نمک زدایی آب: روش ها و تنظیمات

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

دانشمندان بر این باورند که بشریت به دوره ای رسیده است که درگیری ها بر سر آب شیرین شعله ور می شود. تنها یک راه برای حل این مشکل وجود دارد - یافتن بهترین روش نمک‌زدایی آب.

نمک زدایی آب چیست

هر مایعی در ترکیب خود دارای نسبت معینی از نمک ها، میکروارگانیسم ها، مواد معدنی است. تصفیه آب طبیعی یا لوله کشی مواد مضر را از آن خارج می کند. اما گاهی اوقات حاوی مقدار زیادی نمک است که آن را برای مصرف نامناسب می کند.

دمینرالیزاسیون آب کاهش غلظت نمک های محلول در آن است. این روش می‌تواند کامل باشد، زمانی که مایع از محتوای نمک محروم شود، یا جزئی، زمانی که مقدار معینی نمک در آن باقی بماند.

روش

نمک زدایی کامل به روش های زیر انجام می شود:

• تقطیر، روش حرارتی.
• روش تبادل یونی.
• روش الکترودیالیز.
• اسمز معکوس غشایی.

حذف نسبی نمک با استفاده از روش‌های زیر انجام می‌شود:

• آهک.
• نرم کننده باریت.
• H-کاتیونیزه شدن.
• یخ زدن.

روش های نمک زداییآب نیاز به هزینه های مالی و انرژی دارد. انتخاب روش تصفیه به میزان نمک در مایع اولیه، بهره وری نصب، هزینه های اجزای فرآیند (گرما، برق، معرف ها) بستگی دارد. هر یک از روش ها مزایا، معایب خاص خود را دارد و با کمک ابزارهای فنی اتفاق می افتد.

نمک زدایی جزئی

بدون تمام ناخالصی ها، آب در بسیاری از فرآیندهای صنعتی استفاده می شود و برای مصرف داخلی تعداد بسیار محدودی از مردم مورد نیاز است. نیازهای خانگی تا حد معینی مستلزم املاح آب است. اغلب، نرم شدن مایع با کاتیونیزه شدن اتفاق می افتد.

در این فرآیند، نمک‌های سخت با کاتیون‌های هیدروژن جایگزین می‌شوند، که به نوبه خود، برای از بین بردن یون‌های بی کربنات واکنش نشان می‌دهند. این محصولات ترکیبی را تشکیل می دهند که به صورت گاز دفع می شود. درجه خالص سازی با مقدار کربنات کلسیم حذف شده تخمین زده می شود.

تقطیر آب

نمک زدایی آب به روش تقطیر قدیمی ترین و رایج ترین روش امروزی است. مزیت در دسترس بودن جهانی آن است و عیب آن هزینه بالای فرآیند است. برای به دست آوردن آب بدون ناخالصی از دستگاه های تقطیر استفاده می شود. آنها چندین نوع اواپراتور هستند که تفاوت بین آنها در طراحی، نوع انرژی مصرفی نهفته است. رایج ترین آنها دستگاه های بخار و برق هستند که گران هستند و انرژی زیادی مصرف می کنند.

دستگاه یک دیگ (یا چند دیگ بخار) است.فشار کم، جایی که مایع به بخار تبدیل می شود و کنسانتره نمک را جدا می کند. برای اینکه آب حداکثر تصفیه را دریافت کند، دمای جوش آهسته در دستگاه حاصل می شود. در این حالت ناخالصی های سنگین وارد تقطیر متراکم نمی شود. یکی از گزینه‌های کاهش هزینه، افزایش تعداد مراحل است، اما این نصب مستلزم سرمایه‌گذاری اولیه زیادی است.

تجهیزات تقطیر علاوه بر مصرف انرژی زیاد، هزینه قابل توجهی برای تمامی قطعات دارد. لوله های گران قیمت، اتصالات، مبدل های حرارتی، اواپراتورهای ساخته شده از کوارتز یا پلاتین می توانند درجه بالایی از خلوص را ارائه دهند. مواد دیگر مناسب نیستند.

روش الکتروشیمیایی

ماهیت روش عبور آب از یک میدان الکتریکی است، در حالی که یون های نمک منتقل می شوند - کاتیون ها به سمت کاتد و آنیون ها به سمت آند توزیع می شوند. این سیستم دارای سه محفظه است که با استفاده از دیافراگم های کاتد و آند تشکیل شده است. محفظه میانی حاوی آبی است که برای نمک‌زدایی آماده شده است.

جریان الکتریکی ثابتی از جریان عبور می کند که به کمک آن نمک ها در دیافراگم های کاتد و آند دسته بندی می شوند. این روش از نظر هزینه تجهیزات و هزینه برق بسیار گران است و بنابراین به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته است.

تبادل یون

مطمئن ترین راه برای دستیابی به نمک زدایی آب، روش تبادل یونی است. رسوب ناخالصی ها از این طریقبه شما این امکان را می دهد که در مدت زمان کوتاهی مایع تمیزتری به دست آورید که برای نمک زدایی صنعتی مهم است. این روش مقرون به صرفه ترین است و بهترین نتیجه تمیز کردن را ارائه می دهد.

این روش مبتنی بر حذف کاتیون‌ها و آنیون‌های نمک‌ها از مایع است؛ در نتیجه خالص‌سازی، می‌توان به درجات مختلفی از املاح زدایی تا حذف کامل عوامل نمکی دست یافت. نمک زدایی آب با تبادل یونی با مشارکت مبدل های یونی انجام می شود که پلیمرهای نامحلول در آب حاوی یون متحرک هستند. در شرایط ایجاد شده پلیمر آماده شده با یون های نمکی هم علامت وارد واکنش تبادلی می شود. مبدل‌های یونی در یک محیط آبی قرار می‌گیرند که اندازه آن 1.5-2 برابر افزایش می‌یابد.

با گذشت زمان، مبدل های یونی نمک های محلول در آب را جمع آوری کرده و متراکم تر می شوند. مبدل های یون اشباع دوباره تولید می شوند و پس از آن تمیز می شوند. محصولاتی که از مبدل های یونی اشباع به دست می آیند "Eluates" نامیده می شوند، آنها شامل محلول های نمک و قلیا هستند. برخی از آنها مواد ارزشمندی هستند، بنابراین به عنوان اجزای ارزشمند دور ریخته می شوند.

اسمز معکوس

پیشرفت فنی و آغاز کمبود آب شیرین، فناوری های جدیدی را برای نمک زدایی و نمک زدایی به وجود آورده است. روش تصفیه اسمز معکوس در حال تبدیل شدن به یک روش محبوب است که قابلیت اطمینان آن با توسعه فناوری های غشایی تضمین می شود. علاقه صنعتی ناشی از هزینه های انرژی نسبتا پایین است. اکثر دستگاه های این اصل برای تصفیه آب رودخانه ها استفاده می شود که کارایی آنها بارها ثابت شده است.

برایبرای مصارف خانگی دستگاه های آب شیرین کن بر اساس اصل اسمز معکوس هم از نظر مصرف انرژی و هم از نظر کیفیت محصول به دست آمده مناسب هستند. اصل اسمز معکوس بر پایه عبور آب تحت فشار از غشایی است که در برابر نمک های محلول و سایر ناخالصی ها نفوذ ناپذیر است. فرآیند نمک زدایی آب توسط غشاهای نیمه تراوا مصنوعی انجام می شود که نمی توانند برخی از گازهای محلول در آب (کلر، دی اکسید کربن و غیره) را در خود نگه دارند.

روش اسمز معکوس آب را از تمام ناخالصی ها تصفیه می کند، املاح زدایی کامل اتفاق می افتد که برای بدن انسان مضر است. در بیشتر موارد، افراد غیر عادی باید بین آب لوله کشی یا تصفیه شده با نوعی فیلتر انتخاب کنند. شر کوچکتر آب است، بدون تمام مواد طبیعی.

امروزه در برخی از کشورها کارخانه هایی برای تولید آب آشامیدنی وجود دارد که در آنها از روش اسمز معکوس برای نمک زدایی استفاده می شود و گازهای محلول از آن به عنوان یک پس تصفیه اضافی حذف می شوند. برای اینکه به آن حالت طبیعی نزدیک به طبیعی بدهد، شرکت ها نمک های لازم را با غلظت تایید شده به آب تصفیه شده اضافه می کنند.

مزایا و معایب روش های اساسی

هر یک از روش های نمک زدایی آب دارای دو ویژگی مثبت و منفی است. با در نظر گرفتن جزئیات آنها، می توانید بفهمید که کدام یک را ترجیح دهید:

• تبادل یونی به دریافت خالص ترین آب کمک می کند، سیستم قابل اعتماد است و به درجه کانی سازی واکنش نشان نمی دهد.مایع منبع، به هزینه تجهیزات کمی نیاز دارد. فرآیند نمک زدایی با حداقل اتلاف مصرف آب انجام می شود. از معایب این روش می توان به آلودگی سریع محیط با مواد شیمیایی مضر، هزینه بالای خود معرف ها، آلودگی سریع سیستم و نیاز به تعویض مکرر فیلترها اشاره کرد. دفع ضایعات و قطعات فیلتر دشوار است.
• تقطیر. آب شیرین کن بر اساس روش حرارتی بدون استفاده از مواد شیمیایی استفاده می شود، کیفیت خوب مایع حاصل را نشان می دهد و گرمای تولید شده در حین کار می تواند برای سایر نیازها استفاده شود. ویژگی بارز این روش، توانایی حذف گازهای محلول در آب است. معایب روش عبارتند از: هزینه بالای انرژی، نیاز به تصفیه آب، هزینه نگهداری نصب (تمیز کردن تمام قطعات)، هزینه بالای تجهیزات.
• تاسیسات غشایی با بی تکلف بودن نسبت به حالت اولیه آب متمایز می شوند، فرآیند نیازی به معرف های شیمیایی ندارد و نگهداری آن آسان است. ویژگی های منفی عبارتند از: آماده سازی آب برای فرآیند تصفیه، مقدار زیادی آب برای اطمینان از عملکرد دستگاه، مصرف برق بالا که بر قیمت تمام شده محصول نهایی تأثیر می گذارد.

نمک زدایی در خانه

فیلتراسیون آب مقرون به صرفه ترین روش پس از تصفیه است. دو روش متداول برای نمک زدایی خوب یا مایع دریا در خانه وجود دارد:

• یک ظرف آب در فریزر بگذارید و بگذارید تا کاملا یخ بزند. نمک با قسمتمایع منجمد نمی شود، یخ باید ذوب شود و بلافاصله می توان از آن استفاده کرد. برای تصفیه بیشتر، ارزش عبور آب مذاب از هر فیلتر خانگی را دارد. روش تقطیر سرد نامیده می شود.
• تبخیر. دو ظرف با اندازه های مختلف برمی دارند، داخل ظرف بزرگتر آب دریا / نمک می ریزند، ظرف کوچکتر را خالی می گذارند و در یک کاسه بزرگ می گذارند. کل ساختار را می توان برای گرم کردن روی اجاق گاز قرار داد یا پس از بستن درب آن را در آفتاب قرار داد. برای رسیدن به جوش آهسته آب نمک ضروری است. بخارات بدون نمک در ظرف خالی متمرکز می شوند. فرآیند تبخیر در خورشید بسیار کندتر پیش خواهد رفت. با این روش حجم نسبتا کمی آب آشامیدنی به دست می آید.

شیرین‌کن و نمک‌زدایی آب با روش‌های صنایع دستی امکان‌پذیر، اما بی‌اثر است. بهترین گزینه خرید یک واحد نظافت خانگی است.

تاسیسات خانگی

برای نیازهای خانگی، سیستم‌هایی برای تصفیه پس از تصفیه آب اغلب مورد نیاز است. فیلتراسیون آب را می توان به روش های مختلفی انجام داد:

• ساده ترین و مقرون به صرفه ترین کوزه با فیلترهای قابل تعویض است.
• نازل با فیلتر روی شیر آب.
• فیلترهای آب رومیزی.
• سیستم‌های تعبیه‌شده که بسته به مکان، مایعات را تصفیه می‌کنند (فقط در آشپزخانه، در محل ورودی آب به خانه، فیلترهای چند مرحله‌ای برای تصفیه آب از چاه آرتزین و غیره).

هیچ یک از سیستم های خانگی نمی توانند نمک ها را به طور کامل از مایع حذف کنند، اما می توانند آب سخت را نرم کنند. در آنبرای انتخاب سیستم، کارتریج های آب، فیلترها یا معرف ها، باید بدانید که با چه عناصری اشباع شده است. فرآیند نمک‌زدایی به واحدهای بزرگ، منطقه نصب بزرگ، سرمایه‌گذاری‌های مالی بزرگ و در دسترس بودن تعمیر و نگهداری سیستم نیاز دارد که برای طیف وسیعی از مصرف‌کنندگان در دسترس نیست.

انواع نظافت منزل

امروزه انواع تصفیه آب زیر به طور گسترده استفاده می شود:

• فیلتراسیون زغال سنگ. دستگاه ظرفی پر از زغال چوب، فعال یا زغال سنگ است. آب عبوری از چنین فیلتری از کلر، عناصر روغنی، آفت کش ها، میکروارگانیسم ها، باکتری ها و غیره تصفیه می شود. این فیلتر مقرون به صرفه، بادوام و استفاده آسان است.
• تمیز کردن خوب. این نوع فیلترها به دو نوع تک کاره و چند کاره تقسیم می شوند. هر انتخابی نیاز به تعمیر و نگهداری دارد - تغییر مداوم کارتریج های آب، تعویض اتصالات و غیره.
• تمیز کردن خشن. ذرات بزرگ کثیفی (شن، زنگ، رسوب و غیره) را از بین ببرید.
• تمیز کردن عمیق. این نوع فیلتر شامل سیستم های اسمز معکوس، فیلترهای چند مرحله ای و … می باشد.

در اکثر مناطق روسیه، فقط تصفیه آب اضافی مورد نیاز است، زیرا منابع آب کافی در کشور وجود دارد. تنها منطقه ای که ممکن است کمبود آب شیرین وجود داشته باشد، کریمه است که ممکن است به تاسیسات صنعتی برای نمک زدایی آب دریا نیاز داشته باشد. تمامی دستگاه ها برای انجام فرآیندها دارای حق ثبت اختراع هستند.نمک‌زدایی و نمک‌زدایی آب باید با استفاده از روش‌های مبتنی بر علمی و با آزمایش اجباری نتایج در شرایط آزمایشگاهی انجام شود.