Desalinizacija vode: metode i postavke

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Znanstvenici vjeruju da je čovječanstvo došlo u razdoblje kada će se sukobi rasplamsati zbog slatke vode. Postoji samo jedan način za rješavanje ovog problema - pronaći najbolju metodu desalinizacije vode.

Što je desalinizacija vode

Svaka tekućina u svom sastavu ima određeni udio soli, mikroorganizama, minerala. Pročišćavanjem prirodne ili vode iz slavine iz nje se uklanjaju štetne tvari. Ali ponekad sadrži veliku količinu soli, što ga čini neprikladnim za konzumaciju.

Demineralizacija vode je smanjenje koncentracije soli otopljenih u njoj. Postupak može biti totalan, kada je tekućina lišena bilo kakvog sadržaja soli, ili djelomična, kada u njoj ostane određena količina soli.

Metode

Potpuna desalinizacija se provodi na sljedeće načine:

• Destilacija, termalna metoda.
• Metoda ionske izmjene.
• Metoda elektrodijalize.
• Membranska reverzna osmoza.

Djelomično uklanjanje soli postiže se sljedećim metodama:

• limeta.
• Omekšavanje barita.
• H-kationizacija.
• Zamrzavanje.

Metode desalinizacijevoda zahtijeva i financijske i energetske troškove. Izbor metode obrade ovisi o stupnju sadržaja soli u početnoj tekućini, produktivnosti instalacije, troškovima komponenti procesa (toplina, električna energija, reagensi). Svaka od metoda ima svoje prednosti, nedostatke i događa se uz pomoć tehničkih sredstava.

Djelomična desalinizacija

Lišena svih nečistoća, voda se koristi u mnogim industrijskim procesima i potrebna je za internu potrošnju vrlo ograničenom broju ljudi. Domaće potrebe zahtijevaju u određenoj mjeri demineralizaciju vode. Najčešće se omekšavanje tekućine događa kationizacijom.

U tom procesu, tvrde soli se zamjenjuju vodikovim kationima, koji zauzvrat reagiraju uništavajući bikarbonatne ione. Proizvodi tvore spoj koji se izlučuje kao plin. Stupanj pročišćavanja procjenjuje se količinom uklonjenog kalcijevog karbonata.

Destilacija vode

Desalinizacija vode metodom destilacije najstarija je i najčešća metoda danas. Prednost je njegova univerzalna dostupnost, a nedostatak je visoka cijena procesa. Za dobivanje vode bez nečistoća koriste se destilatori. Oni su nekoliko vrsta isparivača, razlika između kojih leži u dizajnu, vrsti energije koja se koristi. Najčešći su parni i električni uređaji, koji su skupi i troše puno energije.

Aparat je bojler (ili više kotlova)niskog tlaka, gdje se tekućina pretvara u paru i odvaja koncentrat soli. Kako bi se voda maksimalno pročistila, u aparatu se postiže temperatura sporog ključanja. U ovom načinu rada teške nečistoće ne ulaze u kondenzacijski destilat. Jedna od opcija za smanjenje troškova je povećanje broja faza, ali ova instalacija podrazumijeva velika početna ulaganja.

Oprema za destilaciju, osim što troši puno energije, ima impresivnu cijenu svih dijelova. Skupe cijevi, spojni elementi, izmjenjivači topline, isparivači od kvarca ili platine mogu pružiti visok stupanj čistoće. Ostali materijali nisu prikladni.

Elektrokemijska metoda

Suština metode je propuštanje vode kroz električno polje, pri čemu se ioni soli prenose - kationi se distribuiraju prema katodi, a anioni - prema anodi. Sustav ima tri odjeljka koji se formiraju pomoću katodne i anodne dijafragme. Srednji pretinac sadrži vodu pripremljenu za desalinizaciju.

Kroz struju prolazi konstantna električna struja uz pomoć koje se soli razvrstavaju u katodnu i anodnu dijafragmu. Metoda je vrlo skupa u smislu troškova opreme i električne energije, te stoga nije bila široko korištena.

Ionska izmjena

Najpouzdaniji način za postizanje desalinizacije vode je metoda ionske izmjene. Taloženje nečistoća na ovaj načinomogućuje dobivanje čistije tekućine u kratkom vremenu, što je važno za industrijsku desalinizaciju. Metoda je najisplativija i daje najbolji rezultat čišćenja.

Metoda se temelji na uklanjanju kationa i aniona soli iz tekućine, a kao rezultat pročišćavanja mogu se postići različiti stupnjevi demineralizacije, sve do potpunog uklanjanja agensa soli. Desalinizacija vode ionskom izmjenom događa se uz sudjelovanje ionskih izmjenjivača, koji su u vodi netopivi polimeri koji sadrže mobilni ion. U stvorenim uvjetima, pripremljeni polimer ulazi u reakciju izmjene s ionima soli istog predznaka. Ionski izmjenjivači smješteni u vodeni medij bubre, povećavajući veličinu za 1,5-2 puta.

Kako vrijeme prolazi, ionski izmjenjivači skupljaju soli otopljene u vodi i postaju gušće. Zasićeni ionski izmjenjivači se regeneriraju, nakon čega se čiste. Proizvodi dobiveni iz zasićenih ionskih izmjenjivača nazivaju se "eluati", oni uključuju otopine soli i lužina. Neki od njih su vrijedne tvari pa se zbrinjavaju kao vrijedne komponente.

reverzna osmoza

Tehnički napredak i početak nestašice slatke vode dovode do novih tehnologija za desalinizaciju i desalinizaciju. Metoda tretmana reverznom osmozom postaje popularna metoda, čija je pouzdanost zajamčena razvojem membranskih tehnologija. Industrijski interes uzrokovan je relativno niskim troškovima energije. Većina uređaja ovog principa koristi se za naknadnu obradu riječne vode, gdje je njihova učinkovitost više puta dokazana.

ZaZa kućnu upotrebu, postrojenja za desalinizaciju vode temeljena na principu reverzne osmoze prikladna su kako po potrošnji energije tako i po kvaliteti dobivenog proizvoda. Princip reverzne osmoze temelji se na prolasku vode pod pritiskom kroz membranu koja je nepropusna za otopljene soli i druge nečistoće. Proces desalinizacije vode osiguravaju sintetičke polupropusne membrane koje ne mogu zadržati neke plinove otopljene u vodi (klor, ugljični dioksid, itd.).

Metoda reverzne osmoze pročišćava vodu od svih nečistoća, dolazi do potpune demineralizacije koja je štetna za ljudski organizam. U većini slučajeva laik mora birati između vode iz slavine ili tretirane nekakvim filterom. Manje zlo je voda, lišena svih prirodnih sastojaka.

Danas u nekim zemljama već postoje pogoni za proizvodnju pitke vode, gdje se za desalinizaciju koristi metoda reverzne osmoze, a iz nje se kao dodatni naknadni tretman uklanjaju otopljeni plinovi. Kako bi dobila normalno stanje blisko prirodnom, poduzeća dodaju potrebne soli u provjerenoj koncentraciji u pročišćenu vodu.

Prednosti i nedostaci osnovnih metoda

Svaka od metoda desalinizacije vode ima pozitivne i negativne kvalitete. Nakon što ih detaljno razmotrite, možete razumjeti kojem dati prednost:

• Ionska izmjena pomaže u dobivanju najčišće vode, sustav je pouzdan i ne reagira na stupanj mineralizacijeizvorna tekućina, zahtijeva male troškove opreme. Proces desalinizacije odvija se uz minimalan gubitak potrošnje vode. Nedostaci metode uključuju brzo onečišćenje okoliša štetnim kemikalijama, visoku cijenu samih reagensa, sustav se brzo kontaminira i zahtijeva čestu zamjenu filtara. Odlaganje otpada i dijelova filtera je teško.
• Destilacija. Postrojenja za desalinizaciju vode temeljena na toplinskoj metodi koriste se bez upotrebe kemikalija, pokazuju dobru kvalitetu dobivene tekućine, a toplina koja nastaje tijekom rada može se koristiti za druge potrebe. Posebnost ove metode je sposobnost uklanjanja plinova otopljenih u vodi. Nedostaci metode uključuju: visoke troškove energije, potrebu za pročišćavanjem vode, troškove održavanja instalacije (čišćenje svih dijelova), visoku cijenu opreme.
• Membranske instalacije odlikuju se nepretencioznošću prema početnom stanju vode, proces ne zahtijeva kemijske reagense i lako se održava. Negativne osobine su: priprema vode za proces obrade, velika količina vode koja osigurava rad aparata, velika potrošnja energije, što utječe na cijenu konačnog proizvoda.

Oslađivanje kod kuće

Filtriranje vode je najpovoljniji način naknadnog tretmana. Postoje dva uobičajena načina za odslađivanje bušotine ili morske tekućine kod kuće:

• Stavite posudu s vodom u zamrzivač i ostavite dok se potpuno ne zamrzne. Posolite s dijelomtekućina se neće smrznuti, led treba otopiti i može se odmah koristiti. Za dodatno pročišćavanje, vrijedi proći otopljenu vodu kroz bilo koji kućni filter. Metoda se zove hladna destilacija.
• Isparavanje. Uzimaju dvije posude različitih veličina, u veću sipaju morsku/slanu vodu, manju ostave praznu i stavljaju u veliku zdjelu. Cijela konstrukcija se može staviti na štednjak radi grijanja ili ostaviti na suncu, nakon što zatvorite poklopac. Potrebno je postići polagano vrenje slane vode. Pare bez soli će se koncentrirati u praznom spremniku. Proces isparavanja na suncu će se odvijati mnogo sporije. Ovom metodom dobiva se prilično mala količina pitke vode.

Desalinizacija i desalinizacija vode ručnim metodama je moguća, ali neučinkovita. Najbolja opcija bila bi kupnja jedinice za čišćenje u domaćinstvu.

Kućne instalacije

Za kućne potrebe najčešće su potrebni sustavi za naknadnu obradu vode. Filtriranje vode može se izvesti na nekoliko načina:

• Najjednostavniji i najpristupačniji je vrč sa zamjenjivim filterima.
• Mlaznica s filterom na slavini.
• Stolni filteri za vodu.
• Ugrađeni sustavi koji pročišćavaju tekućine ovisno o lokaciji (samo u kuhinji, na ulazu dovoda vode u kuću, višestupanjski filteri za pročišćavanje vode iz arteškog bunara, itd.).

Nijedan od kućanskih sustava ne može u potpunosti eliminirati soli iz tekućine, ali može omekšati tvrdu vodu. U tomeU slučaju, morate znati kojim elementima je zasićen kako biste odabrali sustav, spremnike za vodu, filtere ili reagense. Proces desalinizacije zahtijeva velike jedinice, veliko instalacijsko područje, velika financijska ulaganja i dostupnost održavanja sustava, što nije dostupno širokom krugu potrošača.

Vrste čišćenja u kućanstvu

Danas se široko koriste sljedeće vrste tretmana vode:

• Filtriranje ugljena. Uređaj je posuda napunjena drvenim ugljenom, aktivnim ili ugljenom. Voda koja prolazi kroz takav filter pročišćava se od klora, uljnih elemenata, pesticida, mikroorganizama, bakterija itd. Filter je pristupačan, izdržljiv i jednostavan za korištenje.
• Fino čišćenje. Ova vrsta filtara podijeljena je u dvije vrste - jednofunkcionalne i višenamjenske. Svaki odabir zahtijeva održavanje - stalnu promjenu spremnika za vodu, zamjenu armatura, itd.
• Grubo čišćenje. Uklonite velike čestice prljavštine (pijesak, hrđa, sediment, itd.).
• Dubinsko čišćenje. Ova vrsta filtera uključuje sustave reverzne osmoze, višestupanjske filtere, itd.

U većini regija Rusije potrebno je samo dodatno pročišćavanje vode, budući da u zemlji ima dovoljno vodnih resursa. Jedina regija u kojoj može postojati nedostatak slatke vode je Krim, koji može zahtijevati industrijske instalacije za desalinizaciju morske vode. Svi uređaji za provođenje procesa imaju patent. Desalinizaciju i desalinizaciju vode treba provoditi znanstveno utemeljenim metodama uz obavezno ispitivanje rezultata u laboratorijskim uvjetima.