Desalinizzazione dell'acqua: metodi e impostazioni

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Gli scienziati credono che l'umanità sia giunta a un periodo in cui i conflitti divampano per l'acqua dolce. C'è solo un modo per risolvere questo problema: trovare il miglior metodo di desalinizzazione dell'acqua.

Cos'è la desalinizzazione dell'acqua

Qualsiasi liquido nella sua composizione ha una certa proporzione di sali, microrganismi, minerali. La purificazione dell'acqua naturale o del rubinetto rimuove le sostanze nocive da essa. Ma a volte contiene una grande quantità di sali, che lo rendono inadatto al consumo.

La demineralizzazione dell'acqua è una diminuzione della concentrazione di sali disciolti in essa. Il procedimento può essere totale, quando il liquido viene privato di qualsiasi contenuto di sale, o parziale, quando al suo interno rimane una determinata quantità di sale.

Metodi

La desalinizzazione completa viene eseguita nei seguenti modi:

• Distillazione, metodo termico.
• Metodo di scambio ionico.
• Metodo di elettrodialisi.
• Osmosi inversa a membrana.

La rimozione parziale del sale si ottiene utilizzando i seguenti metodi:

• Lime.
• Ammorbidimento della barite.
• Cationizzazione H.
• Congelamento.

Metodi di desalinizzazionel'acqua richiede costi sia finanziari che energetici. La scelta del metodo di trattamento dipende dal grado di contenuto salino nel liquido iniziale, dalla produttività dell'impianto, dai costi dei componenti del processo (calore, elettricità, reagenti). Ciascuno dei metodi ha i suoi vantaggi, svantaggi e si verifica con l'aiuto di mezzi tecnici.

Desalinizzazione parziale

Priva di tutte le impurità, l'acqua è utilizzata in molti processi industriali ed è necessaria per il consumo interno da un numero molto limitato di persone. I bisogni domestici richiedono in una certa misura la demineralizzazione dell'acqua. Molto spesso, l'ammorbidimento del liquido avviene per cationizzazione.

Nel processo, i sali duri vengono sostituiti da cationi idrogeno, che, a loro volta, reagiscono per distruggere gli ioni bicarbonato. I prodotti formano un composto che viene escreto sotto forma di gas. Il grado di purificazione è stimato dalla quantità di carbonato di calcio rimossa.

Distillazione dell'acqua

La desalinizzazione dell'acqua con il metodo della distillazione è il metodo più antico e più comune oggigiorno. Il vantaggio è la sua disponibilità universale e lo svantaggio è l' alto costo del processo. I distillatori vengono utilizzati per ottenere acqua senza impurità. Sono diversi tipi di evaporatori, la cui differenza sta nel design, nel tipo di energia utilizzata. I più comuni sono i dispositivi elettrici e a vapore, che sono costosi e consumano molta energia.

L'apparecchio è una caldaia (o più caldaie)bassa pressione, dove il liquido si trasforma in vapore e separa il concentrato di sale. Affinché l'acqua riceva la massima purificazione, nell'apparecchio viene raggiunta la temperatura di ebollizione lenta. In questa modalità, le impurità pesanti non entrano nel distillato in condensazione. Un'opzione per ridurre i costi è aumentare il numero di fasi, ma questa installazione comporta un grande investimento iniziale.

L'attrezzatura per la distillazione, oltre a consumare molta energia, ha un costo impressionante di tutte le parti. Tubi costosi, raccordi, scambiatori di calore, evaporatori in quarzo o platino possono fornire un elevato grado di purezza. Altri materiali non sono adatti.

Metodo elettrochimico

L'essenza del metodo consiste nel far passare l'acqua attraverso un campo elettrico, mentre gli ioni di sale vengono trasferiti - i cationi vengono distribuiti verso il catodo e gli anioni - verso l'anodo. Il sistema ha tre scomparti, formati da diaframmi catodici e anodici. Lo scomparto centrale contiene l'acqua preparata per la dissalazione.

Una corrente elettrica costante viene fatta passare attraverso il flusso, con l'aiuto del quale i sali vengono smistati nei diaframmi del catodo e dell'anodo. Il metodo è molto costoso in termini di costi delle apparecchiature e dell'elettricità, e quindi non è stato ampiamente utilizzato.

Scambio ionico

Il modo più affidabile per ottenere la desalinizzazione dell'acqua è il metodo di scambio ionico. Precipitazione di impurità in questo modopermette di ottenere in breve tempo un liquido più pulito, importante per la dissalazione industriale. Il metodo è il più conveniente e offre il miglior risultato di pulizia.

Il metodo si basa sulla rimozione dei cationi e degli anioni dei sali dal liquido; a seguito della purificazione si possono raggiungere vari gradi di demineralizzazione, fino alla completa rimozione degli agenti salini. La desalinizzazione dell'acqua mediante scambio ionico avviene con la partecipazione di scambiatori di ioni, che sono polimeri insolubili in acqua contenenti uno ione mobile. Nelle condizioni create, il polimero preparato entra in una reazione di scambio con ioni sale dello stesso segno. Scambiatori di ioni posti in un rigonfiamento medio acquoso, aumentando di dimensioni di 1,5-2 volte.

Con il passare del tempo, gli scambiatori di ioni raccolgono i sali disciolti nell'acqua e diventano più densi. Gli scambiatori di ioni saturi vengono rigenerati, dopodiché vengono puliti. I prodotti ottenuti da scambiatori di ioni saturi sono detti "eluati", comprendono soluzioni di sali e alcali. Alcuni di loro sono sostanze preziose, quindi vengono sm altiti come componenti preziosi.

Osmosi inversa

Il progresso tecnico e l'inizio di una carenza di acqua dolce danno origine a nuove tecnologie per la dissalazione e la dissalazione. Il metodo di trattamento dell'osmosi inversa sta diventando un metodo popolare, la cui affidabilità è garantita dallo sviluppo delle tecnologie a membrana. L'interesse industriale è causato da costi energetici relativamente bassi. La maggior parte dei dispositivi di questo principio sono utilizzati per il post-trattamento dell'acqua di fiume, dove la loro efficacia è stata ripetutamente dimostrata.

PerPer uso domestico, gli impianti di dissalazione dell'acqua basati sul principio dell'osmosi inversa sono idonei sia in termini di consumo energetico che in termini di qualità del prodotto ottenuto. Il principio dell'osmosi inversa si basa sul passaggio dell'acqua in pressione attraverso una membrana impermeabile ai sali disciolti e ad altre impurità. Il processo di dissalazione dell'acqua è assicurato da membrane sintetiche semipermeabili che non possono trattenere alcuni gas disciolti nell'acqua (cloro, anidride carbonica, ecc.).

Il metodo dell'osmosi inversa purifica l'acqua da tutte le impurità, si verifica la completa demineralizzazione, che è dannosa per il corpo umano. Nella maggior parte dei casi, il profano deve scegliere tra acqua del rubinetto o trattata con qualche tipo di filtro. Il male minore è l'acqua, priva di tutti gli ingredienti naturali.

Oggi, in alcuni paesi sono già presenti impianti per la produzione di acqua potabile, dove per la dissalazione viene utilizzato il metodo dell'osmosi inversa e da esso vengono rimossi i gas disciolti come ulteriore post-trattamento. Per dargli uno stato normale vicino al naturale, le imprese aggiungono i sali necessari in una concentrazione verificata all'acqua purificata.

Pro e contro dei metodi di base

Ognuno dei metodi di desalinizzazione dell'acqua ha qualità sia positive che negative. Dopo averli esaminati nel dettaglio, puoi capire a quale dare la preferenza:

• Lo scambio ionico aiuta a ottenere l'acqua più pura, il sistema è affidabile e non reagisce al grado di mineralizzazioneliquido di origine, richiede pochi costi di attrezzatura. Il processo di dissalazione avviene con una minima perdita di consumo d'acqua. Gli svantaggi del metodo includono un rapido inquinamento ambientale con sostanze chimiche nocive, l' alto costo dei reagenti stessi, il sistema si contamina rapidamente e richiede la sostituzione frequente dei filtri. Lo sm altimento dei rifiuti e delle parti del filtro è difficile.
• Distillazione. Gli impianti di dissalazione dell'acqua basati sul metodo termico vengono utilizzati senza l'uso di prodotti chimici, dimostrano la buona qualità del liquido risultante e il calore generato durante il funzionamento può essere utilizzato per altre esigenze. Una caratteristica distintiva di questo metodo è la capacità di eliminare i gas disciolti nell'acqua. Gli svantaggi del metodo includono: costi energetici elevati, necessità di trattamento dell'acqua, costo di manutenzione dell'impianto (pulizia di tutte le parti), costo elevato delle apparecchiature.
• Le installazioni a membrana si distinguono per la semplicità dello stato iniziale dell'acqua, il processo non richiede reagenti chimici e sono di facile manutenzione. Le qualità negative sono: preparazione dell'acqua per il processo di trattamento, una grande quantità di acqua per garantire il funzionamento dell'apparato, elevato consumo energetico, che incide sul costo del prodotto finale.

Dissalare a casa

La filtrazione dell'acqua è il modo più conveniente di post-trattamento. Esistono due modi comuni per dissalare bene o il liquido di mare a casa:

• Metti un contenitore d'acqua nel congelatore e lascialo finché non è completamente congelato. Sale con parteil liquido non si congela, il ghiaccio deve essere sciolto e può essere utilizzato immediatamente. Per un'ulteriore purificazione, vale la pena far passare l'acqua di fusione attraverso qualsiasi filtro domestico. Il metodo si chiama distillazione a freddo.
• Evaporazione. Prendono due contenitori di diverse dimensioni, versano acqua di mare/salata in quello più grande, lasciano vuoto quello più piccolo e lo mettono in una ciotola capiente. L'intera struttura può essere messa sulla stufa per il riscaldamento o lasciata al sole, dopo aver chiuso il coperchio. È necessario ottenere una lenta ebollizione dell'acqua salata. I vapori privi di sale si concentreranno nel contenitore vuoto. Il processo di evaporazione al sole procederà molto più lentamente. Con questo metodo si ottiene un volume di acqua potabile piuttosto piccolo.

La dissalazione e la dissalazione dell'acqua con metodi artigianali è possibile, ma inefficace. L'opzione migliore sarebbe quella di acquistare un'unità di pulizia domestica.

Installazioni domestiche

Per le esigenze domestiche, sono spesso necessari sistemi per il post-trattamento dell'acqua. La filtrazione dell'acqua può essere effettuata in diversi modi:

• La più semplice ed economica è una caraffa con filtri sostituibili.
• Ugello con filtro sul rubinetto.
• Filtri per l'acqua da scrivania.
• Sistemi da incasso per la depurazione dei liquidi a seconda dell'ubicazione (solo in cucina, all'ingresso della rete idrica di casa, filtri multistadio per la depurazione dell'acqua di pozzo artesiano, ecc.).

Nessuno dei sistemi domestici può eliminare completamente i sali dal liquido, ma possono addolcire l'acqua dura. In ciòcaso, è necessario sapere di quali elementi è saturo per selezionare un sistema, cartucce d'acqua, filtri o reagenti. Il processo di desalinizzazione richiede unità di grandi dimensioni, un'ampia area di installazione, ingenti investimenti finanziari e la disponibilità della manutenzione del sistema, che non è disponibile per un'ampia gamma di consumatori.

Tipi di pulizie domestiche

Oggi sono ampiamente utilizzati i seguenti tipi di trattamento delle acque:

• Filtrazione del carbone. Il dispositivo è un contenitore riempito di carbone, attivato o carbone. L'acqua che passa attraverso tale filtro viene purificata da cloro, elementi oleosi, pesticidi, microrganismi, batteri, ecc. Il filtro è conveniente, durevole e facile da usare.
• Pulizia fine. Questo tipo di filtri è diviso in due tipi: monofunzione e multifunzione. Qualsiasi scelta richiede manutenzione: cambio continuo delle cartucce dell'acqua, sostituzione dei raccordi, ecc.
• Pulizia approssimativa. Elimina grandi particelle di sporco (sabbia, ruggine, sedimenti, ecc.).
• Pulizia profonda. Questo tipo di filtro include sistemi ad osmosi inversa, filtri multistadio, ecc.

Nella maggior parte delle regioni della Russia, è necessaria solo una purificazione dell'acqua aggiuntiva, poiché nel paese ci sono risorse idriche sufficienti. L'unica regione in cui potrebbe esserci una carenza di acqua dolce è la Crimea, che potrebbe richiedere installazioni industriali per la desalinizzazione dell'acqua di mare. Tutti i dispositivi per l'esecuzione dei processi hanno un brevetto. La desalinizzazione e la desalinizzazione dell'acqua devono essere eseguite utilizzando metodi scientificamente basati con test obbligatori dei risultati in condizioni di laboratorio.