Обессоливание вады: метады і ўстаноўкі

Навукоўцы лічаць, што чалавецтва прыйшло да перыяду, калі за прэсную ваду будуць ўспыхваць канфлікты. Вырашыць гэтую праблему можна толькі адным спосабам - знайсці аптымальны метад обессоливания вады.

Што такое обессоливание вады

Любая вадкасць у сваім складзе мае пэўную долю соляў, мікраарганізмаў, мінералаў. Ачышчэнне прыроднай або вадаправоднай вады выводзіць з яе шкодныя рэчывы. Але часам яна ў складзе мае вялікую колькасць соляў, якія робяць яе непрыдатнай для ўжывання.

Обессоливание вады - гэта зніжэнне канцэнтрацыі раствораных у ёй соляў. Працэдура можа насіць татальны характар, калі вадкасць пазбаўляецца любога салянага зместу або частковы, калі ў ёй застаецца зададзенае колькасць солі.

метады

Поўнае обессоливание праводзіцца наступнымі спосабамі:

• Дыстыляцыя, тэрмічны спосаб.
• Метадам іённага абмену.
• Метадам электродиализа.
• Мембранных зваротны осмос.

Частковае выдаленне солі дасягаецца пры ўжыванні такіх спосабаў:

• Вапнаванне.
• Барытавай памякчэння.
• Н-катионирование.
• Вымарожванне.

Метады обессоливания вады патрабуюць выдаткаў як фінансавых, так і энергетычных. Выбар спосабу апрацоўкі залежыць ад ступені ўтрымання солі ў першапачатковай вадкасці, прадукцыйнасці ўстаноўкі, выдаткаў на складнікі працэсу (цяпло, электраэнергія, рэагенты). Кожны з метадаў мае свае перавагі, недахопы і адбываецца пры дапамозе тэхнічных сродкаў.

частковае обессоливание

Пазбаўленая ўсіх прымешак вада ўжываецца ў многіх вытворчых працэсах і неабходная для ўнутранага ўжывання вельмі абмежаванаму ліку людзей. Для бытавых патрэб патрабуецца демінералізація вады да пэўнай ступені. Часцей за ўсё адбываецца памякчэння вадкасці метадам катионирования.

У працэсе адбываецца замена жорсткіх соляў на катыёны вадароду, якія, у сваю чаргу, уступаючы ў рэакцыю, руйнуюць бикарбонатные іёны. Прадукты ўтвараюць злучэнне, якое выводзіцца ў выглядзе газу. Ступень ачысткі ацэньваецца па колькасці выведзенага карбанату кальцыя.

дыстыляцыя вады

Обессоливание вады з дапамогай метаду дыстыляцыі - самы стары і распаўсюджаны на сённяшні дзень спосаб. Плюсам з'яўляецца яго усеагульная даступнасць, а мінусам - дарагоўля працэсу. Для атрымання вады без прымешак выкарыстоўваюць дыстылятара. Яны ўяўляюць сабой выпарнікі некалькіх тыпаў, розніца паміж якімі складаецца ў канструкцыі, выглядзе выкарыстоўванай энергіі. Найбольш распаўсюджаныя - паравыя і электрычныя апараты, адрозныя дарагоўляй і вялікім спажываннем энергарэсурсаў.

Апарат уяўляе сабой кацёл (або некалькі катлоў) нізкага ціску, дзе вадкасць ператвараецца ў пар і аддзяляе канцэнтрат соляў. Каб вада атрымала максімальную ачыстку, у апараце дасягаецца тэмпература павольнага кіпення. Пры такім рэжыме цяжкія прымешкі не трапляюць у кандэнсуецца дыстылят. Адным з варыянтаў памяншэння кошту з'яўляецца павелічэнне колькасці прыступак, але такая ўстаноўка цягне буйныя першапачатковыя інвестыцыі.

Абсталяванне для дыстыляцыі акрамя спажывання вялікай колькасці энергіі валодае вялікай коштам ўсіх частак. Забяспечыць высокую ступень чысціні могуць дарагія трубы, арматура, цеплаабменнікі, выпарнікі, зробленыя з кварца або плаціны. Іншыя матэрыялы непрыдатныя.

электрахімічны метад

Сутнасць метаду заключаецца ў пропуску вады праз электрычнае поле, пры гэтым адбываецца перанос іёнаў соляў - катыёны размяркоўваюцца ў бок катода, а аніёны - да анода. Сістэма мае тры адсека, якія ўтвараюцца пры дапамозе катоднай і аноднай дыяфрагмаў. У сярэдзіне адсеку знаходзіцца вада, падрыхтаваная да обессоливанию.

Праз паток прапускаюць пастаянны электрычны ток, пры дапамозе якога адбываецца сартаванне соляў на катодную і анодны дыяфрагмы. Метад з'яўляецца вельмі дарагім па выдатках на абсталяванне і выдаткаў на электраэнергію, у сувязі з чым не атрымаў распаўсюджвання.

іённы абмен

Найбольш надзейны спосаб, якім дасягаецца обессоливание вады, - метад іённага абмену. Асаджвання прымешак такім спосабам дазваляе атрымаць больш чыстую вадкасць за кароткі тэрмін, што важна пры прамысловай обессоливании. Спосаб з'яўляецца найбольш эканамічна выгадным і дае лепшы вынік ачысткі.

Метад грунтуецца на выдаленні з вадкасці катыёнаў і аніёнаў соляў, у выніку ачысткі можна дасягнуць рознай ступені демінералізаціі, аж да поўнага выдалення солевых агентаў. Обессоливание вады іённым абменам адбываецца пры ўдзеле ионитов, якія ўяўляюць сабой нерастваральныя ў вадзе палімеры, якія змяшчаюць рухомы іён. Пры створаных умовах падрыхтаваны палімер ўступае ў рэакцыю абмену з іёнамі соляў таго ж знака. Змешчаныя ў водную сераду иониты брыняюць, павялічваючыся ў памеры ў 1,5-2 разы.

Па меры праходжання часу иониты збіраюць раствораныя ў вадзе солі і ўшчыльняюцца. Насычаныя иониты рэгенеруюць, пасля чаго праводзяць іх ачыстку. Прадукты, атрыманыя з насычаных ионитов, называюцца "элюаты", у іх склад уваходзяць растворы соляў і шчолачаў. Частка з іх з'яўляюцца каштоўнымі рэчывамі, таму іх ўтылізуюць як каштоўныя кампаненты.

зваротны осмос

Тэхнічны прагрэс і якая распачала назірацца недахоп прэснай вады нараджаюць новыя тэхналогіі апраснення і обессоливания. Папулярным спосабам становіцца метад апрацоўкі зваротны осмос, надзейнасць яму гарантуе развіццё мембранных тэхналогій. Прамысловы цікавасць выкліканы параўнальна нізкімі энергазатратамі. Большая частка апаратаў гэтага прынцыпу выкарыстоўваюцца для давычышчэння рачной вады, дзе іх эфектыўнасць шматкроць даказана.

Для бытавога выкарыстання ўстаноўкі для обессоливания вады, заснаваныя на прынцыпе зваротнага осмасу, прыдатныя як у плане энергазатрат, так і па якасці атрымоўванага прадукту. У аснове прынцыпу зваротнага осмасу ляжыць прапусканне вады пад ціскам праз мембрану, якая непранікальная для раствораных соляў і іншых прымешак. Працэс обессоливания вады забяспечваюць сінтэтычныя полупроницаемые мембраны, якія не могуць затрымаць некаторыя раствораныя ў вадзе газы (хлор, вуглекіслата і інш.).

Метад зваротнага осмасу чысціць ваду ад усіх прымешак, адбываецца поўная демінералізація, што шкодна для чалавечага арганізма. У большасці выпадкаў абывацелю даводзіцца выбіраць паміж вадаправоднай вадой або апрацаванай пры дапамозе якога-небудзь фільтра. Меншым злом з'яўляецца вада, пазбаўленая ўсіх прыродных кампанентаў.

На сённяшні дзень у некаторых краінах ужо існуюць заводы па вытворчасці пітной вады, дзе для обессоливания выкарыстоўваюць метад зваротнага осмасу, і ў якасці дадатковай давычышчэння з яе выводзяць раствораныя газы. Каб надаць ёй нармальны стан, набліжанага да натуральнага, на прадпрыемствах у вычышчаную ваду дадаюць неабходныя солі ў выверанай канцэнтрацыі.

Плюсы і мінусы асноўных метадаў

Кожны з метадаў обессоливания вады мае як станоўчыя, так і адмоўныя якасці. Разгледзеўшы іх падрабязна, можна зразумець, якому з іх аддаць перавагу:

• Іённы абмен дапамагае атрымаць найбольш чыстую ваду, сістэма надзейная і не рэагуе на ступень мінералізацыі зыходнай вадкасці, патрабуе невялікіх выдаткаў на абсталяванне. Працэс обессоливания адбываецца пры мінімальных стратах расходу вады. Да мінусаў метаду ставіцца імклівае забруджванне навакольнага асяроддзя шкоднымі хімікатамі, высокі кошт саміх рэагентаў, сістэма хутка забруджваецца і патрабуе частай замены фільтраў. Утылізацыя адходаў і фільтруюць частак спалучаная са складанасцямі.
• Дыстыляцыя. Ўстаноўкі для обессоливания вады, заснаваныя на тэрмічным метадзе, выкарыстоўваюцца без прымянення хімічных рэчываў, дэманструюць добрае якасць атрыманай вадкасці, якое выдаткоўваецца ў працэсе работы цяпло можна выкарыстоўваць для іншых патрэб. Адметнай рысай дадзенага спосабу з'яўляецца магчымасць ліквідацыі раствораных у вадзе газаў. Да мінусаў метаду адносяцца: вялікія энергазатраты, неабходнасць падрыхтоўкі вады, выдаткі на абслугоўванне ўстаноўкі (чыстка ўсіх частак), дарагоўля апаратуры.
• Мембранныя ўстаноўкі адрозніваюцца непераборлівасцю да зыходнага стану вады, для працэсу не патрабуюцца хімічныя рэагенты, простыя ў абслугоўванні. Адмоўнымі якасцямі з'яўляюцца: падрыхтоўка вады да працэсу апрацоўкі, вялікі аб'ём вады для забеспячэння работы апаратаў, вялікі расход электраэнергіі, што адбіваецца на кошце канчатковага прадукту.

Обессоливание ў хатніх умовах

Фільтраванне вады - самы даступны спосаб давычышчэння. Для обессоливания калодзежнай або марской вадкасці ў хатніх умовах ёсць два распаўсюджаных спосабу:

• Ёмістасць з вадой змясціць у маразільную камеру і пакінуць да няпоўнага замярзання. Соль з часткай вадкасці не замерзне, лёд варта падпаліць, і можна карыстацца адразу. Для дадатковай ачысткі варта прапусціць адталую ваду праз любы бытавой фільтр. Метад называецца халоднай дыстыляцыяй.
• Выпарванне. Бяруць дзве ёмістасці рознага памеру, у вялікую наліваюць марскую / салёную ваду, меншую пакідаюць пусты і змяшчаюць у вялікую посуд. Усю канструкцыю можна паставіць для награвання на пліту ці пакінуць на сонца, папярэдне зачыніўшы вечкам. Неабходна дамагчыся павольнага кіпення салёнай вады. Пары, пазбаўленыя солі, будуць канцэнтравацца ў пусты ёмістасці. Працэс выпарэння на сонца будзе працякаць значна больш павольна. Пры гэтым спосабе атрымліваецца даволі малы аб'ём пітной вады.

Апраснення і обессоливание вады саматужнымі спосабамі магчыма, але малавыніковымі. Лепшым варыянтам будзе набыццё бытавой ўстаноўкі для ачысткі.

бытавыя ўстаноўкі

Для бытавых патрэб часцей за ўсё неабходныя сістэмы для даачыстка вады. Фільтраванне вады можа праводзіцца некалькімі спосабамі:

• Самы просты і даступны - збан са зменнымі фільтрамі.
• Насадка з фільтрам на кран.
• Настольныя фільтры для вады.
• Ўбудоўваецца сістэмы, якія ажыццяўляюць ачыстку вадкасці ў залежнасці ад месца размяшчэння (толькі на кухні, у кропцы ўваходу падачы вады ў дом, шматступенны фільтры для ачысткі вады з артэзіянскай свідравіны і т. Д.).

Ні адна з бытавых сістэм не можа цалкам ліквідаваць солі з вадкасці, але змякчыць жорсткую ваду ў стане. У гэтым выпадку неабходна ведаць, якімі элементамі яна насычана, каб падабраць сістэму, картрыджы для вады, фільтры або рэагенты. Працэс обессоливания патрабуе габарытных апаратаў, вялікай плошчы для ўстаноўкі, буйных фінансавых інвестыцый і даступнасць абслугоўвання сістэмы, што недаступна для шырокага круга спажыўцоў.

Віды бытавой ачысткі

На сённяшні дзень паўсюдна выкарыстоўваюцца наступныя віды ачысткі вады:

• Вугальная фільтраванне. Прыбор ўяўляе сабой ёмістасць, напоўненую драўняным, актываваным або каменным вуглём. Вада, якая прайшла праз такі фільтр, чысціцца ад хлору, нефтесодержащих элементаў, пестыцыдаў, мікраарганізмаў, бактэрый і т. Д. Фільтр даступны па кошце, даўгавечны і просты ў эксплуатацыі.
• Тонкай ачысткі. Гэты від фільтраў дзеліцца на два віды - однофункциональные і шматфункцыянальныя. Пры любым выбары патрабуецца абслугоўванне - пастаянна мяняць картрыджы для вады, вырабляць замену арматуры і інш.
• Грубай ачысткі. Ліквідуюць буйныя часціцы забруджванняў (пясок, іржу, асадак і інш.).
• Глыбокай ачысткі. Да гэтага выгляду фільтраў ставяцца сістэмы з зваротны осмос, шматступенны фільтры і пр.

У большасці рэгіёнаў Расіі патрабуецца толькі дадатковая ачыстка вады, паколькі водных рэсурсаў у краіне дастаткова. Адзіны рэгіён, дзе можа назірацца недахоп прэснай вады, - гэта Крым, куды, магчыма, спатрэбяцца прамысловыя ўстаноўкі для апраснення марской вады. Усе апараты для правядзення працэсаў маюць патэнт. Апраснення і обессоливание вады павінна рабіцца на навукова абгрунтаваных метадах з абавязковым тэсціраваннем вынікаў у лабараторных умовах.