Odsoľovanie vody: metódy a nastavenia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Vedci sa domnievajú, že ľudstvo sa dostalo do obdobia, keď o sladkú vodu vypuknú konflikty. Existuje len jeden spôsob, ako vyriešiť tento problém - nájsť najlepší spôsob odsoľovania vody.

Čo je odsoľovanie vody

Akákoľvek kvapalina vo svojom zložení má určitý podiel solí, mikroorganizmov, minerálov. Čistenie prírodnej alebo vodovodnej vody z nej odstraňuje škodlivé látky. Niekedy však obsahuje veľké množstvo solí, pre ktoré je nevhodný na konzumáciu.

Demineralizácia vody je zníženie koncentrácie solí v nej rozpustených. Postup môže byť úplný, keď je tekutina zbavená akéhokoľvek obsahu soli, alebo čiastočný, keď v nej zostane určité množstvo soli.

Metódy

Úplné odsoľovanie sa vykonáva nasledujúcimi spôsobmi:

• Destilácia, tepelná metóda.
• Metóda iónovej výmeny.
• Metóda elektrodialýzy.
• Membránová reverzná osmóza.

Čiastočné odstránenie soli sa dosiahne pomocou nasledujúcich metód:

• Limetka.
• Zmäkčenie barytu.
• H-kationizácia.
• Mrazenie.

Metódy odsoľovaniavoda si vyžaduje finančné aj energetické náklady. Výber spôsobu úpravy závisí od stupňa obsahu soli v počiatočnej kvapaline, produktivity zariadenia, nákladov na komponenty procesu (teplo, elektrina, činidlá). Každá z metód má svoje výhody, nevýhody a vyskytuje sa pomocou technických prostriedkov.

Čiastočné odsoľovanie

Voda zbavená všetkých nečistôt sa používa v mnohých priemyselných procesoch a je potrebná na vnútornú spotrebu veľmi obmedzeného počtu ľudí. Domáce potreby si do určitej miery vyžadujú demineralizáciu vody. K zmäkčeniu kvapaliny najčastejšie dochádza kationizáciou.

V tomto procese sú tvrdé soli nahradené katiónmi vodíka, ktoré následne reagujú a ničia hydrogénuhličitanové ióny. Produkty tvoria zlúčeninu, ktorá sa vylučuje ako plyn. Stupeň čistenia sa odhaduje podľa množstva odstráneného uhličitanu vápenatého.

Destilácia vody

Odsoľovanie vody pomocou destilačnej metódy je dnes najstaršou a najbežnejšou metódou. Výhodou je univerzálna dostupnosť a nevýhodou vysoká cena procesu. Destilátory sa používajú na získanie vody bez nečistôt. Ide o niekoľko typov výparníkov, pričom rozdiel medzi nimi spočíva v konštrukcii, druhu použitej energie. Najbežnejšie sú parné a elektrické zariadenia, ktoré sú drahé a spotrebúvajú veľa energie.

Prístroj je kotol (alebo niekoľko kotlov)nízky tlak, kde sa kvapalina mení na paru a oddeľuje soľný koncentrát. Aby sa voda maximálne prečistila, v prístroji sa dosiahne teplota pomalého varu. V tomto režime sa ťažké nečistoty nedostanú do kondenzačného destilátu. Jednou z možností, ako znížiť náklady, je zvýšiť počet etáp, ale táto inštalácia si vyžaduje veľkú počiatočnú investíciu.

Destilačné zariadenie okrem toho, že spotrebuje veľa energie, má pôsobivé náklady na všetky diely. Drahé rúry, armatúry, výmenníky tepla, výparníky vyrobené z kremeňa alebo platiny môžu poskytnúť vysoký stupeň čistoty. Iné materiály nie sú vhodné.

Elektrochemická metóda

Podstatou metódy je prechod vody cez elektrické pole, pričom sa prenášajú ióny solí - katióny sú distribuované smerom ku katóde a anióny - smerom k anóde. Systém má tri oddelenia, ktoré sú vytvorené pomocou katódových a anódových membrán. Stredná priehradka obsahuje vodu pripravenú na odsoľovanie.

Prúdom prechádza konštantný elektrický prúd, pomocou ktorého sa soli triedia do katódových a anódových membrán. Metóda je veľmi drahá z hľadiska nákladov na vybavenie a elektrinu, a preto nebola široko používaná.

Výmena iónov

Najspoľahlivejším spôsobom dosiahnutia odsoľovania vody je metóda iónovej výmeny. Zrážanie nečistôt týmto spôsobomumožňuje získať čistejšiu kvapalinu v krátkom čase, čo je dôležité pre priemyselné odsoľovanie. Táto metóda je cenovo najefektívnejšia a poskytuje najlepší výsledok čistenia.

Metóda je založená na odstránení katiónov a aniónov solí z kvapaliny, následkom čistenia je možné dosiahnuť rôzne stupne demineralizácie až po úplné odstránenie soľných činidiel. K odsoľovaniu vody iónovou výmenou dochádza za účasti iónomeničov, čo sú vo vode nerozpustné polyméry obsahujúce mobilný ión. Za vytvorených podmienok vstupuje pripravený polymér do výmennej reakcie s iónmi solí rovnakého znamienka. Iónomeniče umiestnené vo vodnom médiu napučiavajú a zväčšujú svoju veľkosť 1,5 až 2-krát.

Ako plynie čas, iónomeniče zbierajú soli rozpustené vo vode a stávajú sa hustejšími. Nasýtené iónomeniče sa regenerujú a potom sa vyčistia. Produkty získané z nasýtených iónomeničov sa nazývajú "eluáty", zahŕňajú roztoky solí a zásad. Niektoré z nich sú cenné látky, preto sa likvidujú ako cenné zložky.

Reverzná osmóza

Technický pokrok a začínajúci nedostatok sladkej vody vedú k vzniku nových technológií na odsoľovanie a odsoľovanie. Metóda úpravy reverznou osmózou sa stáva populárnou metódou, ktorej spoľahlivosť je zaručená rozvojom membránových technológií. Priemyselný záujem je spôsobený relatívne nízkymi nákladmi na energiu. Väčšina zariadení tohto princípu sa používa na dočistenie riečnych vôd, kde ich účinnosť bola opakovane preukázaná.

PrePre domáce použitie sú zariadenia na odsoľovanie vody na princípe reverznej osmózy vhodné ako z hľadiska spotreby energie, tak aj z hľadiska kvality získaného produktu. Princíp reverznej osmózy je založený na prechode vody pod tlakom cez membránu, ktorá je nepriepustná pre rozpustené soli a iné nečistoty. Proces odsoľovania vody zabezpečujú syntetické polopriepustné membrány, ktoré nedokážu zadržať niektoré plyny rozpustené vo vode (chlór, oxid uhličitý atď.).

Metóda reverznej osmózy čistí vodu od všetkých nečistôt, dochádza k úplnej demineralizácii, ktorá je pre ľudský organizmus škodlivá. Laik si vo väčšine prípadov musí vybrať medzi vodou z vodovodu alebo upravenou nejakým tým filtrom. Menším zlom je voda, ktorá neobsahuje žiadne prírodné zložky.

V niektorých krajinách už dnes existujú závody na výrobu pitnej vody, kde sa na odsoľovanie používa metóda reverznej osmózy a ako dodatočná úprava sa z nej odstraňujú rozpustené plyny. Aby podniky získali normálny stav blízky prirodzenému, pridávajú do čistenej vody potrebné soli v overenej koncentrácii.

Výhody a nevýhody základných metód

Každý zo spôsobov odsoľovania vody má pozitívne aj negatívne vlastnosti. Keď ich podrobne zvážite, môžete pochopiť, ktorému z nich dať prednosť:

• Iónová výmena pomáha získať tú najčistejšiu vodu, systém je spoľahlivý a nereaguje na stupeň mineralizáciezdrojová kvapalina, vyžaduje malé náklady na vybavenie. Proces odsoľovania prebieha s minimálnou stratou spotreby vody. Nevýhody metódy zahŕňajú rýchle znečistenie životného prostredia škodlivými chemikáliami, vysoké náklady na samotné činidlá, systém sa rýchlo kontaminuje a vyžaduje častú výmenu filtrov. Likvidácia odpadu a častí filtra je náročná.
• Destilácia. Zariadenia na odsoľovanie vody na báze tepelnej metódy sa používajú bez použitia chemikálií, preukazujú dobrú kvalitu výslednej kvapaliny a teplo vznikajúce počas prevádzky je možné využiť pre iné potreby. Charakteristickým znakom tejto metódy je schopnosť eliminovať plyny rozpustené vo vode. Nevýhody metódy zahŕňajú: vysoké náklady na energiu, potrebu úpravy vody, náklady na údržbu inštalácie (čistenie všetkých častí), vysoké náklady na zariadenie.
• Membránové inštalácie sa vyznačujú nenáročnosťou na počiatočný stav vody, proces nevyžaduje chemické činidlá a je nenáročný na údržbu. Negatívne vlastnosti sú: príprava vody na proces úpravy, veľké množstvo vody na zabezpečenie chodu zariadenia, vysoká spotreba energie, ktorá ovplyvňuje cenu konečného produktu.

Odsoľovanie doma

Filtrácia vody je cenovo najdostupnejší spôsob dodatočnej úpravy. Existujú dva bežné spôsoby, ako dobre odsoliť alebo odsoliť morskú tekutinu doma:

• Vložte nádobu s vodou do mrazničky a nechajte ju, kým úplne nezmrzne. Soľ s časťoukvapalina nezamrzne, ľad by sa mal roztopiť a možno ho ihneď použiť. Pre dodatočné čistenie sa oplatí prejsť vodou z roztopenej vody cez akýkoľvek domáci filter. Táto metóda sa nazýva studená destilácia.
• Odparovanie. Vezmú dve nádoby rôznych veľkostí, do väčšej nalejú morskú/slanú vodu, menšiu nechajú prázdnu a umiestnia ju do veľkej misy. Celú konštrukciu je možné po zatvorení veka postaviť na kachle na ohrev alebo nechať na slnku. Je potrebné dosiahnuť pomalý var slanej vody. Pary zbavené soli sa koncentrujú v prázdnej nádobe. Proces vyparovania na slnku bude prebiehať oveľa pomalšie. Touto metódou sa získa pomerne malý objem pitnej vody.

Odsoľovanie a odsoľovanie vody remeselnými metódami je možné, ale neúčinné. Najlepšou možnosťou by bolo kúpiť domácu čistiacu jednotku.

Domáce inštalácie

Pre domáce potreby sú najčastejšie potrebné systémy na dodatočnú úpravu vody. Filtráciu vody je možné vykonať niekoľkými spôsobmi:

• Najjednoduchší a cenovo najdostupnejší je džbán s vymeniteľnými filtrami.
• Dýza s filtrom na kohútiku.
• Stolové vodné filtre.
• Vstavané systémy, ktoré čistia kvapaliny v závislosti od miesta (iba v kuchyni, na vstupe vodovodu do domu, viacstupňové filtre na čistenie vody z artézskej studne atď.).

Žiadny z domácich systémov nedokáže úplne odstrániť soli z kvapaliny, ale dokáže zmäkčiť tvrdú vodu. V tomAk chcete vybrať systém, vodné náplne, filtre alebo činidlá, potrebujete vedieť, akými prvkami je nasýtený. Proces odsoľovania si vyžaduje veľké jednotky, veľkú inštalačnú plochu, veľké finančné investície a dostupnosť údržby systému, ktorá nie je dostupná širokému okruhu spotrebiteľov.

Typy čistenia domácnosti

V súčasnosti sú široko používané nasledujúce typy úpravy vody:

• Filtrácia uhlia. Zariadenie je nádoba naplnená dreveným uhlím, aktívnym alebo uhlím. Voda prechádzajúca takýmto filtrom je čistená od chlóru, mastných prvkov, pesticídov, mikroorganizmov, baktérií atď. Filter je cenovo dostupný, odolný a ľahko sa používa.
• Jemné čistenie. Tento typ filtrov sa delí na dva typy – jednofunkčné a multifunkčné. Akákoľvek voľba si vyžaduje údržbu – neustále výmeny zásobníkov vody, výmena armatúr atď.
• Hrubé čistenie. Odstráňte veľké častice nečistôt (piesok, hrdzu, usadeniny atď.).
• Hĺbkové čistenie. Tento typ filtra zahŕňa systémy reverznej osmózy, viacstupňové filtre atď.

Vo väčšine regiónov Ruska je potrebné iba dodatočné čistenie vody, keďže v krajine je dostatok vodných zdrojov. Jediným regiónom, kde môže byť nedostatok sladkej vody, je Krym, ktorý si môže vyžadovať priemyselné zariadenia na odsoľovanie morskej vody. Všetky zariadenia na vykonávanie procesov majú patent. Odsoľovanie a odsoľovanie vody by sa malo vykonávať pomocou vedecky podložených metód s povinným testovaním výsledkov v laboratórnych podmienkach.