Dessalinització de l'aigua: mètodes i configuracions

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

Els científics creuen que la humanitat ha arribat a un període en què esclataran els conflictes per l'aigua dolça. Només hi ha una manera de resoldre aquest problema: trobar el millor mètode de dessalinització de l'aigua.

Què és la dessalinització de l'aigua

Qualsevol líquid en la seva composició té una determinada proporció de sals, microorganismes, minerals. La purificació de l'aigua natural o de l'aixeta n'elimina les substàncies nocives. Però de vegades conté una gran quantitat de sals, que el fan inadequat per al consum.

La desmineralització de l'aigua és una disminució de la concentració de sals dissoltes en ella. El procediment pot ser total, quan el líquid està privat de qualsevol contingut de sal, o parcial, quan hi queda una quantitat determinada de sal.

Mètodes

La dessalinització completa es realitza de les maneres següents:

• Destil·lació, mètode tèrmic.
• Mètode d'intercanvi d'ions.
• Mètode d'electrodiàlisi.
• Osmosi inversa de membrana.

L'eliminació parcial de la sal s'aconsegueix mitjançant els mètodes següents:

• Llima.
• Suavitzant de barita.
• H-cationització.
• Congelació.

Mètodes de dessalinitzacióL'aigua requereix costos econòmics i energètics. L'elecció del mètode de tractament depèn del grau de contingut de sal en el líquid inicial, la productivitat de la instal·lació, els costos dels components del procés (calor, electricitat, reactius). Cadascun dels mètodes té els seus propis avantatges, desavantatges i es produeix amb l'ajuda de mitjans tècnics.

Dessalinització parcial

Privada de totes les impureses, l'aigua s'utilitza en molts processos industrials i és necessària per al consum intern d'un nombre molt limitat de persones. Les necessitats domèstiques requereixen la desmineralització de l'aigua fins a cert punt. Molt sovint, el suavització del líquid es produeix per cationització.

En el procés, les sals dures són substituïdes per cations d'hidrogen, que, al seu torn, reaccionen per destruir els ions bicarbonat. Els productes formen un compost que s'excreta en forma de gas. El grau de purificació s'estima per la quantitat de carbonat de calci eliminat.

Destil·lació d'aigua

La dessalinització de l'aigua mitjançant el mètode de destil·lació és el mètode més antic i comú actualment. L'avantatge és la seva disponibilitat universal, i el desavantatge és l' alt cost del procés. Els destil·ladors s'utilitzen per obtenir aigua sense impureses. Són diversos tipus d'evaporadors, la diferència entre els quals rau en el disseny, el tipus d'energia utilitzada. Els més habituals són els aparells de vapor i elèctrics, que són cars i consumeixen molta energia.

L'aparell és una caldera (o diverses calderes)baixa pressió, on el líquid es converteix en vapor i separa el concentrat de sal. Per tal que l'aigua rebi la màxima depuració, s'arriba a la temperatura d'ebullició lenta a l'aparell. En aquest mode, les impureses pesades no entren al destil·lat de condensació. Una opció per reduir el cost és augmentar el nombre d'etapes, però aquesta instal·lació comporta una gran inversió inicial.

Els equips de destil·lació, a més de consumir molta energia, tenen un cost impressionant de totes les peces. Les canonades, els accessoris, els intercanviadors de calor i els evaporadors cars de quars o platí poden proporcionar un alt grau de puresa. Altres materials no són adequats.

Mètode electroquímic

L'essència del mètode és fer passar l'aigua a través d'un camp elèctric, mentre es transfereixen ions de sal, els cations es distribueixen cap al càtode i els anions, cap a l'ànode. El sistema té tres compartiments, que es formen mitjançant diafragmes de càtode i ànode. El compartiment central conté aigua preparada per a la dessalinització.

Un corrent elèctric constant es fa passar pel corrent, amb l'ajut del qual les sals es classifiquen en els diafragmes de càtode i ànode. El mètode és molt car pel que fa als costos de l'equip i de l'electricitat i, per tant, no s'ha utilitzat àmpliament.

Intercanvi d'ions

La manera més fiable d'aconseguir la dessalinització de l'aigua és el mètode d'intercanvi iònic. Precipitació d'impureses d'aquesta manerapermet obtenir un líquid més net en poc temps, la qual cosa és important per a la dessalinització industrial. El mètode és el més rendible i ofereix el millor resultat de neteja.

El mètode es basa en l'eliminació de cations i anions de sals del líquid; com a resultat de la purificació, es poden aconseguir diversos graus de desmineralització, fins a l'eliminació completa dels agents salins. La dessalinització de l'aigua per intercanvi iònic es produeix amb la participació d'intercanviadors d'ions, que són polímers insolubles en aigua que contenen un ió mòbil. En les condicions creades, el polímer preparat entra en una reacció d'intercanvi amb ions de sal del mateix signe. Els intercanviadors d'ions col·locats en un medi aquós s'inflen, augmentant de mida 1,5-2 vegades.

A mesura que passa el temps, els intercanviadors d'ions recullen sals dissoltes a l'aigua i es fan més densos. Els intercanviadors d'ions saturats es regeneren i després es netegen. Els productes obtinguts dels intercanviadors d'ions saturats s'anomenen "eluats", inclouen solucions de sals i àlcalis. Algunes d'elles són substàncies valuoses, de manera que s'eliminen com a components valuosos.

Osmosi inversa

El progrés tècnic i l'inici de l'escassetat d'aigua dolça donen lloc a noves tecnologies de dessalinització i dessalinització. El mètode de tractament d'osmosi inversa s'està convertint en un mètode popular, la fiabilitat del qual està garantida pel desenvolupament de tecnologies de membrana. L'interès industrial és causat per uns costos energètics relativament baixos. La majoria dels dispositius d'aquest principi s'utilitzen per al posttractament de l'aigua dels rius, on la seva eficàcia s'ha demostrat repetidament.

PerPer a ús domèstic, les dessalinitzadores d'aigua basades en el principi d'osmosi inversa són adequades tant pel que fa al consum energètic com a la qualitat del producte obtingut. El principi de l'osmosi inversa es basa en el pas de l'aigua a pressió a través d'una membrana impermeable a les sals dissoltes i altres impureses. El procés de dessalinització de l'aigua es realitza mitjançant membranes sintètiques semipermeables que no poden retenir alguns gasos dissolts a l'aigua (clor, diòxid de carboni, etc.).

El mètode d'osmosi inversa purifica l'aigua de totes les impureses, es produeix una desmineralització completa, que és perjudicial per al cos humà. En la majoria dels casos, el profe ha de triar entre aigua de l'aixeta o tractada amb algun tipus de filtre. El mal menor és l'aigua, sense tots els ingredients naturals.

Avui en dia, en alguns països ja hi ha plantes per a la producció d'aigua potable, on s'utilitza el mètode d'osmosi inversa per a la dessalinització, i se n'eliminen els gasos dissolts com a post-tractament addicional. Per tal de donar-li un estat normal proper al natural, les empreses afegeixen les sals necessàries en una concentració verificada a l'aigua purificada.

Pros i contres dels mètodes bàsics

Cada un dels mètodes de dessalinització d'aigua té qualitats tant positives com negatives. Després d'haver-los considerat en detall, podeu entendre a quin donar preferència:

• L'intercanvi iònic ajuda a obtenir l'aigua més pura, el sistema és fiable i no reacciona al grau de mineralitzaciófont líquida, requereix pocs costos d'equip. El procés de dessalinització té lloc amb una pèrdua mínima de consum d'aigua. Els desavantatges del mètode inclouen la contaminació ambiental ràpida amb productes químics nocius, l'elevat cost dels mateixos reactius, el sistema es contamina ràpidament i requereix la substitució freqüent dels filtres. L'eliminació dels residus i les peces del filtre és difícil.
• Destil·lació. Les plantes dessalinitzadores d'aigua basades en el mètode tèrmic s'utilitzen sense l'ús de productes químics, demostren la bona qualitat del líquid resultant i la calor generada durant el funcionament es pot utilitzar per a altres necessitats. Una característica distintiva d'aquest mètode és la capacitat d'eliminar els gasos dissolts a l'aigua. Els inconvenients del mètode inclouen: costos energètics elevats, necessitat de tractament d'aigua, cost de manteniment de la instal·lació (neteja de totes les peces), cost elevat de l'equip.
• Les instal·lacions de membranes es distingeixen per la f alta de pretensions a l'estat inicial de l'aigua, el procés no requereix reactius químics i són fàcils de mantenir. Les qualitats negatives són: preparació de l'aigua per al procés de tractament, una gran quantitat d'aigua per garantir el funcionament de l'aparell, alt consum d'energia, que afecta el cost del producte final.

Dessal a casa

La filtració d'aigua és la forma més assequible de posttractament. Hi ha dues maneres habituals de dessalar bé o líquid marí a casa:

• Coloqueu un recipient amb aigua al congelador i deixeu-lo fins que quedi completament congelat. Sal amb partel líquid no es congelarà, el gel s'ha de fondre i es pot utilitzar immediatament. Per a una purificació addicional, val la pena passar aigua fosa a través de qualsevol filtre domèstic. El mètode s'anomena destil·lació en fred.
• Evaporació. Agafen dos recipients de diferents mides, aboquen aigua de mar/sal al més gran, deixen el més petit buit i el posen en un bol gran. Tota l'estructura es pot posar a l'estufa per escalfar-la o deixar-la al sol, després de tancar la tapa. Cal aconseguir una ebullició lenta d'aigua salada. Els vapors sense sal es concentraran en el recipient buit. El procés d'evaporació al sol procedirà molt més lentament. Amb aquest mètode s'obté un volum d'aigua potable força petit.

La dessalació i la dessalinització de l'aigua mitjançant mètodes artesanals és possible, però ineficaç. La millor opció seria comprar una unitat de neteja domèstica.

Instal·lacions domèstiques

Per a necessitats domèstiques, més sovint es necessiten sistemes de post-tractament de l'aigua. La filtració d'aigua es pot dur a terme de diverses maneres:

• El més fàcil i assequible és una gerra amb filtres reemplaçables.
• Boquet amb un filtre a l'aixeta.
• Filtres d'aigua d'escriptori.
• Sistemes encastats que depuren líquids segons la ubicació (només a la cuina, a l'entrada del subministrament d'aigua a la casa, filtres multietapa per depurar l'aigua d'un pou artesià, etc.).

Cap dels sistemes domèstics pot eliminar completament les sals del líquid, però sí que poden suavitzar l'aigua dura. En aquestEn aquest cas, cal saber amb quins elements està saturat per seleccionar un sistema, cartutxos d'aigua, filtres o reactius. El procés de dessalinització requereix unitats grans, una gran àrea d'instal·lació, grans inversions financeres i la disponibilitat de manteniment del sistema, que no està disponible per a una àmplia gamma de consumidors.

Tipus de neteja de la llar

Avui, s'utilitzen àmpliament els següents tipus de tractament d'aigua:

• Filtració de carbó. El dispositiu és un recipient ple de carbó vegetal, activat o carbó. L'aigua que passa per aquest filtre es purifica del clor, elements oliosos, pesticides, microorganismes, bacteris, etc. El filtre és assequible, durador i fàcil d'utilitzar.
• Neteja fina. Aquest tipus de filtres es divideix en dos tipus: d'una funció i multifunció. Qualsevol elecció requereix manteniment: canvi constant de cartutxos d'aigua, substitució d'accessoris, etc.
• Neteja brusca. Elimina les grans partícules de brutícia (sorra, òxid, sediments, etc.).
• Neteja profunda. Aquest tipus de filtre inclou sistemes d'osmosi inversa, filtres multietapa, etc.

A la majoria de regions de Rússia, només cal una purificació addicional d'aigua, ja que hi ha prou recursos hídrics al país. L'única regió on pot haver-hi escassetat d'aigua dolça és Crimea, que pot requerir instal·lacions industrials per a la dessalinització d'aigua de mar. Tots els dispositius per a la realització de processos tenen patent. La dessalinització i la dessalinització de l'aigua s'han de dur a terme utilitzant mètodes científics amb proves obligatòries dels resultats en condicions de laboratori.