Как опреснить морскую воду в домашних условиях

Все мы знаем, что человек на две трети состоит из воды. И если без пищи наш организм может продержаться примерно месяц, то без воды в лучшем случае всего неделю (порой гораздо меньше). Человеку необходимо ежедневно потреблять достаточное количество пресной воды во избежание возникновения проблем со здоровьем. Опреснитель морской воды и механизм его функционирования – тема более чем актуальная.

Промышленная очистка

Активный рост населения напрямую повлиял на количество источников пресной воды на нашей планете. В результате этого возникла ее нехватка, что подтолкнуло людей к поискам различных способов изготовления питьевой воды «вручную». Единственным выходом стала возможность опреснения солёной морской воды, не пригодной для питья.

Источником для опреснения воды стал Мировой океан. Морские воды проходят многочисленные этапы очистки, в результате которых жидкость избавляется от лишнего количества различных солей. На помощь приходит использование специализированных установок.

Применение опреснителей морской воды позволяет успешно доводить ее до состояния питьевой. Опреснение воды в промышленных масштабах производится разными способами. Большинство таких методов базируются на использовании габаритных энергоёмких установок. Это специализированные фильтры и дистилляторы. Рассмотрим основные виды опреснения воды в больших объёмах.

Методы очищения


В нашем мире разработано всего несколько технологий, которые позволяют преобразовывать морскую воду в проточную. Один из них – использование химических реагентов. Такой метод подразумевает применение специальных химических составов для опреснения жидкости. При соприкосновении с солёной водой возникает реакция, в результате которой образуются нерастворимые химические соединения.

После завершения реакции остаётся всего лишь убрать получившийся осадок путём отфильтровывания. Данный способ не используется в повседневной жизни, и крайне редко им пользуются для опреснения воды в промышленности.

Этот метод имеет достаточно весомые недостатки. Во-первых, для осуществления опреснения потребуется немалое количество химических веществ, во-вторых, процесс занимает длительное время и, в-третьих, стоит недёшево.

Метод обратного осмоса

Данный метод давно себя зарекомендовал, в наши дни активно используется в промышленности. Он задействует специальные очистительные мембраны. Они изготавливаются из полупроницаемого материала. Например, из полиамида или же целлюлозы.

Жидкость с избыточным количеством солей пропускается через эти мембраны под определённым давлением. Вследствие этого частицы жидкости проходят через микроскопическую сетку, на поверхности которой оседают более крупные частицы различных примесей. Благодаря этому способу возможно получение довольно большого объёма опреснённой воды.

Принцип работы опреснителя морской воды


Опреснитель морской воды – устройство, которое позволяет убирать из жидкости растворённые в ней соли. После прохождения такой процедуры получается очищенная вода. Её можно использовать не только в бытовой жизни, но так же и как хорошую питьевую воду.

Особенность конструкции аппарата отличается удобностью и практичностью в эксплуатации. Но пресная не означает чистая. Ведь в ней, так или иначе, сохраняются разные компоненты. От их плотности зависит непосредственно использование полученной воды. Например, на морских суднах требуются совершенно разные виды воды:

  • питьевая – исключительно для готовки и питья;
  • вода для личной гигиены и мытья палубы;
  • вода для парогенераторов, иначе её называют питательной;
  • вода технического назначения (применяется как охлаждающая жидкость для двигателей);
  • дистиллированная вода.

Для всех этих видов используются разные судовые опреснители морской воды.
Все методики делятся на две категории:

  1. Дистилляционную – опреснитель, который работает по принципу дистилляции, нагревает и испаряет морскую воду. Затем пар «ловится» и доводится до нужной температуры.
  2. Фильтрационное – принцип обратного осмоса. Соленая вода опресняется без перехода из одного агрегатного состояния в другое.

Его работа основана на «выравнивании» концентрации растворённых примесей. Крайне высокое давление позволяет как бы «выдавливать» ненужные частицы солей.

Интересный факт

Самый большой в мире опреснитель морской воды находится в Хадере (Израиль). По своей масштабности этот агрегат напоминает практически целый завод. Ежегодно он опресняет около тридцати трёх миллиардов галлонов морской воды.

Это покрывает две трети объёма от всей потребности страны. Ведь, как известно, в Израиле остро стоит вопрос нехватки питьевой жидкости. Этот опреснитель морской воды работает, как и большинство всех опреснителей, по принципу обратного осмоса, под воздействием которого воды Средиземного моря не подвергаются тепловой обработке.

Солнечный опреснитель морской воды

В последнее время на прилавках магазинов появились уникальные опреснители, взаимодействующие при работе с солнечной энергией. Внутрь прибора заливается морская вода, от полученного солнечного тепла она превращается в пар, конденсируясь на стенках корпуса, и оседает в нижней части приёмника.

Конструкция установки полностью герметична, она может создать парниковый эффект и не допускает испарений извне опреснителя. Соответственно, в результате этого чистой воды сохраняется больше. По окончании этого процесса достаточно просто открутить пробку и слить очищенную воду в какой-нибудь сосуд.

Вакуумный опреснитель морской воды


Этот вид опреснителей используют в морском флоте. Он утилизирует тепло жидкости, которая охлаждает главные и вспомогательные дизели. Чистая вода, нагретая до примерно шестидесяти градусов по Цельсию, на входе поступает через трубы батареи нагрева. На выходе температура воды снижается приблизительно до пятидесяти пяти градусов по Цельсию.

Вакуумный опреснитель позволяет за час получить около восьмисот литров дистиллированной воды. Данный вид опреснителя может покрыть практически все нужды пресной воды без лишних расходов на топливную энергию и сервисное обслуживание. Устройство полностью автоматизировано. Так как температура испарений достаточно низкая, водоопреснитель может работать без очистки на протяжении шести-двенадцати месяцев.

Обслуживание прибора

Техническое обслуживание устройства следует осуществлять каждую неделю, каждый месяц и один раз в квартал.

Раз в неделю требуется внешний осмотр прибора. Стоит также проверить правильность работы насосных сальников и редко использующихся клапанов. Устранить неплотные прилегания и всевозможные протекания в стыках. Раз в месяц сверх еженедельного осмотра требуется проводить чистку сетки фильтра забортной воды, а также смазывать подшипники насосов. Раз в квартал проверяется расходомер, проводится замена протекторов на трубах, рассола и насосах. Очищаются распыливающие отверстия кольцевой трубки испарителя, осуществляется замена сальниковых набивок у насосов.

Ремонтные работы


Процесс ремонта заключается в проведении химической чистки нагревателя соленой воды и испарителя-конденсатора с их последующей опрессовкой и подвальцовкой дефектных трубок.

Следует вскрыть подогреватель жидкости, очистить фильтры из труб и сами трубки от различного мусора и образовавшейся накипи. Также следует разобрать расходомер с целью его очищения от грязи и ржавчины. Если подшипники насосов изношены, то их требуется заменить. Дополнительно рекомендуется провести очищение поверхностей корпусов, соприкасающихся с забортной водой.

Опреснители морской воды для яхт

Наличие системы опреснения морской воды на борту небольшого судна – это комфортно и безопасно. Ручной опреснитель морской воды позволяет сэкономить бюджет ввиду отсутствия потребности в пополнении запасов чистой питьевой воды.

В среднем за час такой опреснитель, предназначенный для небольших морских судов, обрабатывает сотни литров солёной воды, превращая её в чистую питьевую.

Некоторые модели опреснителей для яхт имеют функцию дистанционного управления, что значительно облегчает контроль над процессом. Такие установки подходят для использования как на парусных, так и на моторных яхтах. Запчасти судовых опреснителей, непосредственно соприкасающиеся с морской водой, изготавливаются из веществ, не поражаемых коррозией. Внешняя конструкция чаще всего сделана из нержавеющей стали.

Портативный прибор для очищения воды


Совсем недавно научные сотрудники анонсировали новое оригинальное устройство, созданное специально для разделения морской воды на питьевую и соленую. Львиная доля опреснителей работает по технологии обратного осмоса, потребляя при этом достаточно большое количество электроэнергии. К минусам данного способа опреснения можно также отнести неэффективность работы с малыми объёмами.

Новое изобретение – портативный опреснитель морской воды основан на технологии поляризации концентрации ионов. Наноразмерный канал заполняется жидкостью, подключается электрический ток, который создаёт электрическое поле. Благодаря этому вода разделяется на два параллельных потока. В один из них попадают ионы солей, в другом же потоке оказывается чистая пресная вода.

Создатели планируют довести до ума новое устройство, которое будет питаться энергией алкалиновой батарейки. Планируемая скорость опреснения воды – около пятнадцати литров в час. Изобретение обещают пустить в массы в ближайшие два года.

Как сделать опреснитель морской воды своими руками?

Воду можно сделать чистой и без использования промышленных приспособлений. Сделать ручной опреснитель не составит особого труда. Для этого вам потребуется кастрюля с плотно прилегающей крышкой.


Такой способ опреснения воды основывается на всем известном физическом явлении – конденсации. Наливаем в кастрюлю морскую воду, закрываем крышку и кипятим. Скопившийся под крышкой пар – чистый конденсат. Все водные примеси имеют большую массу, поэтому они оседают на дно кастрюли, а частицы Н2О конденсируются в виде пара.

Этот способ позволяет опреснять жидкость с большим количеством потери чистой воды. Поэтому конструкцию следует немного усовершенствовать. Для этого потребуется сделать в крышке кастрюли небольшое отверстие, вставить в него гибкий шланг (трубку), кастрюлю прикрыть крышкой. Другой конец шланга направьте в следующую кастрюлю (любую ёмкость) и обязательно сверху накройте смоченным полотенцем. Это поможет пару оставаться нагретым.

Ставим морскую воду на огонь и кипятим. Ждём до тех пор, пока вся вода не «перейдёт» в другую кастрюлю. Это и будет опреснённая питьевая вода. Все соли, а также различные примеси останутся в прежней кастрюле. Вот такой нехитрый, сделанный своими руками опреснитель морской воды поможет добыть чистую питьевую воду.

Ещё один способ опреснить солёную воду – просто её заморозить. Дело в том, что температура замерзания морской воды и пресной несколько отличается. Для замерзания солёной требуется температура более низкая, нежели для замерзания пресной. Получившийся в итоге лёд и есть опреснённая вода, которая вполне может быть пригодна для питья.

Опреснитель морской воды – вещь, безусловно, нужная, но только для промышленных масштабов. Дома можно преобразовать морскую воду в питьевую с помощью нехитрых приемов, с которыми мы сегодня познакомились. Так что теперь можно не переживать о том, что в экстренной ситуации недостаток воды может перерасти в серьезную проблему.

Источник: FB.ru

Дистилляция


В ходе дистилляции морская вода нагревается за счет различных видов энергии. Молекулы воды имеют большую подвижность, чем ионы растворенных солей, легче переходят в газовую фазу (испаряются), которая удаляется с последующим конденсированием из неё чистой воды.

В ходе данного процесса энергия затрачивается как на переход воды в газовую фазу, так и на переводы газовой фазы в жидкую.

Снижение необходимого для испарения количества подводимого тепла можно получить, используя метод вакуумной дистилляции, который отличается от классической схемы разряжением, создаваемым в испарителе. Температура закипания воды при понижении давления снижается, что обеспечивает снижение энергозатрат и повышение КПД установки в целом.

Для более полного использования тепловой энергии используют процесс многоступенчатой дистилляции (флеш дистилляции), в ходе которого испарение происходит в разряженной среде, а тепловая энергия используется максимально (утилизация тепла, уносимого потоком сконденсированной воды).

Данная технология позволяет более эффективно использовать энергию, т. к. при снижении давления газовой фазы над жидкой снижается температура кипения последней, а движение потоков продуктов противотоком позволяет минимизировать унос тепла как с очищенной водой, так и отводимым остатком.


Другим вариантом проведения процесса очистки при испарении/конденсации воды является термокомпрессионная дистилляция. При реализации данного метода очистки исходная вода переводится в газообразное состояние за счет энергии, выделяемой при конденсации воды очищенной. Для этого перешедшую в пар воду из испарителя откачивают специальным компрессором, который так же служит для создания повышенного давления пара в конденсаторе.

Благодаря разнице давлений в испарителе и конденсаторе выделяемой при конденсации (при повышенном давлении) энергии достаточно для перевода в газовую фазу исходной воды (при пониженном давлении) и практически не требуется расходовать стороннюю энергию для осуществления такого перехода.

Замораживание

Ещё одним направлением получения опресненной воды с использованием фазового перехода является процесс замораживания (вымораживания). Данный метод основан на процессе перехода пресной воды в твердую фазу с последующим плавлением полученного льда.

Разновидностью метода вымораживания можно считать метод опреснения с использованием газовых гидратов. Данный метод является разновидностью метода замораживания с использованием вторичного теплоносителя, в роли которого выступает газ, способный образовывать с водой соединения клатратного типа — газогидраты. В роли такого газа используют некоторые углеводороды (пропан, бутан и т.д.). Для получения опресненной воды полученные газогидраты сепарируют от рассола (отделяют) и подвергают плавлению, выделяемый при этом газ возвращается в процесс.

 

Следующие методы основаны на физико-химических методах без изменения агрегатного состояния вещества

Химическое опреснение


Химическое опреснение основано на переводе растворенных солей в процессе химических реакций в твердые осадки, которые в последующем отфильтровываются. В связи с большим количеством солей в морской воде расход реагентов может достигать 5% от массы опресняемой воды, что не позволяет применять данный метод в серьезных масштабах.

Метод ионного обмена

Метод ионного обмена основан на использовании ионитов для удаления содержащихся в воде катионов (используются H-катионты) и анионов (используются ОН-аниониты). В ходе ионного обмена емкость ионитов (ионообменных смол) исчерпывается и для продолжения процесса очистки требуется проведение регенерации материала: раствором кислоты для катионита и раствором щелочи для анионита. Высокий расход агрессивных реагентов обуславливает узкое применение данного метода.

Электродиализ

При подаче электрического тока на электроды, помещенные в раствор солей в воде (в данном случае — морскую воду), можно наблюдать процесс электродиализа — перемещение зараженных частиц к соответствующим электродам: катионы направляются к отрицательному электроду — катоду, а анионы — к положительному — аноду. Между электродами со временем появляется область с пониженной концентрацией солей. Технически этот метод применен в электродиализаторах, в которых кроме катода и анода так же присутствуют камеры из катионообменных и анионообменных мембран, что позволяет значительно более эффективно вести процесс разделения.

Прямой осмос для получения пресной воды

Еще один физический процесс широко применяющийся для получения пресной воды — процесс осмоса — движение молекул растворителя через полупроницаемую (проницаемую только для молекул растворителя) мембрану в сторону более концентрированного раствора. Учитывая, что морская вода является достаточно насыщенным солями раствором изначально, процесс осмоса — прямой осмос, используется редко, т. к. для получения опресненной воды из морской необходимо использовать концентрированный раствор специального вещества, которое должно впоследствии достаточно легко удаляться — например, при изменении температуры разлагаться (карбонат аммония) или выпадать в осадок.

Полученная вода характеризуется меньшим содержанием примесей, чем исходная, и может быть в дальнейшем очищена с использованием данного метода и другого специального вещества (с более низкой концентрацией), так и с использованием другого метода опреснения. При применении метода прямого осмоса часть энергии, необходимой для опреснения воды можно использовать в виде низкопотенциальной энергии (тепловой, солнечной) имеющей более низкую стоимость (по сравнению с электрической). Это позволяет использовать менее энергозатратные способы очистки на финишной стадии.

Обратный осмос для опреснения морской воды

Наиболее широко распространенном методом опреснения морской воды в настоящее время стал метод обратного осмоса. Данный метод основан на ранее описанном явлении осмоса, но направление движение растворителя (чистой воды) изменено на обратное — от более соленого раствора в сторону более чистого (концентрированного) за счет создания давления со стороны более «разбавленного» раствора (исходной воды). Давление, требуемое для проведения процесса обратного осмоса зависит от минерализации исходной воды и при опреснении воды с соленостью 35 г/л (соленость мирового океана) рабочее давление достигает значений 70-80 бар.

Производительность оборудования опреснения морской воды методом обратного осмоса зависит от типа и количества стандартизованных мембранных элементов. Наша компания в своем модельном ряде поддерживает модели производительностью от 50 до 1000 л/ч (опреснительные установки СОМ О 50-60 — СОМ О 1000-60). Простота конструкции и большой выбор доступных комплектующих позволяют использовать опреснительные мембранные установки практически на любых объектах, где требуется решение задачи получения пресной воды из воды минерализованной в максимально удобном исполнении оборудования.

Такие установки применяются как для опреснения воды на катерах и яхтах, судах и буровых платформах, так и для обеспечения питьевой водой поселений с солеными источниками воды (соленые скважины, морское побережье). 

 

Кроме рассмотренных выше существует еще ряд методов опреснения основанных на иных физических процессах, но в настоящее время они не получили широкого распространения или находятся в стадии экспериментальных моделей.

 

 

Источник: www.osmos.ru

Зачастую, в 1 килограмме морских и океанских вод, общее количество которых на планете равно 70%, содержится приблизительно 36 грамм разных солей, что делает ее непригодной как для употребления в пищу, так и для полива сельскохозяйственных угодий. Метод опреснения таких вод заключается в том, что из нее различными способами извлекают содержащуюся соль.

В данное время применяют следующие способы опреснения морских вод:

  • химический;
  • электродиализ;
  • ультрафильтрацию;
  • дистилляцию;
  • вымораживание.

Химическое опреснение – заключается в выделении солей, путем добавления в соленую воду реагентов на основе бария и серебра. Вступая в реакцию с солью, эти вещества делают ее нерастворимой, что позволяет легко извлечь соляные кристаллы. Применяется такой метод крайне редко из-за своей дороговизны и ядовитых свойств реагентов.

Электродиализ – это процесс очищения воды от соли с применением силы электрического тока. Для этого соленую жидкость помещают в специальный прибор постоянного действия, разделенный на три части специальными перегородками, одни такие мембраны задерживают ионы, а другие — катионы. Беспрерывно перемещаясь между перегородками, вода очищается, а изъятые из нее соли постепенно выводятся через специальный сток.

Ультрафильтрация, или как ее еще называют – обратный осмос – это способ, при котором соленый раствор заливают в один из отсеков специальной емкости, разделенной мембраной из антицеллюлозы. На воду воздействуют очень мощным поршнем, который при надавливании заставляет ее просачиваться через поры мембраны, оставляя в первом отсеке более крупные соляные составляющие. Такой метод довольно дорогой, поэтому малоэффективный.

Вымораживание – самый распространенный способ, основывается на том, что при заморозке соленой воды, первые образования льда происходят с пресной ее частью, а более соленая часть жидкости замерзает медленнее и при более низких температурах. После чего лед подогревают до 20 градусов, заставляя плавиться, и вода при этом будет практически избавленная от солей. Проблема вымораживания заключается в том, что для ее обеспечения, нужно специальное, очень дороге и профессиональное оборудование.

Дистилляция, или как его еще называют – термический метод,- самый экономичный вид опреснения, который заключается в простой конденсации, то есть соленую жидкость подвергают кипению, а из охлажденных испарений получают пресную воду.

Проблема опреснения морской воды состоит, в первую очередь, в больших затратах, связанных с самим процессом. Зачастую затраты на выведение солей с жидкости, не окупаются, поэтому применяются крайне редко. Также с каждым годом очищать воду морей и океанов — дистиллировать все труднее, так как остатки солей из уже очищенных вод не утилизируются, а возвращаются обратно в водные просторы, что делает концентрацию соли в них в разы выше. Исходя из этого, можно сделать вывод, что человечеству еще предстоит работа по открытию новых, эффективнейших методов опреснения морской воды.

Источник: ECOportal.info


Leave a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.