konserwacji - ciągła wymiana wkładów wodnych, wymiana armatury itp.
• Szorstkie czyszczenie. Wyeliminuj duże cząstki brudu (piasek, rdza, osad itp.).
• Dokładne czyszczenie. Ten typ filtra obejmuje systemy odwróconej osmozy, filtry wielostopniowe itp.

W większości regionów Rosji wymagane jest tylko dodatkowe oczyszczanie wody, ponieważ w kraju są wystarczające zasoby wody. Jedynym regionem, w którym może brakować słodkiej wody, jest Krym, który może wymagać instalacji przemysłowych do odsalania wody morskiej. Wszystkie urządzenia do realizacji procesów posiadają patent. Odsalanie i odsalanie wody należy przeprowadzać metodami naukowymi z obowiązkowym badaniem wyników w warunkach laboratoryjnych.