Cum de a face apa proaspătă de la mare 2

Partea cea mai valoroasă a apei de mare este apa proaspătă. deficit de apă dulce se simte tot mai mult, chiar și în țări precum Statele Unite, în cazul în care situația nu este rea cu precipitațiile anuale. În multe zone din Statele Unite ale nevoii de apă proaspătă pentru uz casnic, agricultură și industrie depășește oferta disponibilă. În țări precum Israel sau Kuweit, în cazul în care precipitații este foarte scăzută, alimentarea cu apă proaspătă nu corespund nevoilor în ea că; crește în legătură cu modernizarea creșterii economiei și a populației. În final, toată omenirea se va confrunta cu necesitatea de a lua în considerare oceanele ca sursă de apă.

Există mai multe metode de desalinizare a apei, precum și pe baza oricăreia dintre aceste întreprinderi industriale mari pot fi construite. Problema este de a efectua desalinizare cu o cheltuială minimă de energie și costul minim al echipamentului. Această cerință este importantă, deoarece guvernul, care are într-o măsură mai mare să se bazeze pe apă desalinizată trebuie să reziste concurenței economice cu alte state, cu mai multe surse abundente și ieftine de apă proaspătă. O astfel de țară mică precum Kuweit, situată în Golful Persic și aproape nici surse naturale de apă dulce, își poate permite să depindă de apă desalinizată, deoarece elimină venituri mari de petrol.

Desalination prin distilare (distilare)

Apa poate fi separat de sărurile dizolvate prin distilare (distilare). Acest proces se bazează pe principiul că apa este o substanță volatilă și săruri sunt substanțe nevolatile. Principiul de distilare este destul de simplu, dar utilizarea sa industrială implică o mulțime de probleme. De exemplu, ca evaporarea apei proaspete din vasul în care apa de mare, soluție de sare devine mai concentrată, și în final sarea precipită. Aceasta conduce la formarea de scară, care la rândul său se degradează conductivitatea termică a pereților vaselor, saboți conducte, etc.

Aceasta sugerează o soluție la această problemă, în care distilarea apei de mare de la ea o anumită cantitate de apă proaspătă trebuie resetat, dar în loc să recruteze un nou lot de apă de mare. Dar acest lucru ar trebui să fie făcut cu atenție, astfel încât să nu-și piardă întreaga cantitate de căldură acumulată în apă de mare încălzită, și pentru a evita un surplus de caldura apa de mare rece nou recrutat. Pierderile de căldură asociate cu poluarea mediului termic și creșterea costurilor procesului. De asemenea, trebuie remarcat faptul că în cazul în care distilarea este efectuată la presiunea atmosferică, apa trebuie încălzită la 100 ° C; la un punct de fierbere de presiune mai scăzută a apei este redusă și, prin urmare, distilarea necesită mai puțin de intrare termică.

Fig. 3. Schema de proces cu detentă în mai multe etape de distilare desalinizare.

Una dintre cele mai de succes tentativelor de a ocoli unele dintre aceste dificultăți au condus la dezvoltarea unui proces de distilare rapidă cu mai multe etape, care este prezentată schematic în fig. 3. camera de lucru A intră apă de mare încălzită, care se numește saramură. Saramura este pompat sub presiune prin serpentinele schimbătorului de căldură în incinta B și apoi în camera C și, în final, în camera D, și devine mai mare temperatura în fiecare cameră. Căldura este furnizată la saramura din condensarea aburului pe bobine din fiecare cameră de schimbător de căldură. abur condensată cu apă proaspătă fiind colectat și evacuat din instalație. Camera E Saramura încălzită este încălzită cu abur chiar și mai mult, care este trecut prin bobinele schimbătorului de căldură; perechile utilizate în această celulă, aduce o mai mare parte din cantitatea totală de energie în sistem. Camera E Saramura fierbinte intră camera D, în care este menținut la presiune redusă. Deoarece presiunea este coborâtă în camera, o parte din saramura se evaporă și, după condensare, este transformată în apă dulce. Pentru evaporarea apei necesită energie. Când apa se evaporă din suprafața corpului, această suprafață este răcită. In mod similar, rămas după evaporarea unei porțiuni din apa se răcește, de asemenea, saramura. Apoi intră în camera de C, unde presiunea este mai mică decât camera D. Aici, evaporarea încă o anumită cantitate de apă, iar saramura rămas este răcit în continuare. La fiecare pas saramura devine din ce în ce mai concentrat este răcit. În ultima porțiune etapă de saramură, care acum conține circa 7% în greutate sare, se amestecă cu apa de mare nou primite. O altă parte a saramura este evacuată în mare, pentru a preveni prea mult creșterea concentrației de sare.

Fig. 4 prezintă o instalație industrială de mare pentru metoda de desalinizare a apei de mare distilare cu detentă în mai multe etape. O astfel de instalație poate produce zilnic aproximativ 9 milioane de litri de apă proaspătă. Eficiența blițului distilării instalare multietajate limitate în principal apariția de scară în sistemul de circulație saramura fierbinte. Principalele motive pentru formarea zgurii includ carbonat de calciu și hidroxid de magneziu. Pentru a preveni formarea lor și, astfel, face posibilă operarea sistemului la temperaturi mai ridicate, se utilizează diferiți aditivi. Cu toate acestea, la temperaturi ridicate, există o problemă cu precipitarea sulfatului de calciu.

Fig. 4. Aparat pentru desalinizarea apei prin distilare cu detentă în mai multe etape. Această setare poate produce zilnic aproximativ 9 milioane de litri de apă proaspătă (compania „Aqua-Kem“ din Milwaukee, Statele Unite ale Americii). Desen din cartea T. Brown „Chimia în centrul de Științe“, M, World 1983.

Costul major în implementarea oricărei forme de realizare a procesului de distilare legată cu cele mai mari nevoi din energia termică. Pentru o instalație tipică de distilare rapidă în mai multe etape, costul de abur este de aproximativ 40% din costul de apă proaspătă. În acest sens, este propus multe alte metode de desalinizare a apei, care nu sunt asociate cu nevoia de evaporare. Într-o metodă, apă proaspătă din apă de mare a fost îndepărtat prin inghetare. În formarea gheții de săruri dizolvate din apa de mare nu se încadrează în ea. Cu toate acestea, procesul de congelare necesită, de asemenea energie. In prezent, in curs de testare plante la scară largă pentru desalinizarea, care utilizează principiul congelare.

Desalinizarea osmoza inversa

In desalinizarea de apa proaspata osmoza inversa este separat de sărurile dizolvate prin intermediul unei membrane, permeabile la apă, dar impermeabil la sare. Acest lucru necesită prezența unei membrane selective permeabilă numai la apă, dar retenția substanțelor dizolvate. Dacă o astfel de membrană este plasată între saramură și apă proaspătă, tendința de egalizare a concentrației pe ambele părți ale membranei va determina apa sa patrunda prin membrana în saramură. Acest proces poate fi prevenit prin aplicarea unei presiuni din saramură. La o presiune suficient de mare pentru pătrunderea apei prin membrana in saramura încetează. Presiunea necesară pentru a preveni scurgerile de apă prin membrană în soluție, numită osmotic. Apa de mare sub presiune osmotică normală de aproximativ 25 atm.

Dacă este aplicată la saramura va depăși presiunea osmotică, apa va trece prin membrană în direcția opusă, cu alte cuvinte, apă proaspătă va fi stoarse din saramura peste membrana. Acest proces este numit osmoză inversă, este prezentată schematic în fig. 5. marină sau salmastră de apă este pompat sub presiune ridicată în camera, pereții care sunt realizate din membrane semipermeabile. Când apa trece prin membrane concentrația locală a sărurilor la peretele membranei este crescută, ceea ce conduce la o creștere a presiunii osmotice și de a reduce fluxul de apă proaspătă. Pentru a preveni acest lucru, prin camera trebuie să fie pompat în mod continuu cu apă de mare. fluxul de apă proaspătă prin membrana este proporțională cu presiunea aplicată. Presiunea maximă care poate fi aplicată membranei, este determinată de caracteristicile sale proprii. Când presiunea este prea mare membrana se poate rupe, impuritățile prezente în apă sau lipsesc prea mult din sărurile dizolvate înfundate.

Fig. 5. Diagrama procesului de desalinizare prin osmoza inversa. Presiunea generată de pompa de înaltă presiune depășește presiunea osmotica a apei sărate în raport cu apă proaspătă. Cu această apă proaspătă pătrunde prin membrana semipermeabilă. Pentru a preveni acumularea de sare în apropierea membranei, pompa trebuie să fie întotdeauna pompat prin conducte de apă sărată. În practică, tubul trebuie să aibă un diametru foarte mic și, prin urmare, instalația trebuie să producă mai multe mii de tuburi.

În instalațiile convenționale pentru desalinizare prin osmoza inversa tub realizat din material poros, căptușită la interior cu un strat subțire de acetat de celuloză. acetat de celuloză (care sunt realizate din celofan și baza de film fotografic) servește ca o membrană semipermeabilă. Instalația constă dintr-o multitudine de astfel de conducte, suprapuse paralele între ele. rata de penetrare a apei prin membrana este destul de mic. De exemplu, în desalinizarea apei sărate din bine conținând 0,5% de săruri dizolvate la o presiune de 50 atm timp de zile, este posibil să se obțină aproximativ 700 de litri de apă proaspătă în fiecare metru pătrat de membrană. În ceea ce privește suprafața mare trebuie să fie o mulțime de tuburi subtiri, procesul de osmoza inversa nu a fost încă utilizat pentru a produce cantități mari de apă proaspătă. Cu toate acestea, acest proces pare promițător îmbunătățită dacă membrana care urmează să fie dezvoltate, în special pentru desalinizarea apei saline din fântâni. Aceasta apa are o concentrație mai mică de săruri dizolvate în comparație cu apa de mare, ceea ce permite desalinizare sale la presiuni mai mici.