Как да си направим прясна вода от морето 2

Най-ценната част на морската вода е прясна вода. недостиг Freshwater се усеща все повече и повече, дори и в страни като САЩ, където положението не е лошо с годишните валежи. В много райони на Съединените щати за необходимостта от прясна вода за битови нужди, селското стопанство и промишлеността надхвърля наличното предлагане. В страни като Израел или Кувейт, където валежите е много ниска, доставката на прясна вода, не отговарят на нуждите в това, че; увеличи във връзка с модернизацията на ръста на икономиката и населението. В крайна сметка, цялото човечество ще бъде изправена пред необходимостта да се разгледа на океаните като източник на вода.

Има много методи за обезсоляване на вода, както и въз основа на който и да е от тези големи промишлени предприятия могат да бъдат построени. Проблемът е да се извърши обезсоляване с минимален разход на енергия и минималната цена на оборудването. Това изискване е важно, защото правителството, което има по-голяма степен се разчита на обезсолена вода трябва да издържат на икономическата конкуренция с други държави с по-богата и евтини източници на прясна вода. Такава малка страна като Кувейт, разположен на Персийския залив и почти няма естествени източници на прясна вода, може да си позволи да разчита на обезсолена вода, защото тя премахва големите приходи от петрола.

Обезсоляване чрез дестилация (дестилация)

Водата може да се отдели от разтворените соли чрез дестилация (дестилация). Този метод се основава на принципа, че водата е летлива субстанция, и соли са нелетливи вещества. принцип дестилация е съвсем проста, но неговата индустриална употреба е свързана с много проблеми. Например, както е изпаряването на прясна вода от съда, в който морската вода, солен разтвор става по-концентриран, и накрая солта се утаява. Това води до образуването на котлен камък, което от своя страна понижава топлопроводимост на стените на кръвоносните съдове, запушва тръби и т.н.

Той предлага решение на този проблем, в който дестилация на морска вода от него определено количество прясна вода трябва да се нулира, но вместо да се назначи нова партида от морска вода. Но това трябва да се прави внимателно, за да не загубят цялата сума на топлина, натрупана в топла морска вода, както и да не се налага допълнителна топлина новоназначен студена морска вода. Топлинните загуби, свързани с термично замърсяване на околната среда и нарастващите разходи на процеса. Трябва също да се отбележи, че ако дестилацията се провежда при атмосферно налягане, водата трябва да се нагрява до 100 ° С; по-ниска точка на кипене налягане на вода се намалява и следователно, дестилация изисква по-малко топлинна мощност.

Фиг. 3. схема процес многостепенен флаш дестилация обезсоляване на.

Един от най-успешните опити за заобикаляне на някои от тези трудности са довели до развитието на процеса на дестилация многоетапно флаш, която е показана схематично на фиг. 3. камера постъпва затопля морска вода, който се нарича с физиологичен разтвор. Солен разтвор се изпомпва под налягане през намотките на топлообменника в камера В и след това в камера С, и накрая, в камера D, и става по-висока температурата във всяка камера. Топлината се подава към соления разтвор от пара кондензиране на намотките на всеки топлообменник камера. Кондензираната пара с прясна вода се събира и се евакуира от инсталацията. камера E нагрява саламура се нагрява още повече пара, която преминава през намотките на топлообменника; двойки, използвани в тази камера, е свързан с голяма част от общия вход енергия в системата. В камера E горещ солен разтвор влиза камера D, при което се поддържа намалено налягане. Тъй като налягането се понижава в камерата, част от солената вода се изпарява и след кондензация, се превръща в прясна вода. За изпаряването на вода изисква енергия. Когато водата се изпарява от повърхността на тялото, тази повърхност се охлажда. По същия начин, оставащ след изпаряване на част от водата и се охлажда саламура. След това навлиза в камера С, когато налягането е все още по-ниска от камерата D. Тук, изпаряването още известно количество вода, а останалите саламура се охлажда. На всеки етап саламура става все по-концентрирана се охлажда. В последния етап част на луга, която сега съдържа около 7% от теглото на сол, се смесва с ново входящо морска вода. Друга част от саламурата се заустват в морето, за да се предотврати прекалено много увеличение на концентрацията на сол.

Фиг. 4 показва голяма промишлена инсталация за обезсоляване на морска вода метод на многоетапно флаш дестилация. Такава централа може да произвежда дневно около 9 милиона литра прясна вода. Ефективността на инсталация многостепенен флаш дестилацията на ограничена главно възникване на скала в системата за гореща луга обращение. Основните причини за образуването на котлен камък включват калциев карбонат и магнезиев хидроксид. За да се предотврати образуването им и по този начин направи възможно работа на системата при по-високи температури, се използват различни добавки. Въпреки това при високи температури има проблем с утаяване на калциев сулфат.

Фиг. 4. Устройство за обезсоляване на вода чрез многостепенен флаш дестилация. Тази настройка може да произвежда дневно около 9 милиона литра прясна вода (фирма "Аква-Kem" в Милуоки, САЩ). Рисуване от книгата на Т. Браун "Химия в центъра на науките", M, World 1983.

Основният разходите при прилагането всяко изпълнение на процеса на дестилация свързан с най-големите нужди в топлинна енергия. За типична инсталация на многостепенен флаш дестилация, разходите пара е приблизително 40% от стойността на прясна вода, произведени. В тази връзка, предложен е и много други методи за обезсоляване на вода, които не са свързани с необходимостта от изпаряване. В един метод, прясна вода от морска вода се отстранява чрез замразяване. В образуването на лед от морска вода, разтворени соли не попадат в него. Въпреки това, процесът на замразяване също изисква енергия. В момента се изпитва големи инсталации за обезсоляване, които използват принципа на замразяване.

Обезсоляване обратна осмоза

В обезсоляване чрез обратна осмоза прясна вода се отделя от разтворените соли с помощта на мембрана е пропусклива за вода, но непропускливи на сол. Това изисква наличието на селективно пропусклива мембрана само на вода, но задържане разтваря вещества. Ако такава мембрана се поставя в разтвор на натриев хлорид и прясна вода, тенденцията за изравняване на концентрацията от двете страни на мембраната ще доведе водата да проникне през мембраната в солен разтвор. Този процес може да бъде предотвратена чрез прилагане на налягане от солев разтвор. В достатъчно високо налягане, за проникването на вода през мембраната в престава саламура. Необходимата за да се предотврати изтичане на вода през мембраната в разтвора налягане, наречен осмотичното. Морската вода при нормално осмотично налягане от около 25 атм.

Ако се прилага за саламура да надвишава на осмотичното налягане, водата преминава през мембраната в обратна посока, с други думи, прясна вода ще бъде притиснат от соления разтвор през мембраната. Този процес се нарича обратна осмоза, е показано схематично на фиг. 5. морската или солената вода се изпомпва под високо налягане в камерата, стените на който са направени от полупропускливи мембрани. Когато водата преминава през мембрани локална концентрация на соли в стената на мембраната се увеличава, което води до увеличение на осмотичното налягане и намаляване на потока от прясна вода. За да се предотврати това, през камерата трябва да бъде непрекъснато се помпа морска вода. прясна вода поток през мембраната е пропорционална на приложеното налягане. Максималният натиск, който може да се прилага към мембраната, се определя от свои собствени характеристики. Когато налягането е твърде висока мембраната може да се разкъса, запушена примеси във водата или липсващи твърде много на разтворените соли.

Фиг. 5. Диаграма на процеса на обезсоляване чрез обратна осмоза. Налягането, генерирани от помпата за високо налягане надвишава осмотичното налягане на солена вода в сравнение с прясна вода на. С тази сладка вода прониква през полупропусклива мембрана. За да се предотврати натрупването на сол в близост до мембраната, помпата трябва винаги да се изпомпва през тръби солена вода. На практика, тръбата трябва да е с много малък диаметър, а оттам и на инсталацията трябва да произвежда много хиляди тръби.

В конвенционалните инсталации за обезсоляване чрез обратна осмоза тръба направена от порест материал, облицована отвътре с тънък филм от целулозен ацетат. целулоза ацетат (които са изработени от целофан и база фотографски филм) служи като полупропусклива мембрана. Инсталацията се състои от множество такива тръби са определени паралелно един с друг. скоростта на проникване на вода през мембраната е доста малък. Например, в обезсоляване на морска вода от кладенеца, съдържаща 0.5% от разтворени соли при налягане 50 атм дни е възможно да се получи около 700 литра прясна вода всеки квадратен метър от мембрана. Що се отнася до голяма повърхност трябва да бъде много тънки тръби, процеса на обратна осмоза все още не е използвана за производство на големи количества от прясна вода. Въпреки това, този процес изглежда обещаващ подобри, ако трябва да бъдат разработени на мембраната, особено за обезсоляване на солена вода от кладенеца. Тази вода е по-ниска концентрация на разтворени соли в сравнение с морска вода, което позволява обезсоляване на по-ниски налягания.