Vandens gėlinimas: metodai ir nustatymai

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Mokslininkai mano, kad žmonija atėjo į laikotarpį, kai dėl gėlo vandens įsiplieskia konfliktai. Yra tik vienas būdas išspręsti šią problemą – rasti geriausią vandens gėlinimo būdą.

Kas yra vandens gėlinimas

Bet koks skystis savo sudėtyje turi tam tikrą druskų, mikroorganizmų, mineralų dalį. Valant natūralų arba vandentiekio vandenį iš jo pašalinamos kenksmingos medžiagos. Tačiau kartais jame yra daug druskų, todėl jis netinkamas vartoti.

Vandens demineralizacija – tai jame ištirpusių druskų koncentracijos sumažėjimas. Procedūra gali būti visiška, kai skystyje nėra druskos, arba dalinė, kai jame lieka tam tikras druskos kiekis.

Metodai

Visiškas gėlinimas atliekamas šiais būdais:

• Distiliavimas, terminis metodas.
• Jonų mainų metodas.
• Elektrodializės metodas.
• Membraninis atvirkštinis osmosas.

Iš dalies druskos pašalinama naudojant šiuos metodus:

• Lime.
• Barito minkštinimas.
• H-katijonizacija.
• Šąla.

Druskinimo metodaivanduo reikalauja tiek finansinių, tiek energijos sąnaudų. Apdorojimo metodo pasirinkimas priklauso nuo druskos kiekio pradiniame skystyje, įrenginio našumo, proceso komponentų (šilumos, elektros, reagentų) sąnaudų. Kiekvienas iš būdų turi savų privalumų, trūkumų ir atsiranda naudojant technines priemones.

Dalinis gėlinimas

Vanduo, kuriame nėra visų priemaišų, naudojamas daugelyje pramonės procesų ir reikalingas labai ribotam žmonių skaičiui vidaus vartojimui. Buitiniams poreikiams reikia tam tikru mastu demineralizuoti vandenį. Dažniausiai skystis suminkštėja katijonizuojant.

Šio proceso metu kietosios druskos pakeičiamos vandenilio katijonais, kurie savo ruožtu sunaikina bikarbonato jonus. Produktai sudaro junginį, kuris išsiskiria kaip dujos. Išvalymo laipsnis apskaičiuojamas pagal pašalinto kalcio karbonato kiekį.

Vandens distiliavimas

Vandens gėlinimas distiliavimo metodu yra seniausias ir šiandien labiausiai paplitęs metodas. Privalumas yra universalus prieinamumas, o trūkumas - didelė proceso kaina. Vandeniui be priemaišų gauti naudojami distiliatoriai. Tai kelių tipų garintuvai, kurių skirtumas slypi konstrukcijoje, naudojamos energijos rūšyje. Labiausiai paplitę yra garo ir elektros prietaisai, kurie yra brangūs ir sunaudoja daug energijos.

Aparatas yra katilas (arba keli katilai)žemo slėgio, kai skystis virsta garais ir atskiria druskos koncentratą. Kad vanduo būtų maksimaliai išvalytas, aparate pasiekiama lėto virimo temperatūra. Šiuo režimu sunkios priemaišos nepatenka į kondensacinį distiliatą. Vienas iš būdų sumažinti išlaidas yra padidinti etapų skaičių, tačiau šis įrengimas reikalauja didelių pradinių investicijų.

Distiliavimo įranga, be to, sunaudoja daug energijos, turi įspūdingą visų dalių kainą. Brangūs vamzdžiai, jungiamosios detalės, šilumokaičiai, garintuvai iš kvarco arba platinos gali užtikrinti aukštą grynumo laipsnį. Kitos medžiagos netinka.

Elektrocheminis metodas

Metodo esmė yra praleisti vandenį per elektrinį lauką, o druskos jonai perkeliami - katijonai pasiskirsto link katodo, o anijonai - link anodo. Sistema turi tris skyrius, kurie suformuoti naudojant katodo ir anodo diafragmas. Viduriniame skyriuje yra vandens, paruošto gėlinimui.

Srove teka nuolatinė elektros srovė, kurios pagalba druskos surūšiuojamos į katodo ir anodo diafragmas. Šis metodas yra labai brangus įrangos ir elektros sąnaudų požiūriu, todėl nebuvo plačiai naudojamas.

Jonų mainai

Patikimiausias vandens gėlinimo būdas yra jonų mainų metodas. Priemaišų nusodinimas tokiu būduleidžia per trumpą laiką gauti švaresnį skystį, o tai svarbu pramoniniam gėlinimui. Šis metodas yra pats ekonomiškiausias ir užtikrina geriausią valymo rezultatą.

Metodas pagrįstas druskų katijonų ir anijonų pašalinimu iš skysčio; dėl gryninimo galima pasiekti įvairų demineralizacijos laipsnį iki visiško druskų pašalinimo. Vandens gėlinimas jonų mainais vyksta dalyvaujant jonų mainams, kurie yra vandenyje netirpūs polimerai, turintys judriojo jono. Sukurtomis sąlygomis paruoštas polimeras pradeda mainų reakciją su to paties ženklo druskos jonais. Jonų mainai, patalpinti į vandeninę terpę, padidės 1,5–2 kartus.

Bėgant laikui, jonų keitikliai surenka vandenyje ištirpusias druskas ir tampa tankesni. Sotieji jonų keitikliai regeneruojami, po to jie valomi. Produktai, gauti iš sočiųjų jonų keitiklių, vadinami "eliuatais", jie apima druskų ir šarmų tirpalus. Kai kurios iš jų yra vertingos medžiagos, todėl jos šalinamos kaip vertingos sudedamosios dalys.

Atvirkštinis osmosas

Dėl techninės pažangos ir gėlo vandens trūkumo atsiradimo atsiranda naujų gėlinimo ir gėlinimo technologijų. Atvirkštinio osmoso gydymo metodas tampa populiariu metodu, kurio patikimumą garantuoja membraninių technologijų plėtra. Pramonės susidomėjimą lemia palyginti mažos energijos sąnaudos. Dauguma šio principo įrenginių yra naudojami tolesniam upių vandens valymui, kai jų veiksmingumas buvo ne kartą įrodytas.

UžBuitiniam naudojimui atvirkštinio osmoso principu veikiantys vandens gėlinimo įrenginiai yra tinkami tiek energijos suvartojimo, tiek gaunamo produkto kokybės požiūriu. Atvirkštinio osmoso principas pagrįstas slėgiu vandens pratekėjimu per membraną, nepralaidžią ištirpusioms druskoms ir kitoms priemaišoms. Vandens gėlinimo procesą užtikrina sintetinės pusiau laidžios membranos, kurios negali išlaikyti kai kurių vandenyje ištirpusių dujų (chloro, anglies dioksido ir kt.).

Atvirkštinio osmoso metodas išvalo vandenį nuo visų nešvarumų, įvyksta visiška demineralizacija, kuri kenkia žmogaus organizmui. Daugeliu atvejų pasaulietis turi pasirinkti vandenį iš čiaupo arba apdorotą kokiu nors filtru. Mažesnis blogis yra vanduo, kuriame nėra visų natūralių ingredientų.

Šiandien kai kuriose šalyse jau veikia geriamojo vandens gamybos įrenginiai, kuriuose gėlinimui naudojamas atvirkštinio osmoso metodas, o ištirpusios dujos iš jo pašalinamos kaip papildomas papildomas apdorojimas. Siekdamos suteikti jam normalią, artimą natūraliai būseną, įmonės į išvalytą vandenį deda reikiamų druskų patikrinta koncentracija.

Pagrindinių metodų privalumai ir trūkumai

Kiekvienas vandens gėlinimo būdas turi ir teigiamų, ir neigiamų savybių. Išsamiai juos apsvarstę galite suprasti, kuriam iš jų teikti pirmenybę:

• Jonų mainai padeda gauti gryniausią vandenį, sistema patikima ir nereaguoja į mineralizacijos laipsnįš altinio skystis, reikalauja nedaug įrangos sąnaudų. Gėlinimo procesas vyksta su minimaliais vandens suvartojimo nuostoliais. Metodo trūkumai – greitas aplinkos užterštumas kenksmingomis cheminėmis medžiagomis, didelė pačių reagentų kaina, sistema greitai užsiteršia ir reikia dažnai keisti filtrus. Sunku išmesti atliekas ir filtro dalis.
• Distiliavimas. Vandens gėlinimo įrenginiai, pagrįsti terminiu metodu, naudojami nenaudojant chemikalų, demonstruoja gerą gaunamo skysčio kokybę, o eksploatacijos metu susidariusią šilumą galima panaudoti kitoms reikmėms. Išskirtinis šio metodo bruožas yra galimybė pašalinti vandenyje ištirpusias dujas. Metodo trūkumai: didelės energijos sąnaudos, vandens valymo poreikis, įrengimo priežiūros (visų dalių valymo) išlaidos, didelė įrangos kaina.
• Membraniniai įrenginiai pasižymi nepretenzingumu pradinei vandens būklei, procesui nereikia cheminių reagentų, juos lengva prižiūrėti. Neigiamos savybės yra: vandens paruošimas apdorojimo procesui, didelis vandens kiekis, užtikrinantis aparato veikimą, didelis energijos suvartojimas, kuris turi įtakos galutinio produkto kainai.

Druskos šalinimas namuose

Vandens filtravimas yra pats prieinamiausias tolesnio valymo būdas. Yra du paplitę būdai, kaip namuose išvalyti šulinį arba jūros skystį:

• Įdėkite vandens indą į šaldiklį ir palikite, kol jis visiškai sušals. Druska su dalimiskystis nesušals, ledas turi būti ištirpęs ir gali būti naudojamas nedelsiant. Norint papildomai išvalyti, ištirpusį vandenį verta išleisti per bet kurį buitinį filtrą. Šis metodas vadinamas š altuoju distiliavimu.
• Išgaravimas. Jie paima du skirtingų dydžių indus, į didesnį pila jūros / druskos vandens, mažesnį palieka tuščią ir deda į didelį dubenį. Visą konstrukciją galima uždėti ant krosnelės šildyti arba palikti saulėje, uždarius dangtį. Būtina pasiekti, kad sūrus vanduo lėtai užvirtų. Garai, kuriuose nėra druskos, susikaups tuščioje talpykloje. Garavimo procesas saulėje vyks daug lėčiau. Taikant šį metodą gaunamas gana mažas geriamojo vandens tūris.

Vandens gėlinimas ir gėlinimas rankdarbiais galimas, bet neefektyvus. Geriausias pasirinkimas būtų įsigyti buitinį valymo įrenginį.

Butinė instaliacija

Buitiniams poreikiams dažniausiai reikalingos papildomo vandens valymo sistemos. Vandenį galima filtruoti keliais būdais:

• Paprasčiausias ir įperkamiausias yra ąsotis su keičiamais filtrais.
• Antgalis su filtru ant čiaupo.
• Staliniai vandens filtrai.
• Įterptosios sistemos, kurios išvalo skysčius priklausomai nuo vietos (tik virtuvėje, vandens tiekimo į namą taške, daugiapakopiai filtrai vandeniui iš artezinio gręžinio valyti ir pan.).

Nė viena buitinė sistema negali visiškai pašalinti druskų iš skysčio, tačiau jos gali suminkštinti kietą vandenį. TuoŠiuo atveju turite žinoti, kokiais elementais jis yra prisotintas, kad galėtumėte pasirinkti sistemą, vandens kasetes, filtrus ar reagentus. Gėlinimo procesui reikalingi dideli įrenginiai, didelis įrengimo plotas, didelės finansinės investicijos ir sistemos priežiūra, kuri nėra prieinama daugeliui vartotojų.

Buitinio valymo tipai

Šiandien plačiai naudojami šie vandens valymo būdai:

• Anglių filtravimas. Prietaisas yra indas, užpildytas anglimi, aktyvintomis arba anglimis. Vanduo, praeinantis per tokį filtrą, yra išvalomas nuo chloro, aliejinių elementų, pesticidų, mikroorganizmų, bakterijų ir kt. Filtras yra prieinamas, patvarus ir paprastas naudoti.
• Puikus valymas. Šio tipo filtrai skirstomi į du tipus – vienfunkčius ir daugiafunkcius. Bet koks pasirinkimas reikalauja priežiūros – nuolat keisti vandens kasetes, keisti jungiamąsias detales ir pan.
• Grubus valymas. Pašalinkite dideles nešvarumų daleles (smėlį, rūdis, nuosėdas ir kt.).
• Gilus valymas. Šio tipo filtrai apima atvirkštinio osmoso sistemas, kelių pakopų filtrus ir kt.

Daugelyje Rusijos regionų reikalingas tik papildomas vandens valymas, nes šalyje yra pakankamai vandens išteklių. Vienintelis regionas, kuriame gali trūkti gėlo vandens, yra Krymas, kuriame gali prireikti pramoninių įrenginių jūros vandeniui gėlinti. Visi prietaisai procesams atlikti turi patentą. Vandens gėlinimas ir gėlinimas turėtų būti atliekami naudojant moksliškai pagrįstus metodus ir privalomus rezultatus tikrinti laboratorinėmis sąlygomis.