Опріснити воду можна: домашній експеримент з заморозкою – Розвиток дитини

Опріснення морської води | Блог Ecosoft

Короткий зміст

Де застосовується знесолення морської води?

Опріснення солоної води дистиляцією

Мембранні процеси знесолення води

Які способи опріснення морської води застосовують сьогодні?

Чи можливо опріснення води в домашніх умовах?

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.

Опріснювальна система зворотного осмосу на станції академік Вернадський

Станція опріснення води на судні далекого плавання

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:

1. 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.
2. 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.
3. Випаровування при стисненні пари — передбачає отримання тепла для випаровування води внаслідок стиснення пари, а не шляхом прямого теплообміну.
4. 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.

Якщо у вас залишилися питання, задавайте їх у коментарях.

➜ Опріснення морської води, методи очищення :: Формула води

Дефіцит прісної води — феномен, знайомий людству здавна. Історії відомий не один факт відсутності питної води, яка спричинила  кризу і соціальні біди. У міру розвитку цивілізації збільшуються масштаби  вододефіциту і соціальних катастроф. Не що інше, як водний дефіцит, викликаний наслідками повторного засолення грунту, є причиною загибелі багатьох цивілізацій. Сьогодні ж за словами вчених, суспільство стоїть на порозі отримання прісної води з акваторій морів, океанів, заток і бухт. Багато країн світу вже зіткнулися з проблемою браку прісної води. Тому, опріснення морської води — один із кроків вирішення  задачі.

Опріснення морської води — видалення з води розчинених у ній солей, щоб зробити її придатною для пиття або для використання в технічних цілях. Вміст солей в морській воді становить 3,5%, а в питній — 0,05%.

Процес очищення опріснення води складний і трудомісткий. Вміст у ній мікроорганізмів, концентрованих хімічних сполук найчастіше перевищує показники прісної неочищеної води, тому перед опрісненням, морська вода повинна пройти попередню очистку з метою видалення каламутності і кольоровості. Для цього застосовуються напірні або безнапірні освітлювачі, також можливе застосування мембранних фільтрів. Застосування попередньої фільтрації дозволяє знизити навантаження з фільтрів «опріснювачів», тим самим продовжити їх термін служби і знизити експлуатаційні показники.

Відмінністю є те, що морська вода піддатлива до очищення, завдяки тим методам, які застосовуються для її очищення. Досить поширеним є метод дистиляції.

Цей спосіб заснований на закипанні і паротворенні. Морську воду нагрівають до утворення пари, яка вилучається і охолоджується, як наслідок — вода придатна до вживання. Величезним недоліком цього методу є залишковий соляний розчин високої концентрації. Але для того, щоб він не приводив в непридатність трубопровід і сам дистиллятор, використовують багатокамерні дистилятори, і частково опріснену воду з соляним розчином скидають в море. Дуже важливим моментом є очищення морської води перед і після методу дистиляції.

Наступним методом опріснення морської води можна назвати — метод зворотного осмосу. Очищення води та опріснення відбувається за допомогою мембрани, проникною для води, але непроникною для солей та інших домішок, розчинених в морській воді, за допомогою системи водоочищення та водопідготовки. Основний недолік цього методу — мала кількість очищеної опрісненої води. Це можна пояснити: на виході вода вийде опріснена в тому випадку, якщо морську подати на мембрану під тиском, при цьому солі залишивши на інверсійній стороні мембрани. Це тиск називається осмотичним, він не повинен перевищувати допустимі норми, в іншому випадку може статися розрив мембрани або просочування солей, розчинених у морській воді.

Поряд з перерахованими вище методами опріснення морської води, слід зазначити метод заморозки — перетворення морської води в лід, без попадання розчинених в ній солей і метод електродіаліз, при якому вода проходить через камеру з електродами, приводячи катіони і аніони до розподілу на відповідних електродах. Головна перевага цього методу полягає в процесі використання хімічно і термічно стійких мембран, тим самим даючи можливість проводити опріснення при високих температурах.

Водоочищення опріснення води, не відрізняється від процесу фільтрації та очищення звичайної води, взятої з відкритої прісної водойми. Не залежно від методу очищення морської води, опріснена вода потребує застосування хімічних реагентів для зберігання підготовленої води в резервуарах, а також для транспортування її споживачеві. Залежно від технологічних процесів і застосовуваних хімічних реагентів, додатково можуть встановлюватися механічні або сорбційні фільтри.

На сьогоднішній день, опріснення морської води — це одночасно актуальна проблема й дорогий метод отримання чистої води, для застосування в індустрії й побуті.

6 способов поддерживать чистоту воды

Наши истории ›
Как сделать

Быстрые и простые действия, которые вы можете предпринять, чтобы уменьшить загрязнение воды и стоки.

05 января 2016 г.

Эндрю Почтальон

Просто занимаясь своими повседневными делами — используя чистящие средства, выгуливая собаку — вы можете неосознанно способствовать загрязнению наших и без того находящихся в бедственном положении водных путей. К счастью, есть несколько невероятно простых способов уменьшить свое влияние.

Гарри Блэк/Radius Images/Masterfile

1. Внимательно осмотрите внешние поверхности.

Ливневая вода течет по твердым материалам, таким как бетон или асфальт, и попадает в ливневые стоки, унося с собой всю грязь, которую собирала по пути. Остановите эти потоки загрязнения на своей территории, используя гравий, брусчатку, дерево или другие пористые материалы, когда это возможно. Если твердая поверхность неизбежна (скажем, в случае проезжей части), выкопайте неглубокую траншею вдоль границы и добавьте растения или гравий, чтобы улавливать стоки, прежде чем они уйдут слишком далеко.

2. Помните, что ваш туалет – это не мусорное ведро.

Никогда не смывайте неразлагаемые продукты, такие как детские влажные салфетки или пластиковые аппликаторы тампонов. Они могут серьезно нарушить процесс очистки сточных вод и засорить пляжи и воду. (Кому захочется ходить по пляжу и наступать на собственный мусор?) И никогда не выбрасывать старые таблетки в унитаз. Вместо этого отнесите их в местную аптеку, в которой действует программа возврата.

3. И мойка тоже.

Не позволяйте краске, отработанному маслу, химическим чистящим средствам или другим сомнительным бытовым продуктам вытечь в канализацию. Эти предметы содержат токсичные ингредиенты (например, гипохлорит натрия, аммиак, формальдегид), которые нам не нужны в нашем водоснабжении. Чтобы узнать о днях и объектах для сбора опасных отходов, выполните поиск по продукту на Earth9.11 или обратитесь в местный отдел санитарии, общественных работ или охраны окружающей среды.

4. Забрать после Фидо.

Вы не просто хороший сосед. Сбор экскрементов домашних животных предотвращает попадание этого бактериального дерьма (буквально) в ливневые стоки и водоснабжение. Самый практичный из безопасных для планеты методов – это завязать его в пакете из переработанного пластика для отходов домашних животных и выбросить в мусорное ведро, но проверьте местные постановления.

5. Будьте более осторожным автовладельцем.

Надлежащее техническое обслуживание может уменьшить утечку масла, охлаждающей жидкости, антифриза и других неприятных жидкостей, которые переносятся дождевой водой по подъездным путям или через парковки, а затем просачиваются в грунтовые воды. Сделайте еще один шаг вперед, всегда предпочитая автомойку самостоятельному мытью из шланга. Профессионалы обязаны сливать свои сточные воды в канализационные системы, где вода очищается от всех вредных веществ перед сбросом. Многие даже перерабатывают эту воду.

6. Вымойте грязь (или воду).

Без доносчиков загрязнители просто будут продолжать жить. Если вы заметите подозрительное поведение в своем сообществе, свяжитесь с местной экологической группой, которая может помочь, связавшись с сетью чистой воды или альянсом Waterkeeper. Когда небольшие организации сотрудничают с более крупными (например, с Агентством по охране окружающей среды США, NRDC), чтобы заставить отрасли следовать правилам, могут произойти реальные изменения. (И это чертовски приятно.)

Поддержите нашу работу

Присоединяйтесь к нам

Когда вы зарегистрируетесь, вы станете членом сети активистов NRDC. Мы будем держать вас в курсе последних предупреждений и отчетов о проделанной работе.

Информационный бюллетень: Как сделать воду безопасной для питья

После урагана Мария и наводнения в Пуэрто-Рико вода может оказаться недоступной или безопасной для питья, купания или стирки одежды. Наводнения и другие стихийные бедствия могут загрязнять и повреждать колодцы с питьевой водой и приводить к загрязнению водоносных горизонтов и колодцев.

Следующие советы помогут вам обеспечить безопасность питьевой воды.

• Не используйте воду, если вы подозреваете, что она загрязнена. Загрязненная вода может привести к болезни.
• Не используйте подозрительную или загрязненную воду для мытья посуды, чистки зубов, мытья и приготовления пищи, приготовления льда или детского питания.
• Не используйте воду из следующих источников:
  • Радиаторы
  • Водогрейные котлы (часть вашей домашней системы отопления)
  • Водяные матрасы (фунгициды, добавленные в воду, и/или химикаты в виниле могут сделать воду небезопасной для использования)
• Не пытайтесь кипятить или дезинфицировать воду, загрязненную топливом или токсичными химическими веществами. Если вы подозреваете, что в вашей воде есть топливо или химическое загрязнение, обратитесь в местный отдел здравоохранения за конкретным советом.
• Не употребляйте алкоголь, так как он обезвоживает организм, что увеличивает потребность в питьевой воде.

Сделайте воду безопасной с помощью:

• Кипячение
  • Если вода мутная, дайте отстояться, затем снимите чистую воду с осадка. Вы также можете процедить через чистую ткань, бумажное полотенце или кофейный фильтр перед кипячением.
  • Храните кипяченую воду в чистых продезинфицированных контейнерах с плотными крышками.
• Дезинфекция с помощью:
  • Бытового хлорного отбеливателя без запаха или йода (эффективен против большинства, но не всех вредоносных вирусов или бактерий.
  • При использовании отбеливателя внимательно читайте этикетку, чтобы убедиться, что вы используете правильную концентрацию.
  • Таблетки диоксида хлора (полезны против микроорганизмов, устойчивых к отбеливателям или йоду)
• Фильтрация
  • Профильтруйте воду через чистую ткань, бумажное полотенце или кофейный фильтр или дайте ей отстояться, затем слейте чистую воду.
  • Используйте переносной фильтр для воды.
    • Убедитесь, что размер пор фильтра достаточно мал для удаления бактерий и паразитов.
    • Внимательно прочитайте и следуйте инструкциям производителя. После фильтрации добавьте в отфильтрованную воду дезинфицирующее средство, такое как йод, хлор или диоксид хлора, чтобы убить любые вирусы и оставшиеся бактерии.

Поиск аварийных источников воды

Альтернативные источники чистой воды можно найти внутри и снаружи дома. Ниже приведены возможные источники воды:

• Вода из бака водонагревателя вашего дома (часть вашей системы питьевой воды, а не системы отопления вашего дома)
• Растаявшие кубики льда, приготовленные из незагрязненной воды
• Вода из вашего дома бачок унитаза (не из чаши), если он прозрачен и не подвергался химической обработке чистящими средствами для унитаза, например теми, которые изменяют цвет воды
• Жидкость из консервированных фруктов и овощей
• Вода из плавательных бассейнов, курортов и собранная дождевая вода может использоваться для личной гигиены и уборки, , но не для питья .

Ресурсы по очистке воды:

Чтобы узнать больше о фильтрах для воды и обработках, которые могут удалять микроорганизмы, такие как вирусы, бактерии и паразиты (такие как Cryptosporidium), см. следующие ресурсы:

• Обеспечение безопасности воды в Чрезвычайная ситуация: https://www.cdc.gov/healthywater/emergency/drinking/making-water-safe.html
• Руководство по фильтрам для воды: https://www.cdc.gov/parasites/crypto/gen_info/filters.html
• Руководство по очистке и санитарии питьевой воды для использования в удаленных районах и в поездках (содержит информацию об эффективности различных методы очистки воды): https://www.cdc.gov/healthywater/drinking/travel/backcountry_water_treatment.html
• Руководство по бутилированной воде и другим напиткам: https://www.cdc.gov/parasites/crypto /gen_info/bottled.html
• Экстренная дезинфекция питьевой воды: https://www.cdc.gov/healthywater/drinking/travel/emergency_disinfection. html

Прослушайте отчеты местных властей о мерах предосторожности при обращении с водой в вашем доме. Может потребоваться перекрыть главный водяной клапан в вашем доме, чтобы предотвратить попадание загрязняющих веществ в вашу систему трубопроводов.

###

Миссия Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям (FEMA) состоит в том, чтобы поддерживать наших граждан и службы быстрого реагирования, чтобы гарантировать, что как нация мы работаем вместе, чтобы создавать, поддерживать и улучшать наши возможности для подготовки, защиты, реагирования, восстановления после и смягчить все опасности.

Помощь в аварийном восстановлении доступна независимо от расы, цвета кожи, религии, национальности, пола, возраста, инвалидности, владения английским языком или экономического положения. Если вы или ваши знакомые подверглись дискриминации, позвоните в FEMA по бесплатному номеру 800-621-3362 (голосовой, 711/VRS — служба ретрансляции видео) (TTY: 800-462-7585) .