Обезсоляване на вода: методи и настройки

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Учените смятат, че човечеството е стигнало до период, в който конфликтите ще избухнат заради прясна вода. Има само един начин да се реши този проблем - да се намери най-добрият метод за обезсоляване на водата.

Какво е обезсоляване на вода

Всяка течност в състава си има определено съотношение на соли, микроорганизми, минерали. Пречистването на естествена или чешмяна вода премахва вредните вещества от нея. Но понякога съдържа голямо количество соли, което го прави неподходящ за консумация.

Деминерализацията на водата е намаляване на концентрацията на разтворените в нея соли. Процедурата може да бъде тотална, когато течността е лишена от каквото и да било съдържание на сол, или частична, когато в нея остава определено количество сол.

Методи

Пълното обезсоляване се извършва по следните начини:

• Дестилация, термичен метод.
• Метод на йонообмен.
• Метод на електродиализа.
• Мембранна обратна осмоза.

Частично отстраняване на солта се постига чрез следните методи:

• Лайм.
• Омекотяване на барита.
• H-катионизация.
• Замразяване.

Методи за обезсоляваневодата изисква както финансови, така и енергийни разходи. Изборът на метод за третиране зависи от степента на съдържание на сол в първоначалната течност, производителността на инсталацията, разходите за компонентите на процеса (топлинна енергия, електричество, реагенти). Всеки от методите има своите предимства, недостатъци и се осъществява с помощта на технически средства.

Частично обезсоляване

Лишена от всички примеси, водата се използва в много промишлени процеси и е необходима за вътрешна консумация от много ограничен брой хора. Домашните нужди изискват деминерализация на водата до известна степен. Най-често омекотяването на течността става чрез катионизация.

В процеса твърдите соли се заменят с водородни катиони, които от своя страна реагират, за да унищожат бикарбонатните йони. Продуктите образуват съединение, което се отделя като газ. Степента на пречистване се оценява от количеството отстранен калциев карбонат.

Водна дестилация

Обезсоляването на вода с помощта на метода на дестилация е най-старият и най-разпространеният метод днес. Предимството е неговата универсална наличност, а недостатъкът е високата цена на процеса. Дестилаторите се използват за получаване на вода без примеси. Те са няколко вида изпарители, разликата между които се крие в дизайна, вида на използваната енергия. Най-често срещаните са парните и електрическите устройства, които са скъпи и консумират много енергия.

Апаратът е бойлер (или няколко котела)ниско налягане, при което течността се превръща в пара и отделя солния концентрат. За да може водата да получи максимално пречистване, в апарата се достига температура на бавно кипене. В този режим тежките примеси не влизат в кондензиращия дестилат. Една от възможностите за намаляване на разходите е да увеличите броя на етапите, но тази инсталация изисква голяма първоначална инвестиция.

Оборудването за дестилация, освен че консумира много енергия, има впечатляваща цена на всички части. Скъпите тръби, фитинги, топлообменници, изпарители, изработени от кварц или платина, могат да осигурят висока степен на чистота. Други материали не са подходящи.

Електрохимичен метод

Същността на метода е да се пропусне вода през електрическо поле, докато йони на солта се пренасят - катионите се разпределят към катода, а анионите - към анода. Системата има три отделения, които са оформени с помощта на катодни и анодни диафрагми. Средното отделение съдържа вода, подготвена за обезсоляване.

През потока се пропуска постоянен електрически ток, с помощта на който солите се сортират в катодната и анодната диафрагми. Методът е много скъп по отношение на разходите за оборудване и електричество и поради това не е широко използван.

Йонен обмен

Най-надеждният начин за обезсоляване на водата е йонообменният метод. Утаяване на примеси по този начинви позволява да получите по-чиста течност за кратко време, което е важно за промишленото обезсоляване. Методът е най-рентабилният и дава най-добри резултати от почистването.

Методът се основава на отстраняване на катиони и аниони на солите от течността; в резултат на пречистване могат да се постигнат различни степени на деминерализация, до пълното отстраняване на солните агенти. Обезсоляването на водата чрез йонообмен се осъществява с участието на йонообменници, които са водонеразтворими полимери, съдържащи подвижен йон. При създадените условия полученият полимер влиза в обменна реакция със солни йони от същия знак. Йонообменници, поставени във водна среда, набъбват, увеличавайки размера си с 1,5-2 пъти.

С течение на времето йонообменниците събират соли, разтворени във вода и стават по-плътни. Наситените йонообменници се регенерират, след което се почистват. Продуктите, получени от наситени йонообменници, се наричат "елуати", те включват разтвори на соли и основи. Някои от тях са ценни вещества, така че се изхвърлят като ценни компоненти.

Обратна осмоза

Техническият прогрес и началото на недостиг на прясна вода пораждат нови технологии за обезсоляване и обезсоляване. Методът за третиране с обратна осмоза става популярен метод, чиято надеждност е гарантирана от развитието на мембранни технологии. Индустриалният интерес е причинен от относително ниските разходи за енергия. Повечето от устройствата на този принцип се използват за последващо пречистване на речна вода, където тяхната ефективност е многократно доказана.

ЗаЗа битови нужди инсталациите за обезсоляване на вода, базирани на принципа на обратната осмоза, са подходящи както по отношение на консумацията на енергия, така и по отношение на качеството на получения продукт. Принципът на обратната осмоза се основава на преминаването на вода под налягане през мембрана, която е непроницаема за разтворени соли и други примеси. Процесът на обезсоляване на водата се осигурява от синтетични полупропускливи мембрани, които не могат да задържат някои газове, разтворени във вода (хлор, въглероден диоксид и др.).

Методът на обратната осмоза пречиства водата от всички примеси, настъпва пълна деминерализация, която е вредна за човешкия организъм. В повечето случаи лаикът трябва да избира между чешмяна вода или третирана с някакъв филтър. По-малкото зло е водата, лишена от всички естествени съставки.

Днес в някои страни вече има заводи за производство на питейна вода, където за обезсоляване се използва методът на обратна осмоза, а разтворените газове се отстраняват от нея като допълнителна последваща обработка. За да й придадат нормално състояние, близко до естественото, предприятията добавят необходимите соли в проверена концентрация към пречистената вода.

Плюсове и минуси на основните методи

Всеки от методите за обезсоляване на водата има както положителни, така и отрицателни качества. След като ги разгледате подробно, можете да разберете на кой да дадете предпочитание:

• Йонообменът помага за получаване на най-чистата вода, системата е надеждна и не реагира на степента на минерализацияизточник течност, изисква малки разходи за оборудване. Процесът на обезсоляване протича с минимална загуба на консумация на вода. Недостатъците на метода включват бързо замърсяване на околната среда с вредни химикали, висока цена на самите реагенти, системата бързо се замърсява и изисква честа смяна на филтрите. Изхвърлянето на отпадъци и филтърни части е трудно.
• Дестилация. Инсталациите за обезсоляване на вода, базирани на термичен метод, се използват без използване на химикали, демонстрират добро качество на получената течност, а генерираната по време на работа топлина може да се използва за други нужди. Отличителна черта на този метод е способността да се елиминират газовете, разтворени във вода. Недостатъците на метода включват: високи разходи за енергия, необходимост от пречистване на вода, разходи за поддръжка на инсталацията (почистване на всички части), висока цена на оборудването.
• Мембранните инсталации се отличават с непретенциозност към първоначалното състояние на водата, процесът не изисква химически реагенти и са лесни за поддръжка. Отрицателните качества са: подготовка на водата за процеса на третиране, голямо количество вода за осигуряване на работата на апарата, висока консумация на енергия, което влияе върху себестойността на крайния продукт.

Обезсоляване у дома

Филтрацията на водата е най-достъпният начин за последваща обработка. Има два често срещани начина за обезсоляване на кладенец или морска течност у дома:

• Поставете съд с вода във фризера и оставете, докато замръзне напълно. Сол с часттечността няма да замръзне, ледът трябва да се разтопи и може да се използва веднага. За допълнително пречистване си струва да преминете стопената вода през всеки домакински филтър. Методът се нарича студена дестилация.
• Изпаряване. Взимат два различни по големина съда, в по-големия наливат морска/солена вода, оставят по-малкия празен и го поставят в голяма купа. Цялата конструкция може да се сложи на котлона за нагряване или да се остави на слънце, след затваряне на капака. Необходимо е да се постигне бавно кипене на солена вода. Парите без сол ще се концентрират в празния контейнер. Процесът на изпаряване на слънце ще протича много по-бавно. С този метод се получава доста малък обем питейна вода.

Обезсоляването и обезсоляването на водата чрез занаятчийски методи е възможно, но неефективно. Най-добрият вариант би бил да закупите уред за домашно почистване.

Домашни инсталации

За битови нужди най-често са необходими системи за последващо пречистване на водата. Филтрирането на водата може да се извърши по няколко начина:

• Най-лесната и най-достъпната е кана със сменяеми филтри.
• Дюза с филтър на крана.
• Настолни водни филтри.
• Вградени системи, които пречистват течности в зависимост от местоположението (само в кухнята, на входната точка на водоснабдяването на къщата, многостепенни филтри за пречистване на вода от артезиански кладенец и др.).

Нито една от битовите системи не може напълно да елиминира солите от течността, но те могат да омекотят твърдата вода. В товаслучай, трябва да знаете с какви елементи е наситен, за да изберете система, водни патрони, филтри или реагенти. Процесът на обезсоляване изисква големи агрегати, голяма инсталационна площ, големи финансови инвестиции и наличието на поддръжка на системата, която не е достъпна за широк кръг потребители.

Видове домакинско почистване

Днес следните видове пречистване на вода са широко използвани:

• Филтрация на въглища. Устройството представлява контейнер, пълен с въглен, активен или въглища. Водата, преминаваща през такъв филтър, се пречиства от хлор, маслени елементи, пестициди, микроорганизми, бактерии и др. Филтърът е достъпен, издръжлив и лесен за използване.
• Фино почистване. Този тип филтри се разделят на два вида – еднофункционални и многофункционални. Всеки избор изисква поддръжка - постоянна смяна на водни патрони, смяна на фитинги и т.н.
• Грубо почистване. Елиминирайте големи частици мръсотия (пясък, ръжда, утайка и др.).
• Дълбоко почистване. Този тип филтри включва системи за обратна осмоза, многостепенни филтри и др.

В повечето региони на Русия се изисква само допълнително пречистване на водата, тъй като в страната има достатъчно водни ресурси. Единственият регион, където може да има недостиг на прясна вода, е Крим, който може да изисква промишлени инсталации за обезсоляване на морска вода. Всички устройства за извършване на процеси имат патент. Обезсоляването и обезсоляването на водата трябва да се извършват по научно обосновани методи със задължително тестване на резултатите в лабораторни условия.