Khử muối trong nước: các phương pháp và cài đặt

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Các nhà khoa học tin rằng nhân loại đã đến thời kỳ mà xung đột bùng phát về nguồn nước ngọt. Chỉ có một cách để giải quyết vấn đề này - tìm ra phương pháp khử muối trong nước tốt nhất.

Khử muối trong nước là gì

Bất kỳ chất lỏng nào trong thành phần của nó đều có một tỷ lệ muối, vi sinh vật, khoáng chất nhất định. Lọc nước tự nhiên hoặc nước máy loại bỏ các chất độc hại khỏi nó. Nhưng đôi khi nó chứa một lượng lớn muối nên không thích hợp để tiêu thụ.

Khử khoáng của nước là sự giảm nồng độ các muối hòa tan trong nước. Quy trình có thể là tổng thể, khi chất lỏng bị loại bỏ bất kỳ hàm lượng muối nào hoặc một phần, khi một lượng muối nhất định vẫn còn trong đó.

Phương pháp

Khử muối hoàn toàn được thực hiện theo các cách sau:

• Chưng cất, phương pháp nhiệt.
• Phương pháp trao đổi ion.
• Phương pháp thẩm tách điện.
• Màng chống thấm ngược.

Loại bỏ muối một phần có thể đạt được bằng cách sử dụng các phương pháp sau:

• Vôi.
• Làm mềm barite.
• H-cation hóa.
• Đóng băng.

Phương pháp khử muốinước đòi hỏi cả chi phí tài chính và năng lượng. Việc lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào mức độ của hàm lượng muối trong chất lỏng ban đầu, năng suất của quá trình lắp đặt, chi phí của các thành phần của quá trình (nhiệt, điện, thuốc thử). Mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm riêng và xảy ra với sự hỗ trợ của các phương tiện kỹ thuật.

Khử muối một phần

Loại bỏ tất cả các tạp chất, nước được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp và cần cho nhu cầu tiêu dùng nội bộ của một số lượng rất hạn chế. Nhu cầu sinh hoạt đòi hỏi sự khử khoáng của nước ở một mức độ nhất định. Thông thường, sự làm mềm của chất lỏng xảy ra do quá trình ion hóa.

Trong quá trình này, các muối cứng được thay thế bằng các cation hydro, do đó, các muối này sẽ phản ứng để phá hủy các ion bicacbonat. Các sản phẩm tạo thành một hợp chất được thải ra ngoài dưới dạng khí. Mức độ thanh lọc được ước tính bằng lượng canxi cacbonat được loại bỏ.

Chưng cất nước

Khử muối trong nước bằng phương pháp chưng cất là phương pháp phổ biến và lâu đời nhất hiện nay. Ưu điểm là tính khả dụng phổ biến của nó, và nhược điểm là chi phí cao của quy trình. Máy chưng cất được sử dụng để thu được nước không có tạp chất. Chúng là một số loại thiết bị bay hơi, sự khác biệt giữa chúng nằm ở thiết kế, loại năng lượng được sử dụng. Phổ biến nhất là các thiết bị điện và hơi nước, đắt tiền và tiêu tốn nhiều năng lượng.

Thiết bị là một nồi hơi (hoặc một số nồi hơi)áp suất thấp, nơi chất lỏng biến thành hơi nước và tách phần muối cô đặc. Để nước đạt được độ tinh khiết tối đa, nhiệt độ sôi chậm phải đạt được trong thiết bị. Ở chế độ này, các tạp chất nặng không đi vào dịch cất ngưng tụ. Một lựa chọn để giảm chi phí là tăng số lượng các giai đoạn, nhưng việc cài đặt này đòi hỏi một khoản đầu tư ban đầu lớn.

Thiết bị chưng cất, ngoài việc tiêu tốn nhiều năng lượng, tất cả các bộ phận đều có giá thành rất ấn tượng. Các đường ống, phụ kiện, bộ trao đổi nhiệt, thiết bị bay hơi đắt tiền làm bằng thạch anh hoặc bạch kim có thể mang lại độ tinh khiết cao. Các chất liệu khác không phù hợp.

Phương pháp điện hóa

Bản chất của phương pháp này là cho nước đi qua một điện trường, trong khi các ion muối được chuyển - các cation được phân bố về phía cực âm và các anion - về phía cực dương. Hệ thống có ba ngăn, được hình thành bằng cách sử dụng màng ngăn cực âm và cực dương. Ngăn giữa chứa nước được chuẩn bị để khử muối.

Một dòng điện không đổi chạy qua dòng, với sự trợ giúp của các muối được sắp xếp vào các màng ngăn cực âm và cực dương. Phương pháp này rất tốn kém về chi phí thiết bị và chi phí điện, do đó chưa được sử dụng rộng rãi.

Trao đổi ion

Cách đáng tin cậy nhất để khử muối trong nước là phương pháp trao đổi ion. Kết tủa tạp chất theo cách nàycho phép bạn có được chất lỏng sạch hơn trong thời gian ngắn, điều này rất quan trọng đối với quá trình khử muối trong công nghiệp. Phương pháp này tiết kiệm chi phí nhất và mang lại kết quả làm sạch tốt nhất.

Phương pháp này dựa trên việc loại bỏ các cation và anion của muối khỏi chất lỏng; kết quả của quá trình tinh chế, có thể đạt được các mức độ khử khoáng khác nhau, cho đến việc loại bỏ hoàn toàn các tác nhân muối. Khử muối trong nước bằng trao đổi ion xảy ra với sự tham gia của chất trao đổi ion, là các polyme không tan trong nước có chứa một ion di động. Trong điều kiện đã tạo, polime được điều chế tham gia phản ứng trao đổi với các ion muối cùng dấu. Bộ trao đổi ion được đặt trong môi trường nước sẽ phồng lên, tăng kích thước lên 1,5-2 lần.

Theo thời gian, các chất trao đổi ion thu thập các muối hòa tan trong nước và trở nên đặc hơn. Bộ trao đổi ion bão hòa được tái sinh, sau đó chúng được làm sạch. Sản phẩm thu được từ chất trao đổi ion bão hòa được gọi là "chất rửa giải", chúng bao gồm các dung dịch muối và kiềm. Một số trong số chúng là những chất có giá trị, vì vậy chúng được coi là những thành phần có giá trị.

Thẩm thấu ngược

Tiến bộ kỹ thuật và sự bắt đầu của tình trạng thiếu nước ngọt làm nảy sinh các công nghệ mới để khử muối và khử muối. Phương pháp xử lý thẩm thấu ngược đang trở thành một phương pháp phổ biến, độ tin cậy được đảm bảo bởi sự phát triển của các công nghệ màng lọc. Lợi ích công nghiệp là do chi phí năng lượng tương đối thấp. Hầu hết các thiết bị theo nguyên tắc này được sử dụng để xử lý nước sông sau xử lý, nơi hiệu quả của chúng đã được chứng minh nhiều lần.

Đối vớiĐối với mục đích sử dụng trong gia đình, các nhà máy khử muối trong nước dựa trên nguyên lý thẩm thấu ngược phù hợp cả về tiêu thụ năng lượng và chất lượng của sản phẩm thu được. Nguyên tắc của thẩm thấu ngược dựa trên việc cho nước đi qua một lớp màng không thấm nước với các muối hòa tan và các tạp chất khác. Quá trình khử muối trong nước được cung cấp bởi các màng bán thấm tổng hợp không thể giữ lại một số khí hòa tan trong nước (clo, carbon dioxide, v.v.).

Phương pháp thẩm thấu ngược lọc sạch nước khỏi tất cả các tạp chất, xảy ra quá trình khử khoáng hoàn toàn gây hại cho cơ thể con người. Trong hầu hết các trường hợp, người dân phải lựa chọn giữa nước máy hoặc được xử lý bằng một số loại máy lọc. Tệ hại hơn là nước, không có tất cả các thành phần tự nhiên.

Ngày nay, ở một số quốc gia đã có các nhà máy sản xuất nước uống, nơi phương pháp thẩm thấu ngược được sử dụng để khử muối và các khí hòa tan được loại bỏ khỏi nó như một phương pháp xử lý bổ sung. Để tạo cho nó một trạng thái bình thường gần với tự nhiên, các doanh nghiệp thêm các muối cần thiết với nồng độ đã được xác minh vào nước tinh khiết.

Ưu nhược điểm của các phương pháp cơ bản

Mỗi phương pháp khử muối trong nước đều có những mặt tích cực và tiêu cực. Sau khi xem xét chúng một cách chi tiết, bạn có thể hiểu nên ưu tiên cái nào:

• Trao đổi ion giúp lấy nước tinh khiết nhất, hệ thống đáng tin cậy và không phản ứng với mức độ khoáng hóanguồn chất lỏng, đòi hỏi ít chi phí thiết bị. Quá trình khử muối diễn ra với lượng nước tiêu thụ tối thiểu. Những nhược điểm của phương pháp này bao gồm ô nhiễm môi trường nhanh chóng với các hóa chất độc hại, chi phí cao của chính thuốc thử, hệ thống nhanh chóng bị nhiễm bẩn và phải thay thế các bộ lọc thường xuyên. Việc xử lý chất thải và các bộ phận lọc rất khó.
• Chưng cất. Các nhà máy khử muối nước dựa trên phương pháp nhiệt được sử dụng mà không sử dụng hóa chất, chứng minh chất lượng tốt của chất lỏng tạo thành và nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động có thể được sử dụng cho các nhu cầu khác. Điểm đặc biệt của phương pháp này là khả năng khử các chất khí hòa tan trong nước. Những nhược điểm của phương pháp này bao gồm: chi phí năng lượng cao, nhu cầu xử lý nước, chi phí bảo trì lắp đặt (làm sạch tất cả các bộ phận), chi phí thiết bị cao.
• Việc lắp đặt màng được phân biệt bởi sự khiêm tốn đối với trạng thái ban đầu của nước, quá trình này không yêu cầu thuốc thử hóa học và dễ bảo trì. Các phẩm chất tiêu cực là: chuẩn bị nước cho quá trình xử lý, lượng nước lớn để đảm bảo hoạt động của bộ máy, tiêu thụ nhiều điện năng, ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm cuối cùng.

Khử muối tại nhà

Lọc nước là cách xử lý sau hợp lý nhất. Có hai cách phổ biến để khử muối tốt hoặc nước biển tại nhà:

• Đặt một thùng nước vào ngăn đá và để cho đến khi nó đông cứng hoàn toàn. Muối với một phầnchất lỏng sẽ không bị đóng băng, đá sẽ tan chảy và có thể được sử dụng ngay lập tức. Để thanh lọc bổ sung, nên cho nước tan chảy qua bất kỳ bộ lọc gia đình nào. Phương pháp này được gọi là chưng cất lạnh.
• Bốc hơi. Họ lấy hai cái thùng có kích thước khác nhau, đổ nước biển / nước muối vào cái lớn hơn, để trống cái nhỏ hơn và cho vào một cái bát lớn. Toàn bộ cấu trúc có thể được đặt trên bếp để sưởi ấm hoặc để ngoài nắng, sau khi đóng nắp. Nó là cần thiết để đạt được nước muối sôi chậm. Hơi không có muối sẽ tập trung trong thùng rỗng. Quá trình bay hơi trong ánh nắng mặt trời sẽ diễn ra chậm hơn nhiều. Với phương pháp này, thu được một lượng nước uống khá nhỏ.

Khử muối và khử muối cho nước bằng phương pháp thủ công là có thể thực hiện được, nhưng không hiệu quả. Lựa chọn tốt nhất là mua một thiết bị làm sạch trong nhà.

Cài đặt trong nước

Đối với nhu cầu sinh hoạt, các hệ thống xử lý nước sau xử lý thường là cần thiết nhất. Lọc nước có thể được thực hiện theo một số cách:

• Dễ dàng nhất và giá cả phải chăng nhất là một cái bình với các bộ lọc có thể thay thế.
• Vòi có bộ lọc trên vòi.
• Bộ lọc nước để bàn.
• Hệ thống nhúng để lọc chất lỏng tùy thuộc vào vị trí (chỉ trong nhà bếp, tại điểm đầu vào của nguồn cấp nước vào nhà, bộ lọc nhiều tầng để lọc nước từ giếng artesian, v.v.).

Không hệ thống gia dụng nào có thể loại bỏ hoàn toàn muối khỏi chất lỏng, nhưng chúng có thể làm mềm nước cứng. Trong đótrong trường hợp, bạn cần biết nó bão hòa với những yếu tố nào để chọn hệ thống, hộp nước, bộ lọc hoặc thuốc thử. Quá trình khử muối đòi hỏi các đơn vị lớn, diện tích lắp đặt lớn, đầu tư tài chính lớn và khả năng bảo trì hệ thống sẵn có, điều này không có sẵn cho nhiều người tiêu dùng.

Các loại vệ sinh gia đình

Ngày nay, các loại xử lý nước sau được sử dụng rộng rãi:

• Lọc than. Thiết bị là một thùng chứa đầy than củi, than hoạt tính hoặc than đá. Nước đi qua một bộ lọc như vậy được lọc sạch khỏi clo, các yếu tố dầu, thuốc trừ sâu, vi sinh vật, vi khuẩn, … Bộ lọc này có giá cả phải chăng, bền và dễ sử dụng.
• Làm sạch tốt. Loại bộ lọc này được chia thành hai loại - đơn chức năng và đa chức năng. Bất kỳ sự lựa chọn nào cũng cần phải bảo trì - liên tục thay hộp mực nước, thay thế phụ kiện, v.v.
• Làm sạch thô sơ. Loại bỏ các hạt bẩn lớn (cát, rỉ sét, trầm tích, v.v.).
• Làm sạch sâu. Loại bộ lọc này bao gồm hệ thống thẩm thấu ngược, bộ lọc nhiều tầng, v.v.

Ở hầu hết các vùng của Nga, chỉ cần lọc nước bổ sung vì có đủ nguồn nước trong nước. Khu vực duy nhất có thể thiếu nước ngọt là Crimea, nơi có thể yêu cầu các cơ sở công nghiệp để khử mặn nước biển. Tất cả các thiết bị để thực hiện các quy trình đều có bằng sáng chế. Quá trình khử muối và khử muối trong nước nên được thực hiện bằng các phương pháp dựa trên cơ sở khoa học với việc kiểm tra bắt buộc các kết quả trong điều kiện phòng thí nghiệm.