100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как опресняют морскую воду (видео)

Как опресняют морскую воду (видео)

С каждым годом проблема нехватки пресной воды становится все острее. По прогнозам ученых, 21 век станет кризисным в этом плане, так как из-за глобального потепления, в связи с постоянным приростом населения в 80 млн. человек в год, уже к 2030 году воды, пригодной для питья, не будет хватать трети населения планеты. Поэтому, в связи с надвигающейся катастрофой мирового масштаба, проблему добычи новых источников пресной воды нужно решать уже сейчас. На сегодняшний день, жидкость пригодную для питья добывают путем конденсации осадков, растапливая ледовые и снежные шапки горных вершин, но самым перспективным, все же, считается метод опреснения морской воды.

Способы опреснения морской воды

Зачастую, в 1 килограмме морских и океанских вод, общее количество которых на планете равно 70%, содержится приблизительно 36 грамм разных солей, что делает ее непригодной как для употребления в пищу, так и для полива сельскохозяйственных угодий. Метод опреснения таких вод заключается в том, что из нее различными способами извлекают содержащуюся соль.

В данное время применяют следующие способы опреснения морских вод:

  • химический;
  • электродиализ;
  • ультрафильтрацию;
  • дистилляцию;
  • вымораживание.

Видео про ядерное опреснение

Процесс опреснения морской и океанской воды

Химическое опреснение – заключается в выделении солей, путем добавления в соленую воду реагентов на основе бария и серебра. Вступая в реакцию с солью, эти вещества делают ее нерастворимой, что позволяет легко извлечь соляные кристаллы. Применяется такой метод крайне редко из-за своей дороговизны и ядовитых свойств реагентов.

Электродиализ – это процесс очищения воды от соли с применением силы электрического тока. Для этого соленую жидкость помещают в специальный прибор постоянного действия, разделенный на три части специальными перегородками, одни такие мембраны задерживают ионы, а другие – катионы. Беспрерывно перемещаясь между перегородками, вода очищается, а изъятые из нее соли постепенно выводятся через специальный сток.

Ультрафильтрация, или как ее еще называют – обратный осмос – это способ, при котором соленый раствор заливают в один из отсеков специальной емкости, разделенной мембраной из антицеллюлозы. На воду воздействуют очень мощным поршнем, который при надавливании заставляет ее просачиваться через поры мембраны, оставляя в первом отсеке более крупные соляные составляющие. Такой метод довольно дорогой, поэтому малоэффективный.

Вымораживание – самый распространенный способ, основывается на том, что при заморозке соленой воды, первые образования льда происходят с пресной ее частью, а более соленая часть жидкости замерзает медленнее и при более низких температурах. После чего лед подогревают до 20 градусов, заставляя плавиться, и вода при этом будет практически избавленная от солей. Проблема вымораживания заключается в том, что для ее обеспечения, нужно специальное, очень дороге и профессиональное оборудование.

Дистилляция, или как его еще называют – термический метод,- самый экономичный вид опреснения, который заключается в простой конденсации, то есть соленую жидкость подвергают кипению, а из охлажденных испарений получают пресную воду.

Проблемы опреснения воды

Проблема опреснения морской воды состоит, в первую очередь, в больших затратах, связанных с самим процессом. Зачастую затраты на выведение солей с жидкости, не окупаются, поэтому применяются крайне редко. Также с каждым годом очищать воду морей и океанов – дистиллировать все труднее, так как остатки солей из уже очищенных вод не утилизируются, а возвращаются обратно в водные просторы, что делает концентрацию соли в них в разы выше. Исходя из этого, можно сделать вывод, что человечеству еще предстоит работа по открытию новых, эффективнейших методов опреснения морской воды.

Читайте так же:
Денежные правила по Рокфеллеру — выявляем суть

Как опресняют морскую воду?

На нашей планете настолько много воды, что разговоры о том, что ее мало, кажутся бессмысленными. На Земле 326 миллионов триллионов литров воды. Но лишь 0,5% ее можно пить. 98% воды на планете — это океаническая соленая вода. Еще полтора процента заблокирована в ледяных шапках и ледниках. Огромное количество людей, живущих у океанов, рискуют остаться без пригодной для питья воды.

Можно ли пить морскую воду

Нет, нельзя. Если пить морскую воду, возникнут проблемы. Из-за большого содержания различных солей почки будут работать в несколько раз сильнее. Соль приведет к образованию камней, а почки попросту не справятся с концентрацией соли. Суть в том, что для вывода излишней соли организму тоже нужна вода. За несколько дней возникнет обезвоживание, поскольку организм начнет вырабатывать воду из собственных запасов.

Путешественник Ален Бомбар доказал экспериментально, что морскую воду можно пить без вреда для здоровья в течение 5-7 дней. Но еще лучше ее опреснить.

Можно ли опреснить морскую воду?


Завод по опреснению воды

Почему же нельзя превратить морскую воду в питьевую? Можно! Люди делали морскую воду пригодной для питья с давних времен. Проблема в масштабах. Если говорить о городах и странах, очистка морской воды исторически была непомерно дорогой. Особенно в сравнении с региональными и местными источниками пресной воды. Однако по мере того, как развиваются технологии, снижаются и затраты на опреснение воды. Все больше городов ищут возможность преобразования морской воды, чтобы удовлетворять этот жизненно важный спрос.

Как и где опресняют воду в наши дни?


Станция опреснения в Саудовской Аравии

Опреснение воды началось 2400 лет назад: люди кипятили соленую воду и собирали пар губками. Сегодня наиболее используемый метод основан на том же принципе: дистилляция. Дистилляция, по сути, это способ повторить природный процесс: нагретая вода испаряется, превращаясь в водяной пар, и оставляет после себя соли и примеси, а при охлаждении конденсируется и превращается в пресную воду. Дождь устроен примерно так же. Дистилляционные установки очищают и ускоряют этот процесс, искусственно нагревая и охлаждая воду, а также выпаривая ее при более низком давлении воздуха и пара. При понижении давления уменьшается и температура кипения.

Но такой метод требует большого количества энергии, поэтому дистилляционные установки часто располагаются рядом с электростанциями, где есть отработанное, избыточное тепло — с его помощью воду и доводят до температуры кипения.

Читайте так же:
Как снимают индийское кино

Другой метод — опреснение с помощью обратного осмоса — использует давление, чтобы проталкивать воду через фильтры, которые вытягивают из нее вещества на молекулярном уровне. Этот процесс был разработан в 1960-х годах и стал возможен коммерчески в 1970-х. Он же и заменил дистилляцию в большинстве новых опреснительных установок, отчасти потому, что требует меньше энергии. Помимо удаления соли, фильтры обратного осмоса удаляют из воды практически все минеральные и органические соединения, производя чистейшую питьевую воду.

Сколько в мире заводов по опреснению воды?

Точных цифр никто не назовет, потому что постоянно строят новые заводы. Также невозможно отделить дистилляционные установки от обратного осмоса. Считается, что в мире есть 8000 заводов по опреснению воды, которые производят приблизительно 10 миллиардов литров питьевой воды ежедневно. Но это менее 0,01% потребления воды в мире.

Крупнейшие опресняющие станции находятся в Саудовской Аравии, ОАЭ, США, Испании, Кувейте и Японии. В Саудовской Аравии 70% питьевой воды обеспечивается именно за счет опреснения.

Круизные лайнеры, подводные лодки и военные корабли опресняют воду много лет. Почему же мы не можем опреснять морскую воду и пить ее?

Сколько стоит опреснение воды

Миру нужно больше питьевой воды — это факт. Климат меняется в сторону потепления, и по прогнозам дефицит воды будет только увеличиваться. За воду начнутся войны. Что же мешает нам опреснять морскую воду?

До недавнего времени очистка морской воды стоила примерно в 5-10 раз дороже, чем добыча пресной воды из более традиционных источников. Однако фильтры обратного осмоса прошли долгий путь, и сегодня опреснение стоит в два раза дешевле, чем 10-15 лет назад.

На долю энергии приходится одна треть общей стоимости опреснения воды. Получается, даже береговые опресняющие установки дорого эксплуатировать. А еще морскую воду нужно перевозить — возникают транспортные расходы. Можно использовать внутренние воды в качестве источников солоноватой или соленой воды, но возникает иная проблема: куда девать побочный продукт, концентрированный солевой раствор, который прибрежные станции могут сливать обратно в океан.

Опреснение воды — затратный и неэффективный процесс. Чтобы обеспечить планету питьевой водой, системам опреснения предстоит пройти долгий путь.

Почитайте еще, откуда на нашей планете взялась вся эта вода, которую мы пытаемся опреснять.

Опреснение морской воды в промышленных, домашних и походных условиях

Вода – главный источник жизни на планете, основа всего живого и всех организмов. Без нее человек не может долго прожить, однако, для питья годится далеко не всякая вода. Начнем с того, что она может быть загрязнена, в таком случае, Вы рискуете получить проблемы со здоровьем, поэтому, ее необходимо фильтровать и обеззараживать. А еще может случиться так, что вся вода, которая окажется в Вашем распоряжении, будет соленой, морской. Ну, мало ли, может Вы пережили кораблекрушение и дрейфуете на плоту в море. Или оказались на необитаемом острове. Или же Вы – гордый сын пустыни, в которой миллионы нефти и при этом нет пресной воды. На морской воде человек долго не протянет, так что же делать в такой ситуации? К счастью, человечество, очевидно, не от хорошей жизни, изобрело несколько способов опреснить морскую воду. Вам останется лишь выбрать из них наиболее подходящий.

Читайте так же:
Астрономы предположили существование планет из странной материи

Способы опреснения морской воды

Химический метод ионного обмена

Это относительно новый способ, который позволял открыть новые перспективы в области опреснения воды. Заключается он в прогоне воды через фильтры, содержащие в себе иониты. Иониты – это особые вещества, имеющие зернистую структуру и представляют собой органические кислоты и основания. Нерастворимы в воде и имеют свойство обменивать свои ионы на ионы, входящие в состав исходной воды. Между собой разделяются по типу обмениваемого иона на те, которые обменивают катионы, сюда относятся Са +2 , Mg +2 , Na+ и прочие, и те, что обменивают анионы, это вещества Cl-, SO -2 4 и прочие. Опресняемая вода при этом может содержать соли до трех грамм на литр.

Опреснение воды

Ионные фильтры бывают либо напорные, либо безнапорные. Их главное отличие в том, что напорные фильтры устанавливаются на подземные источники воды, не требующие предварительной очистки, а безнапорные – на поверхностные воды. Здесь уже требуется предварительная очистка и обеззараживание.

К ионитам предъявляются определенные требования. Они не должны изменять свойств воды и приводить к появлению вредных для здоровья человека веществ.

Электродиализ

Сводится к помещению воды в электрическое поле. При этом, катионы и анионы воды движутся к предварительно погруженному в нее катоду и аноду. Опресняющая установка оборудована специальными мембранами, проницаемыми для катионов и анионов. Это позволяет скапливать между этими перегородками опресненную воду. Изначально, все это было просто научным экспериментом. Однако, со временем, стоимость электроэнергии значительно снизилась, что сделало возможным применение электродиализа в крупных масштабах. Также, этот способ комбинируется с предыдущим, когда пропускающие мембраны изготавливаются с включением ионитов.

Указанные методы пригодны для промышленного опреснения. Используются в засушливых регионах, где наблюдается острая нехватка пригодной для питья воды. Эти способы требуют специального и весьма дорогостоящего оборудования и поэтому малопригодны в домашних, не говоря уже о походных, условиях. Здесь используются другие способы. Так, в домашних условиях, соленую воду можно дистиллировать и частично замораживать. А в походных – собирать конденсат с помощью открытого источника огня, солнечных лучей и топить снег и лед. Рассмотрим это более подробно.

Опреснение воды в домашних и походных условиях

Для преобразования морской воды в пресную в домашних условиях, используется дистилляция и заморозка. И то и другое приводит к изменению агрегатного состояния воды – либо превращению ее в пар, либо в лед, в результате которого вода избавляется от значительной части содержащихся в ней солей.

Дистилляция воды

Дистилляция заключается в нагреве воды, ее дальнейшему испарению и сбору конденсата в отдельной емкости. Лучше всего для дистилляции подходит самогонный аппарат. Существуют специальные дистиллирующие установки, которые работают при температуре, близкой к 100 градусам, попутно обеззараживая ее. Минусом дистиллируемой воды является то, что она не имеет ни вкуса ни запаха. Пить ее, мягко говоря, неприятно. Благо, некоторые современные установки имеют функцию добавления в такую воду минеральной воды, для придания хоть какого-то вкуса.

Читайте так же:
Как снимали фильм «Терминатор 2»

Конденсация воды

Если же самогонного аппарата нет под рукой, то можно воспользоваться методом конденсации. Соедините бутылку с водой с пустой бутылкой скотчем и уложите их в самое теплое или солнечное место. При этом, пустую бутылку следует установить чуть выше чем полную. Спустя определенное время будет собираться чистый конденсат, который будет пригоден для питья.

Для опреснения сгодится и широкий таз. В таз заливается вода, а в его середину устанавливается пустая емкость. Поверх всего этого натягивается пакет или пленка и герметично закрепляется. Посередине кладется небольшой груз, и вся эта конструкция размещается в самом теплом или солнечном месте. Спустя некоторое время в емкость будет собираться конденсат.

Замораживание воды

Замораживание соленой воды требует наличия морозильной камеры. Способ этот прост и легок, поскольку понятен и не требует сооружения каких-либо конструкций. Просто налейте в емкость соленую воду и разместите ее в морозилке. Затем, необходимо тщательно следить за ней, чтобы она не замерзла полностью. Пресной водой будет лишь лед на поверхности, и если емкость промерзнет целиком, то соль никуда не денется. Поэтому, следим за процессом и собираем образующийся ледок. Соль будет скапливаться и поэтому не нужно вычерпывать из емкости всю воду. Как только Вы опреснили две трети емкости с соленой водой, вылейте остаток и наберите новую.

Опреснение воды

В экстремальных ситуациях придется импровизировать, потому что вряд ли кто-то додумается взять с собой в поход портативный опреснитель. Но голь на выдумки хитра, поэтому, если Вы оказались в безвыходном положении, то включите свою фантазию – можно соорудить импровизированный дистиллятор из подручных средств, буквально из желудей и шишек и выпаривать воду на открытом огне, либо же воспользоваться способом с тазом, но вместо таза использовать вырытую яму.

Вкус опресненной воды

Да, вот это уже действительно проблема. Вода, которая прошла дистилляцию и перегонку не имеет ни вкуса ни запаха, она просто никакая. Конечно, она чистая и безопасная для здоровья, да, без жидкости человек долго не проживет, однако, употребление безвкусной пресной воды способно отбить волю к жизни даже у самого заядлого выживальщика. Разумеется, если Вы оказались один на необитаемом острове и из веток с палками смогли соорудить себе дистиллятор, а потом еще полдня ждали, пока он осилит перегнать кружку воды, то выбор-то у Вас небольшой: либо пить, что есть, либо искать нормальный источник пресной воды, либо садиться и помирать от жажды. Помирать никому не хочется, а источником может и не оказаться, тогда придется пить, что есть. Вашу горькую участь можно слегка скрасить, добавив в жидкость что-то, что способно придать вкус или запах, да хоть ту же соленую воду, в разумных пропорциях.

Читайте так же:
Как производят фронтовой бомбардировщик Су-34

Как сделать морскую воду пригодной для питья при помощи пластиковой бутылки

Чудеса физики: опресняем морскую воду с помощью испарения

Одна из величайших ироний планеты заключается в том, что человек может умереть от обезвоживания на планете, где 2/3 поверхности покрыто водой. Особенно, как бы странно это ни звучало, но о чем знает каждый — потерявшийся в море путешественник не будет иметь более ценного вещества, чем пресная вода . Как и в пустыне, H2О в такой экстремальной ситуации будет действительно на вес золота — парадокс!

Причина, по которой пить соленую воду настолько вредно, заключается не в том, что ее нельзя пить. Хомо сапиенс — единственный на планете вид животных, который потребляет такое огромное количество соли. Мы все время потребляем соленую жидкость, такую ​​как супы, тушеные блюда, а к суши подают просто запредельно соленый соевый соус. И, вроде ведь, ничего — живем, наши почки без проблем фильтруют соль и обрабатывают ее. Как так получается?

Дело в том, что этот процесс работает, потому что мы также пьем много пресной воды, что в итоге снижает общую концентрацию соли в нашем организме, оперативно вымывает ее и поддерживает солевой баланс.

Когда человек начнет пить только соленую воду, он нарушит этот баланс. Его почки перегрузятся. Организм начнет избавляться от избытка соли, позывая человека чаще мочиться. При этом сколько бы соленой воды человек ни выпил, наверстать уходящую из организма влагу не получится, с каждой минутой состояние дегидрации будет ухудшаться, стремительно подводя к конечной стадии обезвоживания организма — летальному исходу.

В сценариях выживания опреснение (извлечение соли из воды) — единственный способ сделать морскую воду достаточно безопасной для питья. Простейший способ процесса опреснения — это испарение .

Из курса географии и природоведения мы знаем, что облака, проливающиеся дождем, концентрируют в себе пресную воду, несмотря на то что большая их часть формируется из испарений с океанской поверхности. Солнце нагревает поверхность воды в океане, в нем же остается соль и другие тяжелые частички. Влажный воздух поднимается, охлаждается, образует облака, и если массивность водяного пара доходит до определенного объема — пройдет дождь. Это очень важное знание основ окружающей среды поможет вам выжить в сложной ситуации.

Приведенный ниже метод (инструкция в конце материала) опреснения полностью полагается на вышеописанный процесс испарения и конденсации и может помочь собрать чистую жидкость в емкость для питья. В примере используется простая бутылка из-под Coca-Cola.

Все, что вам понадобится, это большая пластиковая бутылка и баночка (впрочем, можно использовать любую тару для сбора конденсата). Учтите, что используемая пластиковая бутылка должна иметь крышку. В противном случае испарившаяся морская вода выйдет через верх в атмосферу…

Итак, вот инструкция, которая, искренне надеемся, никогда вам не пригодится!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию