На землі є багато регіонів, які страждають від нестачі прісної води. Вона потрібна як для людини, так і для промисловості, а отримати її не можна ні з поверхневих, ні з підземних джерел. Рекомендоване максимальне солесодержание для питної води - 500 мг/л, в деяких випадках - 1000 мг/л. Морська вода ж може містити від 18 до 45 г/л солей.
До знесолення води доводиться вдаватися в регіонах, де немає інших її джерел, наприклад, в країнах Близького Сходу й Африки. Також існують вужчі сфери застосування морської води для пиття після її демінералізації. Це морські судна тривалого плавання, космічні та арктичні полярні станції та ін. Процеси знесолення не закінчуються морською водою, є ще гирла річок, що впадають в океани, солоні болота.
З технологічної точки зору воду ділять на солону (містить від 30 до 45 грамів солі в літрі) - це океанічна і більшість морської води, і солонувату (0,5 - 30 г / л) - це вода з деяких материкових морів, наприклад, наших Чорного й Азовського. В складі солонуватої та морської солоної води є безліч компонентів, але основними з них є хлорид натрію (або кухонна сіль). Значно менший відсоток вмісту солі додають сульфати, хлориди, бікарбонати інших елементів: кальцію, магнію, калію.
Де застосовують знесолення морської води?
Згідно з аналізом даних про знесолювання води, проведеним у 2019 році, на той момент функціонувало 15906 опріснювальних заводів, які виробляли 95 млн м³/добу прісної води.
48% відсотків цієї води виробляється в Північній Африці та на Близькому Сході, 18,4% - у Східній Азії, 11,9% в Північній Америці, 9,2% - в Європі в цілому, у тому числі - 5,7% в Іспанії. Вода для немуніціпальних потреб (промисловість і енергетика) проводиться в регіонах Північної Америки, Західної Європи, Східної Азії та Тихого океану.
Якщо розглядати застосування знесоленої води з точки зору споживчого сектора, то 62,3% води застосовується в муніципальній сфері, 30,2% - в промисловості, всього 4,8% - в енергетиці та 1,8% - в сільському господарстві.
Що стосується України, то великих систем демінералізації води у нас немає, оскільки немає і критичної проблеми з водою. На узбережжі Чорного й Азовського морів практикують встановлення невеликих комерційних систем зворотного осмосу , оскільки це більш економічно, ніж використання привізної води.
Методи опріснення води
До списку наявних технологій можна віднести:
- дистиляцію або термічні процеси;
- мембранні методи.
Обмежене застосування мають виморожуванням (вимагає великих витрат або на заморозку, або на розморожування льоду) і іонний обмін (іонообмінні смоли мають занадто маленький ресурс, а також вимагають регенерації розчинами кислот і лугів).
Опріснення солоної води дистиляцією
Термічні методи передбачають різноманітні технології, які в цілому засновані на принципах дистиляції. Дистиляція найстаріший метод отримання демінералізованої води. Принцип дії полягає в тому, що під час нагрівання частину води виділяється у вигляді пари та конденсується в ємності-збірнику конденсату, а потім виводиться з системи.
Процеси термічного опріснення поділяються на такі види:
- Багатоступенева флеш-дистиляція передбачає багато етапів обробки води. На початковому етапі вода нагрівається при підвищеному тиску, а при надходженні в першу і наступні випарні камери тиск поступово скидається, що викликає швидке закипання води та, відповідно, швидке випаровування (подібне спалаху) пари, що конденсується в трубках теплообмінника на кожному зі ступенів. Така технологія опріснення морської води почала використовуватися в 50-х роках минулого століття.
- Багатоступенева дистиляція — працює за тим же принципом, тільки нагрівається вода перед кожною коміркою теплом отриманим в процесі конденсації. Цей метод вважається більш економічним, ніж флеш-дистиляція, оскільки нижчі температури знижують інтенсивність корозійних процесів, а вторинне використання тепла знижує споживання електроенергії.
- Випаровування при стисненні пари — передбачає отримання тепла для випаровування води внаслідок стиснення пари, а не шляхом прямого теплообміну.
- Сонячне опріснення води — є виправданим для невеликих обсягів води в умовах високого рівня сонячної радіації. В такому випадку вода нагрівається через шар скла, а потім стікає по його поверхні в збірні жолоби.
Дійсно широке застосування мають звичайна багатоступенева і флеш-дистиляція, яка все ж поступається мембранним процесам.
Мембранні процеси знесолення води
Щодо морської води все частіше застосовуються мембранні методи, мабуть, практично всі нові системи знесолення морської води працюють саме на базі мембранних технологій.
Зворотний осмос передбачає використання напівпроникної мембрани, яка дозволяє пропускати переважно молекули води, а також і деяку частину іонів з маленькою молекулярною масою. Принцип роботи зворотного осмосу полягає в тому, що розчинник (вода) з більш концентрованого прагне виділитися в менш концентроване середовище. Важливо відзначити, що для солонуватої та солоної води застосовуються спеціальні мембранні елементи, які мають високу селективність по іонах натрію і хлору.
Мембранна дистиляція — це термомембранний метод знесолення, який працює схоже з осмосом, тільки не завдяки градієнту концентрацій, а завдяки градієнту температур — через напівпроникну мембрану виділяється водяна пара, а розчин залишається за її межами.
Електродеіонізація працює завдяки електролітичному поділу води та йон-селективним процесам, що дозволяє отримати воду з найнижчим вмістом мінералів.
Що стосується поширення мембранних методів, то першість займає, як ми згадували вище, зворотний осмос, інші методи застосовуються вузько і зазвичай в промислових потребах.
Які способи опріснення морської води застосовують сьогодні?
До 1980-х років 84% всієї знесоленої води отримували саме термічними методами. У 2000-му термічні методи та зворотний осмос практично зрівнялися до 11,6 і 11,4 млн м³/добу, відповідно, і виробляли 93% всієї знесоленої води. Сьогодні зворотним осмосом проводиться 65,5 млн м³/добу, що становить 69% всієї знесоленої води, а частка виробництва води заводами на основі мембран становить 84%.
Чи можливо опріснення води в домашніх умовах?
Питання опріснення води в побуті дещо специфічне. Але ми опишемо деякі методи знесолення води вдома або в екстремальних умовах:
- дистиляція — в такому випадку потрібно або змайструвати пристрій з ємності для кип'ятіння води та трубки, яка буде відводити конденсат, або використовувати відомий багатьом пристрій — самогонний апарат;
- зворотний осмос — звичайний побутовий фільтр зворотного осмосу, який, звичайно, не призначений для морської води, але обмежений час здатний її очищувати;
- виморожування — метод передбачає часткове заморожування води в ємності, коли зовнішня замерзла частина залишається, а внутрішній розсіл виливається, таку операцію рекомендується провести кілька разів.
Важливо відзначити, що ні кип'ятіння, ні побутові іонообмінні фільтри, ні фільтрація через активоване вугілля не допоможуть вам опріснити морську воду, як це говориться в деяких джерелах.
Новости
Новинка від світового виробника Ecosoft фільтр зворотного осмосу Ecosoft P`URE Alkafuse з яким у Вас вдома завжди буде смачна та чиста лужна вода.
Цей прилад призначений для визначення водневого показника, який характеризує кислотно-лужну рівновагу в розчинах. Вимірює pH-метр електрорушійну силу (ЕРС) розчину і конвертує її в показник pH.
Коли вперше людина задається питанням придбанням фільтру для питної води, то перед нею стає непростий вибір - який же краще фільтр обрати: проточний чи зворотний осмос? 