การแยกเกลือออกจากน้ำ: วิธีการและการตั้งค่า

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามนุษยชาติได้มาถึงช่วงที่ความขัดแย้งปะทุขึ้นเหนือน้ำจืด มีทางเดียวเท่านั้นในการแก้ปัญหานี้ - เพื่อหาวิธีที่ดีที่สุดในการแยกเกลือออกจากน้ำ

การแยกเกลือออกจากน้ำคืออะไร

ของเหลวใด ๆ ในองค์ประกอบของมันมีเกลือ จุลินทรีย์ แร่ธาตุในสัดส่วนที่แน่นอน การทำน้ำธรรมชาติหรือน้ำประปาให้บริสุทธิ์ช่วยขจัดสารอันตราย แต่บางครั้งก็มีเกลือปริมาณมาก ทำให้ไม่เหมาะกับการบริโภค

Demineralization ของน้ำคือการลดลงของความเข้มข้นของเกลือที่ละลายอยู่ในนั้น ขั้นตอนสามารถทำได้ทั้งหมด เมื่อของเหลวขาดเกลือหรือบางส่วนเมื่อมีเกลือในปริมาณที่กำหนด

วิธีการ

การแยกเกลือออกจากเกลือที่สมบูรณ์จะดำเนินการด้วยวิธีต่อไปนี้:

• กลั่นด้วยวิธีความร้อน
• วิธีแลกเปลี่ยนไอออน
• วิธีการฟอกไตด้วยไฟฟ้า
• เมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส

การกำจัดเกลือบางส่วนทำได้โดยใช้วิธีการต่อไปนี้:

• มะนาว.
• แบไรท์อ่อนตัว
• H-cationization.
• เยือกแข็ง

วิธีการกลั่นน้ำทะเลน้ำต้องใช้ทั้งต้นทุนทางการเงินและพลังงาน ทางเลือกของวิธีการรักษาขึ้นอยู่กับระดับของปริมาณเกลือในของเหลวเริ่มต้น ผลผลิตของการติดตั้ง ต้นทุนของส่วนประกอบในกระบวนการ (ความร้อน ไฟฟ้า น้ำยา) แต่ละวิธีมีข้อดี ข้อเสีย และเกิดขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือทางเทคนิค

แยกเกลือออกจากเกลือบางส่วน

ปราศจากสิ่งเจือปน น้ำถูกใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่าง และจำเป็นสำหรับการบริโภคภายในโดยคนจำนวนจำกัด ความต้องการภายในประเทศจำเป็นต้องมีการลดแร่ธาตุของน้ำในระดับหนึ่ง ส่วนใหญ่แล้ว การอ่อนตัวของของเหลวเกิดขึ้นจากไอออนบวก

ในกระบวนการนี้ เกลือแข็งจะถูกแทนที่ด้วยไฮโดรเจนไอออนบวก ซึ่งจะทำปฏิกิริยาเพื่อทำลายไอออนของไบคาร์บอเนต ผลิตภัณฑ์ก่อตัวเป็นสารประกอบซึ่งถูกขับออกมาเป็นก๊าซ ระดับของการทำให้บริสุทธิ์ประเมินโดยปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนตที่ถูกกำจัด

กลั่นน้ำ

การแยกเกลือออกจากน้ำโดยใช้วิธีการกลั่นเป็นวิธีที่เก่าแก่และเป็นที่นิยมมากที่สุดในปัจจุบัน ข้อดีคือความพร้อมใช้งานแบบสากล และข้อเสียคือต้นทุนสูงของกระบวนการ เครื่องกลั่นใช้เพื่อให้ได้น้ำที่ไม่มีสิ่งเจือปน เป็นเครื่องระเหยหลายประเภทซึ่งความแตกต่างระหว่างการออกแบบและประเภทของพลังงานที่ใช้ ที่พบมากที่สุดคืออุปกรณ์ไอน้ำและไฟฟ้าซึ่งมีราคาแพงและใช้พลังงานมาก

อุปกรณ์เป็นหม้อต้ม (หรือหม้อต้มหลายตัว)แรงดันต่ำซึ่งของเหลวจะกลายเป็นไอน้ำและแยกเกลือเข้มข้น เพื่อให้น้ำได้รับการทำให้บริสุทธิ์สูงสุด อุณหภูมิของการต้มอย่างช้าๆ จะต้องถึงในเครื่อง ในโหมดนี้ สิ่งเจือปนจำนวนมากจะไม่เข้าสู่การกลั่นแบบควบแน่น ทางเลือกหนึ่งในการลดต้นทุนคือการเพิ่มจำนวนขั้นตอน แต่การติดตั้งนี้ต้องใช้เงินลงทุนเริ่มต้นจำนวนมาก

อุปกรณ์กลั่นนอกจากจะใช้พลังงานมากแล้วยังมีค่าอะไหล่ที่น่าประทับใจอีกด้วย ท่อ ฟิตติ้ง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องระเหยที่ทำจากควอตซ์หรือแพลตตินั่มราคาแพงสามารถให้ความบริสุทธิ์ในระดับสูงได้ วัสดุอื่นไม่เหมาะสม

วิธีเคมีไฟฟ้า

สาระสำคัญของวิธีนี้คือการส่งน้ำผ่านสนามไฟฟ้า ในขณะที่เกลือไอออนจะถูกถ่ายโอน - ไอออนบวกจะถูกกระจายไปทางแคโทด และแอนไอออน - ไปทางแอโนด ระบบมีสามช่องซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้ไดอะแฟรมแคโทดและแอโนด ช่องกลางบรรจุน้ำที่เตรียมไว้สำหรับการแยกเกลือออกจากเกลือ

กระแสไฟคงที่จะถูกส่งผ่านกระแสน้ำ โดยเกลือจะถูกจัดเรียงเป็นแคโทดและแอโนดไดอะแฟรม วิธีการนี้มีราคาแพงมากในแง่ของค่าอุปกรณ์และค่าไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

แลกเปลี่ยนไอออน

วิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการทำให้น้ำกลั่นออกจากน้ำทะเลคือวิธีแลกเปลี่ยนไอออน การตกตะกอนของสิ่งสกปรกด้วยวิธีนี้ช่วยให้คุณได้ของเหลวที่สะอาดขึ้นในเวลาอันสั้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทางอุตสาหกรรม วิธีนี้เป็นวิธีที่คุ้มค่าที่สุดและให้ผลลัพธ์การทำความสะอาดที่ดีที่สุด

วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการกำจัดไพเพอร์และแอนไอออนของเกลือออกจากของเหลว อันเป็นผลมาจากการทำให้บริสุทธิ์ การทำให้ปราศจากแร่ธาตุในระดับต่างๆ ได้ จนถึงการกำจัดเกลือที่สมบูรณ์ การแยกเกลือออกจากน้ำโดยการแลกเปลี่ยนไอออนเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของเครื่องแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ไม่ละลายน้ำซึ่งมีไอออนเคลื่อนที่ ภายใต้เงื่อนไขที่สร้างขึ้น โพลีเมอร์ที่เตรียมไว้จะเข้าสู่ปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนกับเกลือไอออนที่มีเครื่องหมายเดียวกัน ตัวแลกเปลี่ยนไอออนถูกวางไว้ในคลื่นปานกลางที่มีน้ำ เพิ่มขนาด 1.5-2 เท่า

เมื่อเวลาผ่านไป เครื่องแลกเปลี่ยนไอออนจะรวบรวมเกลือที่ละลายในน้ำและกลายเป็นความหนาแน่นมากขึ้น เครื่องแลกเปลี่ยนไอออนอิ่มตัวจะถูกสร้างขึ้นใหม่หลังจากนั้นจะทำความสะอาด ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากเครื่องแลกเปลี่ยนไอออนอิ่มตัวเรียกว่า "อีลูเอต" ซึ่งรวมถึงสารละลายของเกลือและด่าง บางส่วนเป็นสารที่มีค่า ดังนั้นจึงถูกกำจัดเป็นส่วนประกอบที่มีค่า

รีเวิร์สออสโมซิส

ความก้าวหน้าทางเทคนิคและจุดเริ่มต้นของการขาดแคลนน้ำจืดทำให้เกิดเทคโนโลยีใหม่สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล วิธีการรักษาแบบรีเวิร์สออสโมซิสกำลังเป็นที่นิยม ซึ่งรับประกันความน่าเชื่อถือโดยการพัฒนาเทคโนโลยีเมมเบรน ดอกเบี้ยอุตสาหกรรมเกิดจากต้นทุนพลังงานที่ค่อนข้างต่ำ อุปกรณ์ส่วนใหญ่ของหลักการนี้ใช้สำหรับการบำบัดน้ำในแม่น้ำหลังการบำบัด ซึ่งได้รับการพิสูจน์ประสิทธิภาพซ้ำแล้วซ้ำเล่า

สำหรับสำหรับการใช้งานในประเทศ โรงแยกเกลือออกจากน้ำตามหลักการรีเวิร์สออสโมซิสนั้นเหมาะสมทั้งในแง่ของการใช้พลังงานและในแง่ของคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ได้รับ หลักการของรีเวิร์สออสโมซิสมีพื้นฐานมาจากการเคลื่อนตัวของน้ำภายใต้แรงดันผ่านเมมเบรนที่ไม่สามารถซึมผ่านไปยังเกลือที่ละลายน้ำและสิ่งเจือปนอื่นๆ กระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำนั้นมาจากเยื่อสังเคราะห์กึ่งซึมผ่านได้ ซึ่งไม่สามารถกักเก็บก๊าซบางชนิดที่ละลายในน้ำได้ (คลอรีน คาร์บอนไดออกไซด์ ฯลฯ)

วิธีรีเวิร์สออสโมซิสทำให้น้ำบริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกทั้งหมด เกิดการแยกแร่ธาตุออกอย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ ส่วนใหญ่ ฆราวาสต้องเลือกระหว่างน้ำประปาหรือกรองบางประเภท ความชั่วร้ายน้อยกว่าคือน้ำที่ปราศจากส่วนผสมจากธรรมชาติทั้งหมด

วันนี้ ในบางประเทศมีโรงงานสำหรับผลิตน้ำดื่มอยู่แล้ว ซึ่งใช้วิธีรีเวิร์สออสโมซิสสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และก๊าซที่ละลายแล้วจะถูกกำจัดออกไปเป็นการบำบัดเพิ่มเติมภายหลังการบำบัด เพื่อให้เป็นสภาวะปกติที่ใกล้เคียงกับธรรมชาติ สถานประกอบการจึงเติมเกลือที่จำเป็นในความเข้มข้นที่ตรวจสอบแล้วลงในน้ำบริสุทธิ์

ข้อดีและข้อเสียของวิธีการพื้นฐาน

การแยกเกลือออกจากน้ำแต่ละวิธีมีคุณสมบัติทั้งด้านบวกและด้านลบ เมื่อพิจารณาอย่างละเอียดแล้ว คุณจะเข้าใจได้ว่าควรเลือกอันไหน:

• การแลกเปลี่ยนไอออนช่วยให้ได้น้ำที่บริสุทธิ์ที่สุด ระบบมีความน่าเชื่อถือและไม่ตอบสนองต่อระดับของการทำให้เป็นแร่แหล่งของเหลว ต้องใช้ต้นทุนอุปกรณ์เพียงเล็กน้อย กระบวนการกลั่นน้ำทะเลเกิดขึ้นโดยสูญเสียการใช้น้ำเพียงเล็กน้อย ข้อเสียของวิธีการรวมถึงมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรวดเร็วด้วยสารเคมีที่เป็นอันตราย ตัวทำปฏิกิริยามีราคาสูง ระบบเกิดการปนเปื้อนอย่างรวดเร็ว และจำเป็นต้องเปลี่ยนตัวกรองบ่อยครั้ง การกำจัดของเสียและชิ้นส่วนกรองทำได้ยาก
• กลั่น. โรงแยกเกลือออกจากน้ำที่ใช้วิธีการระบายความร้อนจะถูกใช้โดยไม่ต้องใช้สารเคมี แสดงให้เห็นถึงคุณภาพที่ดีของของเหลวที่ได้ และความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานสามารถนำมาใช้กับความต้องการอื่นๆ ได้ ลักษณะเด่นของวิธีนี้คือความสามารถในการกำจัดก๊าซที่ละลายในน้ำ ข้อเสียของวิธีการ ได้แก่ พลังงานสูง ความจำเป็นในการบำบัดน้ำ ค่าบำรุงรักษาการติดตั้ง (ทำความสะอาดทุกส่วน) ต้นทุนอุปกรณ์สูง
• การติดตั้งเมมเบรนมีความโดดเด่นด้วยความไม่โอ้อวดต่อสถานะเริ่มต้นของน้ำ กระบวนการนี้ไม่ต้องการสารเคมี และดูแลรักษาง่าย คุณสมบัติเชิงลบคือ: การเตรียมน้ำสำหรับกระบวนการบำบัด, น้ำปริมาณมากเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของอุปกรณ์, การใช้พลังงานสูง, ซึ่งส่งผลต่อต้นทุนของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ปั่นที่บ้าน

การกรองน้ำเป็นวิธีหลังการบำบัดที่ประหยัดที่สุด มีสองวิธีในการละลายบ่อน้ำบาดาลหรือของเหลวในทะเลที่บ้าน:

• ใส่ภาชนะใส่น้ำในช่องแช่แข็งแล้วทิ้งไว้จนแช่แข็งจนหมด เกลือกับส่วนของเหลวจะไม่แข็งตัว น้ำแข็งควรละลายและใช้งานได้ทันที สำหรับการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม ควรส่งน้ำละลายผ่านตัวกรองในครัวเรือน วิธีการนี้เรียกว่าการกลั่นแบบเย็น
• การระเหย. พวกเขานำภาชนะสองขนาดที่แตกต่างกันเทน้ำทะเล / เกลือลงในภาชนะที่ใหญ่กว่าปล่อยให้ภาชนะที่เล็กกว่าว่างเปล่าแล้ววางลงในชามขนาดใหญ่ โครงสร้างทั้งหมดสามารถวางบนเตาเพื่อให้ความร้อนหรือทิ้งไว้กลางแดดหลังจากปิดฝาแล้ว จำเป็นต้องต้มน้ำเกลือให้เดือดช้า ไอระเหยที่ไม่มีเกลือจะเข้มข้นในภาชนะเปล่า กระบวนการระเหยในแสงแดดจะดำเนินไปช้ากว่ามาก ด้วยวิธีนี้จะได้น้ำดื่มในปริมาณค่อนข้างน้อย

กลั่นน้ำทะเลและแยกเกลือออกจากน้ำด้วยวิธีงานฝีมือแต่ไม่ได้ผล ตัวเลือกที่ดีที่สุดคือซื้อหน่วยทำความสะอาดในประเทศ

การติดตั้งในประเทศ

สำหรับความต้องการใช้ในประเทศ ส่วนใหญ่มักต้องการระบบสำหรับหลังการบำบัดน้ำ การกรองน้ำสามารถทำได้หลายวิธี:

• เหยือกที่ง่ายและประหยัดที่สุดคือเหยือกที่มีตัวกรองแบบเปลี่ยนได้
• หัวฉีดพร้อมตัวกรองบน faucet
• เครื่องกรองน้ำตั้งโต๊ะ
• ระบบฝังตัวที่ทำให้ของเหลวบริสุทธิ์ตามสถานที่ (เฉพาะในห้องครัว ที่จุดจ่ายน้ำเข้าบ้าน ตัวกรองหลายขั้นตอนสำหรับทำน้ำให้บริสุทธิ์จากบ่อบาดาล ฯลฯ)

ไม่มีระบบใดในครัวเรือนที่สามารถกำจัดเกลือออกจากของเหลวได้อย่างสมบูรณ์ แต่สามารถทำให้น้ำกระด้างอ่อนลงได้ ในนั้นคุณต้องรู้ว่าองค์ประกอบใดบ้างที่อิ่มตัวเพื่อเลือกระบบ ตลับน้ำ ตัวกรอง หรือสารทำปฏิกิริยา กระบวนการแยกเกลือออกจากเกลือต้องใช้หน่วยขนาดใหญ่ พื้นที่การติดตั้งขนาดใหญ่ การลงทุนทางการเงินจำนวนมาก และความพร้อมในการบำรุงรักษาระบบ ซึ่งผู้บริโภคกลุ่มต่างๆ ไม่สามารถใช้ได้

ประเภททำความสะอาดบ้าน

วันนี้ การบำบัดน้ำประเภทต่อไปนี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย:

• กรองถ่านหิน. อุปกรณ์นี้เป็นภาชนะที่บรรจุถ่านกัมมันต์หรือถ่านหิน น้ำที่ผ่านตัวกรองดังกล่าวจะทำให้บริสุทธิ์จากคลอรีน องค์ประกอบของน้ำมัน ยาฆ่าแมลง จุลินทรีย์ แบคทีเรีย ฯลฯ ตัวกรองมีราคาไม่แพง ทนทาน และใช้งานง่าย
• ทำความสะอาดอย่างดี. ตัวกรองประเภทนี้แบ่งออกเป็นสองประเภท - ฟังก์ชันเดียวและมัลติฟังก์ชั่น ทุกทางเลือกต้องมีการบำรุงรักษา เช่น เปลี่ยนตลับน้ำ เปลี่ยนฟิตติ้ง ฯลฯ
• ทำความสะอาดหยาบ. ขจัดสิ่งสกปรกขนาดใหญ่ (ทราย สนิม ตะกอน ฯลฯ)
• ทำความสะอาดล้ำลึก. ตัวกรองประเภทนี้ประกอบด้วยระบบรีเวิร์สออสโมซิส ฟิลเตอร์หลายขั้นตอน ฯลฯ

ในภูมิภาคส่วนใหญ่ของรัสเซีย จำเป็นต้องมีการทำน้ำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม เนื่องจากมีทรัพยากรน้ำเพียงพอในประเทศ ภูมิภาคเดียวที่อาจขาดแคลนน้ำจืดคือแหลมไครเมีย ซึ่งอาจต้องมีการติดตั้งทางอุตสาหกรรมเพื่อแยกเกลือออกจากน้ำทะเล อุปกรณ์ทั้งหมดสำหรับดำเนินการตามกระบวนการมีสิทธิบัตรการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและการแยกเกลือออกจากน้ำควรดำเนินการโดยใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่มีการทดสอบผลบังคับในสภาพห้องปฏิบัติการ