Способи опріснення морської води

Існуючі різноманітні способи опріснення забортної морської води можна поділити на дві основні групи:

опріснення без зміни агрегатного стану рідини (води);
опріснення, пов'язане з проміжним переходом рідкого агрегатного стану в тверде або газоподібне (парове).

Опріснення способами першої групи включає в себе такі види, як хімічне, електрохімічне, ультрафільтрація.

При хімічному способі опріснення в воду вводять речовини, які називаються реагентами, які, взаємодіючи з розташованими в ній іонами солей, утворюють нерозчинні, що випадають в осад речовини. Внаслідок того що морська вода містить велику кількість розчинених речовин, витрата реагентів досить значний і становить приблизно 3 - 5% кількості опріснення води. До речовин, здатним утворювати нерозчинні сполуки з натрієм і хлором, відносяться іони срібла і барію, які утворюють випадають в осад хлористе срібло і сірчанокислий барій. Ці реагенти дорогі, реакція осадження з солями барію протікає повільно, солі отруйні. Тому хімічне опріснення використовується рідко.

При електрохімічному опріснення (електродіалізі) застосовують спеціальні електрохімічні активні діафрагми, що складаються з пластмаси, гуми з наповнювачем і аніонітових або катіонітових смол. Ванна з розсолом обмежена двома діафрагмами: позитивної і негативної. Під дією постійного струму напругою 110 - 120 В іони солей, розчинених у воді, спрямовуються до електродів. Позитивні катіони через катіонопроніцаемие діафрагми, а аніони через аніонітових діафрагму проходять в крайні камери, де зустрічаються з двома пластинами: анодом і катодом. Зустрічаючись з однойменно зарядженими діафрагмами, вони залишаються в цих камерах. В результаті в проміжних камерах виявляється обезсолена вода, яка стікає в окрему збірку. Солі і розсоли з крайніх камер відводяться за борт, а утворюються гази (хлор і кисень) - в атмосферу.

Камери, в яких опріснюється вода, відокремлені від розсолів камер напівпроникними іонітними мембранами.

При достатній кількості пар мембран між анодом і катодом витрата електроенергії залежить від солоності морської і опріснення води: чим менше різниця між ними, тим процес протікає економічніше. Тому злектродіаліз доцільно застосовувати для опріснення слабосоленим вод при допустимому високому солевмісті опріснення води (500 - 1000 мг / л). На судах, де вимоги до солевмістом досить високі, електродіалізні опріснювачі не знаходять застосування. Досвідчена електродіалізна установка експлуатувалася на траулері «Ногінськ».

До методів опріснення другої групи, належать виморожування і дистиляція, або термічне опріснення.

Для кращого опріснення морської криги іноді застосовується штучне плавлення її частини при температурі

20 ° С. Вода, яка утворюється при таненні, сприяє більш повному вимивання солей з льоду. Спосіб виморожування досить простий і економічний, але вимагає складного і громіздкого обладнання.

Дистиляція, або термічне опріснення. - найбільш поширений на морських судах спосіб отримання прісної води з забортної морської. Як відомо, морська вода є розчином, що складається з води - летючого розчинника і солей - нелетучего розчиненого у воді твердої речовини. Сутність дистиляції полягає в тому, що забортну нагрівають воду до кипіння і вихідна пара збирають та конденсують. Утворюється прісна вода, звана дистилятом. Випарювати воду можна як під час кипіння, так і без кипіння. В останньому випадку морську воду нагрівають при більш високому тиску, ніж тиск в камері випаровування, куди подається вода. Так як при цьому температура води перевищує температуру насичення, що відповідає тиску в камері випаровування, то частина надійшла води перетворюється в пар, який і вони вбирають в дистилят. Для пароутворення використовується теплота, що міститься в самій випаровується воді, яка при цьому охолоджується до температури насичення залишився розсолу. Основне термодинамічне відмінність між процесами полягає в наступному: при киплячому процесі теплота підводиться від зовнішнього джерела і підтримує температуру насичення при даному постійному тиску в випарнику, т. О. Процес є ізотермічним; при некіпящей процесі теплота підводиться до морській воді без кипіння до температури вище температури насичення, яка відповідає тиску в випарнику, а, отже, процес випаровування йде за рахунок внутрішньої теплоти і є адіабатних. Недоліком термічного опріснення надлишкового тиску є його мала економічність: на отримання 1 кг дистиляту витрачалося до 700 ккал, що відповідає виходу 10 - 12 т дистиляту на 1 т палива, що витрачається. Цей недолік вдалося подолати застосуванням вакуумних випарників з використанням утилізаційної теплоти двигунів внутрішнього згоряння і парогенераторів.

Дистиляція, як вже було зазначено, - основний спосіб опріснення морської води, застосовуваний на суднах промислового флоту, і тому в подальшому будуть розглянуті тільки опріснювальні установки, що працюють на термічному опріснення.

В даний час досліджуються нові способи водоопресненія, зокрема шляхом утворення кристалогідратів і за допомогою гідрофобного теплоносія.

Принцип кристаллогидратов полягає у виділенні прісної води з солоних розчинів у формі кристалів, які в спеціальному расплавітеле розкладаються на чисту воду і гідрат-агент. Як гідрат-агентів для повторного використання в процесі використовуються такі речовини, як метілбромідгідрати, метілхлорідгідрати, гідрати з-бутану.

Сутність гидрофобного теплоносія полягає в тому, що різні суміші вуглеводнів, парафіни, фторовані масла і інші речовини, інертні по відношенню до води і розчиненим у ній солей, впорскують в теплонесущій дистилят для нагріву. Після цього дистилят і теплоносій поділяють і останній впорскують в морську воду. При нагріванні частина води випаровується і утворюється пар в конденсаторі перетворюється в дистилят. Гідрофобний теплоносій відокремлюють від решти після випарювання розсолу і повертають в теплонесущій дистилят для подальшого нагріву.