Как получить из соленой воды пресную: Найден способ сделать морскую воду пригодной для питья

как опресняют воду / Авторские материалы / Радиостанция «Вести FM» Прямой эфир/Слушать онлайн

К 2050 году половине населения Земли будет не хватать питьевой воды, говорят специалисты из ООН. Более того, нехватку воды люди станут ощущать лет через 10. Изменить ситуацию могут лишь технологии опреснения морской воды. О них расскажет корреспондент “Вестей FM” Андрей Хохлов.

Опреснить воду в принципе можно, даже не используя специальные технологии. Для этого просто нужно взять обычную пластиковую бутылку, разрезать ее пополам, в часть с донышком залить морскую воду, закрыть ее второй частью, предварительно согнув края вверх на срезе, и оставить самодельный опреснитель на солнцепеке, рассказывает автор видео на YouTube: “Налитая морская вода будет от солнечных лучей испаряться и конденсироваться, так как у нас на внутренней поверхности этой бутылки крышка закрыта. Конденсат должен стекать на те желобки, которые мы выдавили. Я надеюсь, что к завтрашнему утру здесь будет воды хотя бы на пару глотков”.

И, судя по реакции автора, на вкус вода ничем не отличалась от той, которую мы пьем каждый день.

В промышленных масштабах используют куда более технологичные способы опреснения. В регионах, где уже сейчас наблюдаются проблемы с питьевой водой, стоят целые опреснительные заводы. Например, Саудовская Аравия ежедневно опресняет 5,5 миллиона кубометров воды. Лидером же по опреснению воды считается Израиль – он опресняет 450 миллионов кубических метров питьевой воды в день. Там жидкость из моря до крана идет менее полутора часов. Всего в мире таких опреснительных предприятий – более 13 000. Каждый день они производят более 45 миллиардов литров пресной воды.

Как правило, их строят около атомных и электростанций. Преобразование морской воды в пресную требует огромной энергии. Так, в Саудовской Аравии, чтобы опреснить суточную норму, нужно потратить энергию, равную 350 000 баррелей нефти в день.

Атомные и электростанции обычно используют морскую воду для охлаждения конденсаторов. После этого по трубам она поступает на опреснительный завод. До того как из воды извлекут соль, она проходит несколько стадий очистки. Сначала её пропускают через сетку, которая задерживает крупный мусор, водоросли и прочие частицы, а потом в воду добавляют гипохлорит натрия (для дезинфекции) и хлорид железа. Последний связывает нежелательные песчинки вместе, утяжеляет и опускает их вниз. Так из воды извлекается большая часть грязи. Потом жидкость прогоняют через песочные фильтры, а на самой последней стадии очистки в нее добавляют диатомит – порошок, состоящий из ископаемых водорослей. Он удаляет самые мелкие частицы. Теперь морская вода полностью очищена и готова к удалению соли.

Есть всего 2 способа извлечения соли из жидкости. Первый – термический. Это именно то, что произошло с бутылкой на солнцепеке, говорит руководитель Лаборатории глубокой очистки воды Александр Смирнов.

СМИРНОВ: Первая процедура опреснения очень проста – это метод термической дистилляции. Воду нагревают таким образом, что её молекула улетучивается и получается пар, который конденсируется. И дальше из него готовят питьевую воду.

Второй способ – намного сложнее: воду загоняют в трубу со специальными встроенными мембранами. Она представляет собой цилиндр со слоями из пластиковых листов. В них – поры диаметром тоньше человеческого волоса. Они способны задержать молекулы соли, говорит Александр Смирнов.

СМИРНОВ: Это фильтрование смеси воды и солей (морская вода – это смесь воды и солей) через специальные фильтры-мембраны с очень маленьким отверстием, в которых соединения соли с крупными молекулами отделяются в виде концентрата. А вода и маленькие молекулы – проходят. В зависимости от того, какое у вас будет отверстие, пройдет больше или меньше.

Если после этого попробовать воду, то у нее будет очень странный вкус. Дело в том, что вместе с солью и прочими нежелательными частицами ушли и естественные минералы. Использовать ее в технических нуждах тоже не стоит – она повредит трубы. Чтобы эта жидкость стала настоящей водой, в нее добавляют известь и углекислый газ. Эти элементы восстанавливают кислотно-щелочной баланс, а также количество минеральных веществ и естественный вкус.

Конечно, опреснение воды стоит денег. По некоторым подсчетам, кубометр пресной воды стоит от 1 до 1,5 долларов, в некоторых случаях – больше. Например, в Израиле гражданин платит за воду, которую в основном берут в Средиземном море, 40 долларов в месяц.

Методы опреснения морской воды — интересные обзоры — Magicwaters

Во всем мире все острее ощущается проблема нехватки пресной воды. И речь идет не только о качественной питьевой воде, а о пресной воде вообще, в том числе технической. Ведь для использования воды в технических целях (полив, мойка автомашин, домов и улиц, слив в домах, отопление и прочее, прочее, прочее) используется только пресная вода. Запасы пригодной для питья чистой воды убывают с катастрофической скоростью, и расходовать пресную воду на технические нужды — просто кощунство. Поэтому во всем мире быстро развивается индустрия опреснения соленой морской воды.

С нехваткой питьевой воды сталкивается не только жаркая-жаркая Африка, но и вполне благополучная Европа, на юге которой запасы пресной воды убывают в геометрической прогрессии. Богатейшие Арабские эмираты, купающиеся в нефти, испытывают нехватку воды. Промышленный гигант — Китай — не может обеспечить пресной водой приморские провинции. Гигантский остров Австралия имеет всего несколько пригодных для проживания людей регионов, все остальное — пустыня. И так далее, и тому подобное. Однако у этих стран есть выход к морю, который стал также и выходом из сложившейся ситуации. В который раз уже море помогает человечеству.

Опреснительные установки — энергоемкое производство, требующее колоссальных финансовых вложений. Тем не менее, в 2007 году более 50 млн м³ чистой воды было получено за счет опреснения.

Нашей стране, имеющей огромные запасы пресной воды, и неэффективно их расходующей, в скором времени тоже может грозить экологическая катастрофа, и опыт жарких засушливых стран может крайне пригодиться. Ведь морская граница России простирается на 38 807 км.

В настоящее время наиболее эффективными промышленными методами опреснения морской воды являются методы обратного осмоса, электродиализа, дистилляции, ионного обмена и вымораживания.

Напомним, что пресная вода должна содержать всего 1 г солей на 1 литр. Из соленой морской воды можно получить воду разной степени очистки (опреснения), используя тот или иной метод.

Метод обратного осмоса (международное обозначение — RO)

Этот метод основан на пропускании воды под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы воды, но задерживающие более крупные молекулы примесей.

Электродиализ (ED) работает на основе мембранного разделения, в котором ионы растворенного вещества переносятся через мембрану под действием электрического поля.

Дистилляция подразумевает под собой несколько методов, объединенных общим способом последовательного нагревания и фракционирования растворов.

Дистилляция мгновенным вскипанием (MSF) подразумевает испарение морской воды последовательно в нескольких камерах с постепенным снижением давления. Процесс останавливают, когда содержание солей в воде становится 1г на 1 литр.

Мембранная дистилляция (MD) используется при нагреве морской воды с одной стороны гидрофобной мембраны. Такая мембрана пропускает только водяной пар, который затем охлаждают и конденсируют.

Метод многоколонной дистилляции (MED) означает последовательное нагревание морской воды в колоннах, где образовавшийся пар идет на дальнейший нагрев в последующих колоннах.

Компрессионная дистилляция (MVC) также основана на нагреве морской воды в первой колонне, но с помощью частично сжатого пара. Такой способ позволяет уменьшить энергоемкость процесса, однако существенно сокращает объем дистиллируемого раствора, то есть не подходит для переработки больших объемов воды.

Морскую воду очищают и методом вымораживания (FP), охлаждая до кристаллизации влаги и выделяя кристаллы, из которых впоследствии получается пресная вода.

В настоящее время наиболее распространены промышленные дистилляционные установки и обратноосмотические фильтры очистки воды. Это связано с их большей экономической целесообразностью и легкостью регулировки процесса. Электродиализ и замораживание с ионообменом применяется значительно реже.

Возможно, в скором времени эти методы могут быть усовершенствованы или удешевлены, но, скорее всего, стоимость пресной воды возрастет настолько, что эти методы опреснения будут более экономически эффективны, чем закупка или добыча чистой пресной воды.

Как превратить соленую воду в пресную? Тонкая мембрана из пористой древесины

Макс Босерман

09 августа 2019, 02:48

Новейшие технологии опреснение разрабатываются для того, чтобы уменьшить проблему нехватки воды. Извлекать пресную воду можно из солевых или загрязненных источников, морской воды, грунтовых вод. Развитие процессов опреснения значительно ускорилось благодаря нанотехнологиям и передовым технологиям производства.

Дефицит воды — это всемирная проблема. В этом году ООН сообщила, что почти половина населения мира (~ 3,6 миллиарда человек) в настоящее время проживает в потенциально дефицитных регионах, по крайней мере, 1 месяц в год. Это число может возрасти до 4,8-5,7 млрд к 2050 году.  Эта проблема усугубляется изменением климата и быстрой урбанизацией, о чем свидетельствуют продолжительные периоды засухи и более частые лесные пожары.

Однако, несмотря на достижение предела энергоэффективности (~ 50%), современные процессы опреснения воды, такие как обратный осмос, все еще являются энергоемкими (от 2 до 4 киловатт-час м -3 ). Тем не менее, во многих регионах, которые могут извлечь выгоду из этой технологии, увеличение поставок возобновляемой, но непостоянной солнечной энергии в формате тепла или электричества создает большие возможности для солнечного опреснения, что также смягчает проблемы, связанные с накоплением энергии.

Схема процесса нанодревесных мембран для MD. ( A ) Схема MD с использованием деревянной мембраны. ( B ) Цифровая фотография наноматериалов и соответствующие полезные свойства для применения MD. ( C ) Схема воды (пара) и теплообмена в деревянной мембране во время MD. Фото предоставлено Т. Ли, Университет Мэриленда.

При мембранной дистилляции (MD) соленая вода прокачивается через пленку, обычно сделанную из какого-то полимера с очень узкими порами, которые отфильтровывают соль и пропускают только молекулы воды. Джейсон Рен из Принстонского университета в Нью-Джерси и его коллеги разработали новый тип мембраны из натурального дерева вместо пластика.

Стоит отметить, что опреснить и очистить воду – это дорогой и затратный процесс, так как нужно использовать много ресурсов. Однако если создать специальную мембрану, в основе которой будет лежать древесина, фильтрация станет намного дешевле и легче.

Ученые обработали новую мембрану химическим составом. Он отделяет волокна фильтра и делает его поверхность скользкой. Молекулы воды не могут зацепиться за него. Одна из сторон фильтра нагревается, вода проходит через поры. На холодной стороне устройства оседает соль.

Структурная характеристика мембраны из нановолокна. ( А ) Фотография гидрофобной нанодревесной мембраны. ( B ) Фотография, которая показывает гидрофобность после обработки силаном. ( C ) Водный краевой угол мембраны из нановолокна. ( D ) Скан-изображение поверхности нанодревесины с выровненной текстурой, сосуды ксилемы и просвет (каналы). ( E ) Скан-изображения, на которых видны мезопоры [( G ) поперечного сечения и ( H ) ямки), растущие на стенках сосудов ксилемы и просвета. ( F ) Скан-изображения, на которых видны микропористые поры среди целлюлозных волокон. ( I ) Сравнение гидрофобных натуральных древесных и нанодревесных мембран. Фото предоставлено Д. Хоу, Университет Колорадо.

Гидрофобная натуральная древесная месбрана

Мембрана сделана из тонкого куска американского липы, который подвергается химической обработке, чтобы удалить лишние волокна в древесине и сделать ее поверхность скользкой для молекул воды. Одна сторона мембраны нагревается, так что когда вода течет по этой стороне, она испаряется.

Водяной пар затем проходит через поры в мембране к более холодной стороне и оставляет соль, конденсируясь как свежая, прохладная вода. Рен говорит, что для этого требуется гораздо меньше энергии, чем просто кипятить всю соленую воду, потому что нет необходимости поддерживать высокую температуру одновременно более чем тонким слоем воды.

Опресняя воду этим методом получили 20 килограммов воды на квадратный метр мембраны в час, что не так быстро, как у полимерных мембран. Исследователи полагают, что это может быть связано с тем, что у них не было оборудования для изготовления тонкой мембраны: ее толщина составляет 500 микрометров, тогда как толщина полимерных мембран обычно составляет около 130 микрометров.

Ученые  заявили, что нужно сделать фильтр тоньше, тогда производительность увеличится. Новый фильтр энергетически менее затратный, чем если использовать обычное кипячение соленой воды.

Характеристика теплопроводности древесных мембран. ( А ) Фотография гидрофобной нанодревесной мембраны. ( B ) Фотография гидрофобной натуральной деревянной мембраны. ( C ) Схематическое представление измерения контактного источника тепла. ИК термографы ( D ) древесных мембран. ( E ) Измеренная теплопроводность древесных мембран от 40° до 60°C. ( F ) Сравнение теплопроводности древесины при 60 ° С до и после гидрофобной обработки силаном. Столбики ошибок представляют собой SD, основанные на трех независимых экспериментах. Фото предоставлено Д. Хоу, Университет Колорадо.
.

Итог

Современная мембранная дистилляция (MD) подвергается сомнению из-за неэффективности термического отделения воды от растворенных растворенных веществ, контролируемого пористостью мембраны и теплопроводностью. 

Существующие полимерные мембраны, полученные из нефти, сталкиваются с серьезными препятствиями для развития.

Мембрана изготовленная из устойчивого древесного материала — гидрофобная нановолокнистая мембрана — имееет высокую пористость (89 ± 3%), а высокая теплопроводность вдоль волокна обеспечивает эффективное рассеивание тепла в осевом направлении. В результате мембрана продемонстрировала превосходную собственную паропроницаемость и термический КПД (~ 70% при 60 ° C).

Источник/ Источник

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

Email*

Подписаться

Опреснение воды – долгосрочный и безопасный источник?

7 миллиардов людей и миллионы других живых существ населяют нашу планету, и все они ежедневно нуждаются в питьевой воде. Запасов пресной воды на Земле уже недостаточно, и ее источников становится все меньше, поэтому многие страны ищут возможности получать питьевую воду другими способами.

Известно, что наша планета покрыта огромными океанами, непригодными для питья. Эта вода давно уже изучается на предмет опреснения – пополнения запасов пресной воды путем очистки от солей и прочих примесей. В проблеме занято большое количество заинтересованных сторон, включая политиков и бизнесменов. Интерес к процессу опреснения родился еще в восемнадцатом веке – когда мореплаватели искали способ добывать на море пресную воду из соленой, непригодной для питья воды морской. Однако, лишь в 60-х годах прошлого века проблема получила официальное признание в Соединенных Штатах Америки, где было создано Управление соленой воды.

В наше время по всему миру уже работает более 13000 установок по добыванию питьевой воды из морских глубин, производя не менее 12 миллиардов галлонов воды каждый день. Таковы данные Международной ассоциации деминерализации. Компания «LUX Research» представила официальный доклад, в котором отмечается, что при прогнозируемом увеличении численности населения к 2050 году более чем на 50%, необходимо увеличить количество опресняемой воды по крайней мере в 3 раза по отношению к 2020 году. Причем, в ближайшие 10 лет количество опресняемой воды должно быть увеличено на 9,5%.

Затраты на опреснение

Казалось бы, опреснение морской и солоноватой воды могло бы стать одним из наиболее явных решений в области получения питьевой воды в мировом масштабе. Однако, существуют и мнения, которые утверждают, что океаническая вода не является идеальным источником пресных запасов – человечество сталкивается с определенными сложностями, в частности, со значительной дороговизной этого метода.

По данным компании Food & Water Watch, стоимость опреснения морской воды в три раза выше, чем производство воды более привычными нам способами. Необходимы серьезные материальные затраты на электричество и подачу воды, хотя бы для того, чтобы опреснение не приносило значимых убытков, требуются также значительные расходы на эксплуатацию и большие авансовые вложения. Таким образом, опреснение оказывается недешевым способом раздобыть питьевую воду, и этот факт не может не повлиять на развитие метода опреснения во всем мире. 

Единственным местом, где дороговизна опреснения воды не вызывает затруднений, является Ближний Восток. С одной стороны, потребность арабских стран в питьевой воде постоянно растет благодаря естественному росту населения, быстрой урбанизации ближневосточных стран и истощению других источников воды. Об этом, в частности, поведал корреспондентам «Arab News» предприниматель из Саудовской Аравии Адиль Пушнак. С другой, регион имеет невероятные доходы от продажи нефти, и вполне может себе позволить тратить до 18 миллиардов долларов каждый день – только на опресняющие установки. Одна только Саудовская Аравия потребляет 30 процентов мировых запасов опресненной воды, до 70% всей своей пресной воды это ближневосточное государство получает именно из опресняющих установок, сообщает Water.net. 

В то же время, дороговизна процесса опреснения воды подвергается сомнению многими сторонниками этого метода. Опресненная вода становится все дешевле относительно доставки воды в засушливые регионы. Так, в конце прошлого века вода, доставляемая в Южную Калифорнию, обходилась в 30 раз дешевле, чем опресненная, сейчас разница затрат составляет всего лишь 2 раза. Есть данные о том, что очищение воды способом обратного осмоса (при котором вода пропускается через мембрану при высоком давлении) обходится дешевле, чем дистиллированная вода в определенных местах США. И все же, справедливости ради, надо отметить, что конкуренция цен пока еще далеко не в пользу методов опреснения морской воды – традиционные способы добывания питьевой воды выигрывают это соревнование.

По данным Американской Ассоциации мембранных технологий, затраты на традиционные способы получения воды составляют от 0,9 до 2,5 долларов США на тысячу галлонов, при опреснении слегка солоноватой воды они возрастают до 1,5-3 долларов США на аналогичный объем. При опреснении морской воды расходы уже составляют 3-8 долларов на тысячу галлонов получаемой воды. Ассоциация также опасается того, что опреснительные установки по всей стране окажутся под контролем частных компаний – с учетом растущей потребности в чистой питьевой воде, это вполне вероятное развитие событий.

При анализе средней стоимости коммунального обслуживания в Калифорнии, Иллинойсе, штатах Нью-Йорк и Висконсин с учетом частных и государственных компаний, предоставляющих соответствующие услуги, было обнаружено, что частные коммунальщики заметно завышают свои тарифы, по сравнению с государственными компаниями. Разница составляла от 13 до 50%. Другой пример: Стамфордская компания из штата Коннектикут построила во Флориде большой завод, предназначенный для опреснения воды, затраты на который составили порядка 158 миллионов долларов. Тем не менее, после завершения строительства, завод не был запущен. Он начал функционировать только тогда, когда был включен в проект «Посейдон», при участии Управления водных ресурсов. 

Перспективы метода: дальнейшее развитие

Для того, чтобы минимизировать негативное влияние выбросов углекислого газа, сопутствующих работе установок, профильные компании и научные институты ищут способы задействовать независимые от углерода источники получения энергии для опреснения воды. Другими словами, существует возможность создания опреснительных установок, работающих на возобновляемых ресурсах. 

В качестве примера можно привести проект завода по опреснению морской воды, который разработан Центром науки и техники имени короля Абдель Азиза в сотрудничестве с компанией IBM. Завод планируется построить в Саудовской Аравии, предполагается, что он будет работать на солнечной энергии. В то же время, Массачусетский технологический институт совместно с Южнокорейским университетом науки и технологии создали электронное устройство, предназначенное для отражения солей от мембран в установках обратного осмоса. Эта технология уже сейчас позволяет производить в час примерно 15 литров воды – таким образом, могут быть удовлетворены потребности в воде целого небольшого поселения. 

Нехватка пресной воды в засушливых регионах  — серьезная проблема, которую необходимо решать совместными усилиями экспертов и политиков. По прогнозам Всемирной организации здравоохранения, уже к 2050 году острая нехватка питьевой воды станет актуальной для 2/3 жителей Земли. Однако, опреснение – не единственный способ решить задачу. В докладе Национального исследовательского управления говорится о том, что гораздо дешевле и эффективнее перераспределять уже имеющиеся ресурсы, нежели опреснять морскую воду. В поддержку этого доклада предоставлены данные многочисленных исследований, касающихся альтернативных способов решения проблемы водоснабжения, при более низких затратах и более высокой безопасности проведения работ.   

Председатель компании «Watec Israel» Буки Орен, в частности, считает, что наиболее перспективным направлением в решении проблемы питьевой воды является сохранение уже имеющихся источников. Ежедневная экономия воды на уровне отдельно взятого человека уже является серьезным вкладом в сохранение запасов питьевой воды на Земле. Проблема питьевой воды может быть решена человечеством, если оно возьмет на себя необходимую ответственность за эту ситуацию.

Новый метод позволяет всего за 30 минут делать морскую воду питьевой

Как соленую воду превратить в пресную? Ответ на этот вопрос нашли специалисты из Университета Монаша (Австралия). Они предложили инновационный метод, позволяющий из морской воды сделать питьевую с минимальными затратами, сообщает tvbrics.com со ссылкой на сайт университета.

В основе технологии — металлорганический каркас (MOF), разработанный учеными для опреснения воды, в котором используются светочувствительные адсорбенты, и солнечный свет. Данные исследования были опубликованы в престижном журнале Nature Sustainability.

Всего 30 минут требуется для получения чистой питьевой воды: МOF — «PSP-MIL-53» адсорбирует соли из солоноватой воды и морской воды и обеспечивает ее превращение в чистую питьевую воду в объемах 139,5 литров на каждый килограмм MOF в день. Металлорганические каркасы (MOF)- это класс соединений, состоящих из ионов металлов, которые образуют кристаллический материал с самой большой площадью поверхности из всех известных материалов. На самом деле МOF настолько пористы, что могут вместить всю поверхность футбольного поля в чайную ложку.

Разработчики технологии отмечают ее энергоэффективность и минимальные затраты в процессе производства воды. MOF может применяться повторно для опреснения воды в течение четырех минут, когда кристаллы MOF подвергаются воздействию солнечного света.

Как отмечают авторы исследования, солнечный свет является распространенным и возобновляемым источником энергии на Земле. А разработка нового процесса опреснения на основе адсорбента с использованием солнечного света для регенерации обеспечит энергоэффективное и экологически устойчивое решение для получения пресной воды.

Полученная вода полностью соответствует требованиям Всемирной организации здравоохранения, по качеству и общей минерализации – ее TDS (общая минерализация) составляет <600 мг/литр. TDS воды, полученной в ходе эксперимента австралийских ученых, составил <500 мг/литр.

По словам ведущего автора исследования, профессора Хуантина Вана с кафедры химической инженерии Университета Монаш в Австралии, эта работа открыла новое направление в разработке энергоэффективного и устойчивого опреснения и очистки воды.

«Опреснение воды используется для решения проблемы растущей нехватки воды во всем мире. Благодаря наличию солоноватой воды и морской воды, а также благодаря надежности процессов опреснения очищенная вода может быть интегрирована в существующие водные системы с минимальными рисками для здоровья», — сказал профессор Ван.

Фото: pixabay.com

В Крыму построят первую в России станцию опреснения морской воды

В Крыму построят первую в России станцию по опреснению морской воды для водоснабжения Симферополя и Симферопольского района, заявил глава республики Сергей Аксенов.

«Данная опреснительная установка будет строиться в поселке Николаевка, на берегу моря, в 30 км от Симферополя. Отмечу, что таких проектов в России никто никогда не реализовывал», ‒ приводит слова Аксенова пресс-служба главы республики. По его словам, президент Владимир Путин дал соответствующее поручение правительству. 

Кроме того, Аксенов анонсировал в ближайшее время бурение трех скважин для снабжения водой столицы Крыма. «Эти источники позволят поставлять в Симферополь до 10 000 кубометров воды в сутки на данном этапе, а в дальнейшем из трех водозаборов можно будет получить до 40 000 кубометров воды», ‒ пояснил Аксенов. В дополнение к скважинам будет рассмотрен вопрос строительства очистных сооружений на реке Салгир в районе села Укромное для забора воды для нужд Симферополя.

С 24 августа в Симферополе и еще 39 прилегающих населенных пунктах начался режим поэтапного ограничения водоснабжения из-за обмеления водохранилищ естественного наполнения. С 7 сентября жители ряда районов Крыма стали получать воду только по два часа, утром и вечером, ‒ до начала рабочего дня и после его окончания. 2 сентября президент России Владимир Путин на встрече с временно исполняющим обязанности губернатора Севастополя Михаилом Развожаевым пообещал направить средства для капитального ремонта сетей водоснабжения в регионе. 

До 2014 г. до 85% пресной воды поступало на нужды Крыма с Украины по Северо-Крымскому каналу. После присоединения полуострова к России Киев перекрыл канал, водоснабжение стало осуществляться исключительно внутренними резервами: с помощью бурения новых скважин и с использованием имеющихся водохранилищ. На фоне ситуации с нехваткой пресной воды в Крыму летом-осенью 2020 г. Совет по развитию гражданского общества и правам человека при президенте РФ обратился в ООН и Совет Европы.

В обращении подчеркивалось, что перекрытие поставок воды Украиной приведет к экологической катастрофе на полуострове уже в 2020 г. Официальный представитель верховного комиссара ООН по правам человека Элизабет Тросселл заявила, что ответственность за снабжение жителей Крыма питьевой водой лежит и на России, и на Украине.

Статья на тему «опреснение морской воды, очистка, водоочистка»

Нехватка пресной воды все больше ощущается во всем мире, даже в США и странах Европы. А в таких странах, как Израиль или Иран запасов пресной воды совершенно не хватает для нужд населения и производства. Существует мнение, что в конце концов человечество окажется перед необходимостью добычи пресной воды из вод мирового океана.

Опреснение морской воды – это процесс снижения уровня солей в воде. В нормальной морской воде содержание солей порядка 3,5 процентов, а в воде, которая пригодна для питья, этот уровень не должен превышать 0,05 процента. Также не стоит забывать, что после опреснения обязательно будет требоваться очистка воды от кальция и вредных составляющих, следовательно, необходимо использовать установки для водоочистки.

Водоочистка – серьезная задача при подготовке обычной пресной воды для использования человеком, а очистка опресненной воды — задача еще более сложная. Водоочистка морской воды сложна, потому что уровень содержащихся в морской воде микроорганизмов и их разнообразие гораздо выше, нежели в пресной воде. Более того, очистка морской воды еще осложняется тем, что в морской воде растворено гораздо больше химических соединений, чем в пресной и концентрация их гораздо выше. Все вышеперечисленное говорит о том, что водоочистка морской воды — процесс не менее сложный и важный, чем водоочистка пресной воды.

Решения BWT для обессоливания воды:

Существует несколько методов опреснения и последующей очистки морской воды. Одним из этих методов является метод дистилляции.

Дистилляция, или перегонка, основана на том, что вода — вещество летучее, а растворенные в ней соли — нелетучие. Морскую воду нагревают до температуры кипения, в результате чего образуется водяной пар, полученный пар забирается и охлаждается, в результате остается обычная вода. Но при использовании данного способа опреснения морской воды существуют несколько проблем, и самая основная проблема состоит в том, что при выпаривании соляной раствор, остающийся в дистилляторе, с каждым разом становится все более концентрированным. Это приводит к выходу из строя трубопроводов и самого дистиллятора, для решения этой проблемы используют многокамерные дистилляторы, а также часть опресненной воды сбрасывается с соляным раствором в море, а на ее место набирают новую порцию воды. Перед и после процесса дистилляции морская вода проходит процесс предварительной водоочистки.

Еще один способ опреснения морской воды и очистки ее от примесей является — установка обратного осмоса. При использовании данного метода водоочистка и опреснение воды происходит при помощи мембраны, проницаемой для воды и в тоже время непроницаемой для солей и иных примесей, растворенных в морской воде, при помощи системы водоочистки и водоподготовки. Недостатком данного метода очистки и опреснения морской воды является малое количество получаемой пресной воды. Проблема в том, что морскую воду необходимо подавать на мембрану под давлением для того чтобы через мембрану просачивалась чистая вода, а соли оставались на обратной стороне фильтра. Установка по опреснению и очистке морской воды обычно представляет собой множество тонких трубок, стенки которых выложены изнутри ацетатом целлюлозы, морская вода подается в трубки под давлением, достаточным для того чтобы пресная вода просачивалась через фильтр. Такое давление называется осмотическим, необходимо следить за тем, чтобы оно не превысило допустимые величины, иначе мембрана может порваться или начать пропускать соли, растворенные в морской воде.

Также существуют другие методы опреснения морской воды, например, метод заморозки. Метод основан на том, что при превращении морской воды в лед, соли, растворенные в ней, в лед не попадают.

Как говорилось ранее, уделяя особое внимание процессу опреснения морской воды, нельзя забывать об очистке уже полученной пресной воды. Водоподготовка полученной воды в большинстве своем не отличается от процесса фильтрации и очистки обычной воды. Для очистки воды применяются фильтры грубой очистки, тонкой очистки и фильтры химической и биологической водоочистки.

К сожалению, на данный момент пока все еще не существует достаточно дешевого и эффективного метода опреснения морской воды, способного обеспечить все более возрастающие потребности человечества в пресной воде. Применяемые в данный момент методы опреснения морской воды или неэффективны, или стоимость получаемого литра опресненной воды слишком велика для использования в промышленных масштабах.

Установки для производства элементарной воды, решение, позволяющее сделать морскую воду пригодной для питья

Эта маркированная чистая технология использует возобновляемые источники энергии для опреснения морской воды.

Если вы женщина, живущая в отдаленной деревне в Африке, вы можете тратить до трех часов в день за водой для своей семьи. Может быть, ваши дети придут вам на помощь, пропустив школу. Вода, которую вы получите из местного пруда или колодца, будет грязной, и ваши дети заболеют.Но поскольку единственная альтернатива — вода для продажи, которую привезли издалека, — недоступна, у вас не будет другого выбора, кроме как продолжить.

Такая ситуация типична для многих бедных сообществ по всему миру, страдающих от нехватки воды. Одно из них — деревня Эфоеци на Мадагаскаре. Расположенный на сухом юго-западном побережье острова, здесь выпадает менее 400 мм осадков в год. Жители деревни выживают, занимаясь сельским хозяйством, рыбной ловлей и сбором фруктов и овощей. Однако даже такой образ жизни становится трудно поддерживать из-за засух и нехватки воды.

Несколько лет назад голландский инженер Сид Воллебрегт находился в поездке на Мадагаскаре и был поражен страданиями, которые он видел из-за отсутствия доступа к пресной воде. Вернувшись в Нидерланды, он решил что-то с этим сделать.

Водный кризис

Около 70 процентов поверхности Земли покрыто водой, но большая ее часть — соленая. По данным National Geographic, только 2,5 процента всей воды на нашей планете пресные, и только 1 процент из них легко доступен (остальная часть находится в снеге и ледниках).Большую часть этой пресной воды необходимо очистить, чтобы она была безопасной для употребления в пищу человеком.

Учитывая быстро растущее население, неудивительно, что миллионы людей в мире не имеют доступа к безопасной питьевой воде. По оценкам экспертов, около 4 миллиардов человек, или две трети населения мира, испытывают «острую нехватку воды» как минимум в течение месяца в году. Полмиллиарда человек испытывают это круглый год.

Отсутствие доступа к чистой пресной воде создает или усугубляет множество проблем.Самый очевидный из них — болезнь. Людям, не имеющим доступа к безопасной питьевой воде, приходится получать воду из ненадежных источников, что часто вызывает у них болезни. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), по меньшей мере 2 миллиарда человек во всем мире пьют воду из источников, загрязненных фекалиями.

Другая проблема заключается в том, что людям, часто женщинам и девочкам, приходится преодолевать большие расстояния, чтобы добраться до этих источников воды. Это требует времени, которое можно было бы потратить на учебу (для детей) или работу, таким образом заманивая общины в замкнутый круг бедности.Женщинам и девушкам также угрожает опасность подвергнуться нападениям во время этих долгих прогулок.

Многие общины, сталкивающиеся с нехваткой воды, действительно имеют доступ к обильному источнику воды — морю. Морская вода не подходит для употребления в пищу, но решение существует: опреснение.

Приготовление морской воды для питья

Опреснение — это процесс удаления соли из морской воды, чтобы сделать ее пригодной для питья. Это делается либо путем кипячения воды и сбора пара (термический), либо путем пропускания его через специальные фильтры (мембрана).Проблема в том, что этот процесс требует огромного количества энергии, что делает его недоступным для бедных сообществ и усугубляет изменение климата. Тем не менее, согласно одной оценке, рост населения мира и спрос на питьевую воду означают, что рынок опресненной воды, как ожидается, будет расти примерно на 9% в год в следующие пять лет.

Устойчивое опреснение

Вернувшись в Нидерланды, Воллебрегт пригласил своего друга и товарища, студента-инженера Рейноуда Фенстра, для работы над разработкой технологии опреснения на основе возобновляемых источников энергии.

В результате появилась система, использующая солнечную или другую возобновляемую энергию для обработки воды, что делает опреснение безуглеродным. Это делает его гораздо более доступным и экологически безопасным. С целью распространения своего изобретения инженеры основали компанию под названием Elemental Water Makers.

Отмеченная наградами запатентованная технология компании обеспечивает автономное опреснение с использованием солнечной энергии для сообществ, испытывающих нехватку воды во всем мире. Он используется как частными предприятиями, такими как островные курорты, так и сообществами, например, на Мадагаскаре.

Несмотря на весь потенциал технологии опреснения, который может изменить жизнь, обычно есть две основные проблемы. Один из них — энергия: при традиционном опреснении используется много ее, что способствует возникновению порочного круга использования энергии, что ведет к изменению климата, что ведет к нехватке воды или усугубляет ее. Солнечное опреснение разрывает этот порочный круг, создавая безуглеродный источник пресной воды.

Другая проблема — рассол. Рассол, побочный продукт опреснения, представляет собой высококонцентрированную соленую воду.Обычно его закачивают обратно в море, и из-за его высокой концентрации он наносит ущерб морской экосистеме. Технология, используемая Elemental Water Makers, решает эту проблему, применяя низкий коэффициент извлечения морской воды — это означает, что рассол лишь немного соленее, чем исходная морская вода. Кроме того, из-за небольшого масштаба проектов не существует единой свалки с высокой концентрацией загрязнения. Наличие множества мелких проектов вместо нескольких крупных не только минимизирует воздействие на морскую экосистему, но и повышает устойчивость.

Безопасная и экологически чистая вода для Efoetsy

Теперь компания Elemental Water Makers представила свою технологию на Мадагаскаре. Благодаря благотворительному фонду Elemental Water Foundation и поддержке нескольких некоммерческих организаций компания только что построила автономную солнечную опреснительную установку в деревне Эфоеци. Завод производит 15 000 литров чистой питьевой воды в день, а местные рабочие обслуживают ее и продают воду. Производимая заводом 20-литровая канистра стоит на 80 процентов меньше, чем привезенная издалека, что делает ее доступной.Это означает, что женщинам и детям больше не нужно часами ходить за водой, вместо этого они будут сосредоточены на школе, доме или работе. А поскольку вода безопасна для питья, сообщество станет намного здоровее. Все с силой моря и солнца.

Автор: Orange Bird Agency

Опреснение

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы водопользования • Вопросы качества воды •

Жажда? Как насчет чашки прохладной освежающей морской воды?

Нет, не понимайте нас буквально! Люди не могут пить соленую воду.Но из соленой воды можно превратить пресноводный , что и является целью этого портативного надувного солнечного аппарата (он даже упаковывается в крошечный пакет). Этот процесс называется опреснением, и он все чаще используется во всем мире для обеспечения людей необходимой пресной водой. Большая часть Соединенных Штатов имеет или может получить доступ к достаточным запасам пресной воды для питьевых целей. Но пресная вода может быть в дефиците во многих частях страны и мира. И по мере того, как население продолжает расти, нехватка пресной воды будет возникать все чаще, хотя бы в определенных местах.В некоторых районах соленая вода (например, из океана ) превращается в пресную воду для питья.

«Простое» препятствие, которое необходимо преодолеть, чтобы превратить морскую воду в пресную, — это удалить растворенную соль в морской воде. Это может показаться таким же простым, как кипячение морской воды в кастрюле, улавливание пара и его конденсация обратно в воду (дистилляция). Доступны и другие методы, но эти текущие технологические процессы должны осуществляться в больших масштабах, чтобы быть полезными для больших групп населения, а текущие процессы являются дорогостоящими, энергоемкими и включают крупномасштабные объекты.

Что делает воду соленой?

Что мы подразумеваем под «соленой водой»? Солевой раствор содержит значительные количества (называемые «концентрациями») растворенных солей. В данном случае концентрация — это количество (по весу) соли в воде, выраженное в «частях на миллион» (ppm). Если в воде концентрация растворенных солей составляет 10 000 частей на миллион, то один процент от веса воды приходится на растворенные соли.

Вот наши параметры для соленой воды:

• Пресная вода — менее 1000 частей на миллион
• Слабосоленая вода — от 1000 до 3000 частей на миллион
• Умеренно соленая вода — от 3000 до 10000 промилле
• Сильно соленая вода — от 10 000 до 35 000 частей на миллион

Кстати, в океанской воде содержится около 35 000 промилле соли.

Вид на опреснительную установку обратного осмоса в Барселоне, Испания.

Кредит: Джеймс Греллье

Мировая потребность в пресной воде

Дефицит ресурсов пресной воды и потребность в дополнительных источниках воды уже критически важны для многих засушливых регионов мира и будут приобретать все большее значение в будущем. Многие засушливые районы просто не имеют ресурсов пресной воды в виде поверхностных вод, таких как реки и озера.У них могут быть только ограниченные подземных водных ресурса , некоторые из которых становятся более солоноватыми по мере продолжения добычи воды из водоносных горизонтов. Солнечное опреснение используется природой для образования дождя , который является основным источником пресной воды на Земле.

Другой метод: Обратный осмос

Другой способ опреснения соленой воды — это процедура «обратного осмоса». Проще говоря, вода, содержащая растворенные молекулы соли, проталкивается через полупроницаемую мембрану (по сути, фильтр), в которой более крупные молекулы соли не проходят через отверстия мембраны, а более мелкие молекулы воды проходят.

Обратный осмос — эффективное средство для опреснения соленой воды, но оно более дорогое, чем другие методы. Поскольку в будущем цены снизятся, использование установок обратного осмоса для опреснения большого количества соленой воды должно стать более распространенным.

Опреснение — это не современная наука

Дистилляционное опреснение — одна из самых первых форм очистки воды в мире, которая до сих пор остается популярным решением для очистки воды во всем мире. В древние времена многие цивилизации использовали этот процесс на своих кораблях для преобразования морской воды в питьевую.Сегодня опреснительные установки используются для преобразования морской воды в питьевую на судах и во многих засушливых регионах мира, а также для очистки воды в других районах, загрязненной естественными и неестественными загрязнителями. Дистилляция, пожалуй, единственная технология очистки воды, которая наиболее полно снижает самый широкий спектр загрязняющих веществ в питьевой воде.

В природе этот основной процесс отвечает за водный (гидрологический) цикл . Солнце поставляет энергию, которая заставляет воду испаряться из поверхностных источников, таких как озера, океаны и ручьи.Водяной пар в конечном итоге вступает в контакт с более холодным воздухом, где он повторно конденсируется с образованием росы или дождя. Этот процесс можно имитировать искусственно и быстрее, чем в природе, используя альтернативные источники нагрева и охлаждения.

Вы можете попробовать это дома!

• Выкопать яму в земле
• Поставьте на дно ямы таз, который будет использоваться для сбора конденсированной воды
• Накройте яму пластиковым листом (можно использовать камни или другие тяжелые предметы, чтобы удерживать ее над ямой)
• Убедитесь, что самая нижняя часть пластикового листа парит прямо над чашей
• Оставьте «ловушку» для воды на ночь, и воду можно будет набрать из чаши утром

Кредит: Даниэле Пуглиси

Ваша личная опреснительная установка

Помните, как вы смотрели на картинку вверху этой страницы, на которой изображен плавающий солнечный неподвижный объект? Тот же процесс, который управляет этим устройством, также может быть применен, если вы окажетесь в пустыне и захотите выпить воды.

Низкотехнологичный подход к достижению этого заключается в создании «солнечного перегонного куба», который использует солнечное тепло для запуска процесса дистилляции, чтобы вызвать образование росы на чем-то вроде пластиковой пленки. Диаграмма справа иллюстрирует это. Использование морской воды или растительного материала в корпусе дистиллятора создает влажный воздух, который из-за кожуха, образованного пластиковым листом, нагревается солнцем. Влажный воздух конденсирует капли воды на нижней стороне пластикового листа, и из-за поверхностного натяжения капли воды прилипают к листу и перемещаются вниз в желоб, из которого они могут потребляться.

Некоторые факты об опреснении

• По оценкам, около 30% орошаемых земель в мире страдают от проблем с засолением, и восстановление считается очень дорогостоящим.
• По данным Международной ассоциации опреснителей, в июне 2015 года во всем мире работало 18 426 опреснительных установок, производящих 86,8 миллиона кубических метров воды в день, обеспечивая водой 300 миллионов человек. Этот показатель увеличился с 78,4 млн кубометров в 2013 году, что на 10,71% больше, чем за 2 года.
• Наиболее важные потребители опресненной воды находятся на Ближнем Востоке (в основном Саудовская Аравия, Кувейт, Объединенные Арабские Эмираты, Катар и Бахрейн), которые используют около 70% мировых мощностей; и в Северной Африке (в основном в Ливии и Алжире), где используется около 6% мировых мощностей.
• Среди промышленно развитых стран Соединенные Штаты являются одним из наиболее важных пользователей опресненной воды, особенно в Калифорнии и некоторых частях Флориды. Стоимость опреснения помешала более частому использованию опреснителя.

Для получения дополнительных сведений о опреснительных установках перейдите по ссылкам ниже.

* Часть этой информации поступила от Фонда образования в области водных ресурсов и от Государственной администрации Corpus Christi TAMU-CC.

Как сделать соленую воду пригодной для питья | Научный проект

Цель этого эксперимента — выяснить, можно ли удалить соль из океанской воды, чтобы ее можно было пить.

• Почему соленая вода небезопасна для питья.
• Сколько воды нужно пить человеку каждый день?
• Почему людям нужна вода, чтобы выжить?
• Какие процессы используются, чтобы сделать непитьевую воду безопасной для питья?

Пресная вода — это самое главное, что нужно человеку для выживания. Можно неделями обходиться без еды, но всего несколько дней без воды убьет большинство здоровых людей. Хотя земля на 70% покрыта водой, только 3% этой воды пресные.Ежегодно от нехватки воды страдают многие сообщества, и некоторые ученые предполагают, что во всем мире может возникнуть серьезная нехватка воды, если климат значительно изменится. Поиск способа сделать воду океана пригодной для питья обеспечил бы людям всю необходимую пресную воду для питья и сельского хозяйства.

• Вода
• Плита или горелка Бунзена
• Стеклянная колба для перегонки
• Стакан для питья
• Сковорода на 4 литра
• Большой лист нетоксичного растения (хороший выбор — банан, инжир или таро).

Спросите своего учителя естествознания, можете ли вы одолжить некоторые научные принадлежности, необходимые для этого эксперимента, или можете ли вы получить доступ к научной лаборатории. Кроме того, вы можете заказать расходные материалы из научного каталога. Во многих питомниках выращивают бананы или таро, и они могут дать вам один из листьев. Вы также можете спросить кого-нибудь, кто работает в садовом центре, какие еще листья получены от нетоксичных растений.

1. Соберите около двух литров соленой воды из океана или приготовьте ее самостоятельно, добавив 70 граммов поваренной соли на 2 литра пресной воды.
2. Если вы собрали воду из океана, кипятите ее в течение пяти минут, чтобы убить микроскопическую жизнь в воде.
3. Попробуйте соленую воду. Нет необходимости пить его. Вы можете выплюнуть его после дегустации.
4. Оцените соленость воды по шкале, подобной приведенной ниже.
5. Запишите наблюдения за запахом воды.
6. Запишите наблюдения за тем, как выглядит вода.
7. Попробуйте свежую воду из бутылки.Оцените соленость воды.
8. Запишите наблюдения за запахом воды.
9. Запишите наблюдения за тем, как выглядит вода.
10. Налейте некоторое количество соленой воды в стеклянную колбу для перегонки.
11. Поставьте стакан для питья так, чтобы собирать дистиллированную соленую воду по мере ее охлаждения.
12. Кипятите соленую воду до тех пор, пока она не станет достаточной по вкусу.
13. Попробуйте дистиллированную соленую воду. Нет необходимости пить его.Вы можете выплюнуть его после дегустации.
14. Оцените соленость воды.
15. Запишите наблюдения за запахом воды.
16. Запишите наблюдения за тем, как выглядит вода.
17. Налейте немного соленой воды в кастрюлю на 4 литра.
18. Держите лист над кастрюлей и наклоните его в чистый стакан для питья.
19. Кипятите воду, удерживая лист над паром и направляя капли в стакан.
20. Попробуйте дистиллированную соленую воду. Нет необходимости пить его. Вы можете выплюнуть его после дегустации.
21. Оцените соленость воды.
22. Запишите наблюдения за запахом воды.
23. Запишите наблюдения за тем, как выглядит вода.

Термины / Понятия: Соленость; Дистилляция; Питьевая вода

Артикул:

Заявление об ограничении ответственности и меры предосторожности

Образование.com предоставляет идеи проекта Science Fair для информационных
только для целей. Education.com не дает никаких гарантий или заверений
относительно идей проектов Science Fair и не несет ответственности за
любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких
Информация. Получая доступ к идеям проекта Science Fair, вы отказываетесь от
отказаться от любых претензий к Education.com, которые возникают в связи с этим. Кроме того, ваш
доступ к веб-сайту Education.com и идеям проектов Science Fair покрывается
Образование.com Политика конфиденциальности и Условия использования сайта, которые включают ограничения
об ответственности Education.com.

Настоящим дается предупреждение, что не все идеи проекта подходят для всех
индивидуально или при любых обстоятельствах. Реализация идеи любого научного проекта
должны проводиться только в соответствующих условиях и с соответствующими родительскими
или другой надзор. Прочтите и соблюдайте правила техники безопасности всех
Ответственность за использование материалов в проекте лежит на каждом отдельном человеке.Для
Для получения дополнительной информации обратитесь к справочнику по научной безопасности вашего штата.

Более эффективный способ превратить соленую воду в питьевую

Нехватка воды — серьезная проблема во всем мире. «Это влияет на все континенты», — говорит Амир Барати Фаримани, доцент кафедры машиностроения. «Четыре миллиарда человек живут в условиях острой нехватки воды как минимум один месяц в году.Полмиллиарда человек круглый год живут в условиях острой нехватки воды ».

Тем не менее, даже когда люди борются без доступа к безопасной питьевой воде, прямо за их дверями находятся океаны непригодной для питья воды. «71% поверхности мира покрыто морской водой», — говорит Барати Фаримани. «Итак, это очень интересное противоречие».

Для решения этой проблемы Барати Фаримани сосредоточил свои исследования на опреснении воды. Это процесс превращения соленой морской воды в пресную.

Есть много способов опреснения воды, но одним из самых эффективных является мембранное опреснение. В этом методе вода проталкивается через тонкую мембрану с крошечными отверстиями. Вода течет через поры, а ионы соли — нет, а с другой стороны остается только пресная вода.

Источник: Инженерный колледж

Проводящий металлоорганический каркас (MOF) — это новый тип мембраны для опреснения воды.

В своем последнем исследовании Барати Фаримани исследует потенциал нового типа мембраны, называемого металлоорганическим каркасом (MOF). «Эти мембраны состоят как из металлического центра, так и из органических соединений», — говорит Барати Фаримани. Органическое соединение и металл соединяются в виде пятиугольника, оставляя в центре отверстие, которое служит порой. «Если вы посмотрите на них, они похожи на соты», — добавляет Барати Фаримани.

Фреймворк более эффективен по нескольким причинам. Во-первых, он невероятно тонкий. Его толщина составляет несколько атомов, что означает очень небольшое трение при прохождении молекул воды через поры.

Кроме того, расположение пор способствует проникновению. «Когда у вас нет соседних пор, стена оказывает огромное давление на молекулы», — говорит Барати Фаримани. Это снижает эффективность процесса опреснения. Чтобы понять почему, представьте, что наливаете воду в воронку.Вода движется через отверстие в конце медленнее, потому что она прижимается к стенам и выталкивается через небольшое пространство.

MOF, с другой стороны, имеет несколько смежных пор. «Нет давления со стороны стены», — говорит Барати Фаримани. «И это дает им возможность легче проходить через поры». Представьте, что на этот раз вы наливаете воду через фильтр — вода движется намного быстрее, потому что у нее есть несколько точек выхода, через которые она может вытечь.

Наконец, MOF имеет большую структурную целостность, чем другие материалы.В большинстве материалов ученым приходится просверливать крошечные отверстия, чтобы создать необходимые поры, что ограничивает количество, которое может быть создано на площади поверхности. «Если вы хотите сделать много пор, графен или MoS ₂ не смогут этого сделать», — говорит Барати Фаримани. «Структурно они не выдерживают давления».

Но благодаря своей сотовой структуре MOF по своей сути пористый. Это позволяет увеличить соотношение пор к площади поверхности. Это также экономит время и энергию, поскольку не нужно сверлить поры или даже регулировать их размер.

Различия между MOF и другими типичными мембранами заметны как с точки зрения скорости прохождения воды, так и количества отбрасываемых ионов. И это просто имитация нескольких пор. Опреснительная установка может иметь миллиарды пор, что в геометрической прогрессии повышает ее эффективность. «В масштабах крупной операции это было бы огромно», — говорит Барати Фаримани. «Даже небольшое повышение эффективности означало бы огромный скачок».

Нам необходимо обеспечить пресной водой многих обездоленных людей.В этом наша миссия — сделать его настолько энергоэффективным, чтобы опреснять воду повсюду.

Амир Барати Фаримани , Доцент , Машиностроение

Статья Барати Фаримани о его исследованиях была опубликована в Nano Letters , ежемесячном рецензируемом научном журнале, публикуемом Американским химическим обществом. Это добавляет к растущему разговору об опреснении воды и представляет собой важный шаг вперед в этой области.

Помимо ученых, Барати Фаримани надеется, что его исследования могут повлиять на жизнь людей. «Нам необходимо обеспечить пресной водой многих обездоленных людей, например, в Африке или других местах», — говорит он. «По сути, это наша миссия — сделать его настолько энергоэффективным, чтобы опреснять воду повсюду».

Почему мы не получаем питьевую воду из океана, добывая соль из морской воды?

Даже имея всю воду в океанах Земли, мы удовлетворяем менее половины потребностей человека в воде с помощью опресненной воды.* В настоящее время мы используем порядка 960 кубических миль (4000 кубических километров) пресной воды в год, и в целом воды достаточно для всех. Однако дефицит в регионах растет.

Так почему бы нам не опреснять больше воды, чтобы уменьшить нехватку воды и растущие конфликты с водой?

Проблема в том, что для опреснения воды требуется много энергии. Соль очень легко растворяется в воде, образуя прочные химические связи, которые трудно разорвать. Энергия и технология опреснения воды дороги, а это означает, что опреснение воды может быть довольно дорогостоящим.

Трудно назвать точную сумму в долларах по опреснению — это число сильно варьируется от места к месту, в зависимости от затрат на рабочую силу и энергию, цен на землю, финансовых соглашений и даже содержания соли в воде. Производство одного кубического метра (264 галлона) опресненной воды из океана может стоить от 1 до 2 долларов. Это примерно столько же, сколько два человека в США обычно проводят дома за день.

Но переключите источник на реку или водоносный горизонт, и стоимость кубометра воды может упасть до 10–20 центов, а фермеры часто платят гораздо меньше.

Это означает, что почти всегда дешевле использовать местную пресную воду, чем опреснять морскую воду. Однако этот ценовой разрыв сокращается. Например, удовлетворение растущего спроса за счет поиска нового источника воды или строительства новой плотины в таком месте, как Калифорния, может стоить до 60 центов за кубический метр воды.

И иногда эти традиционные средства «сбора» воды больше не доступны. Таким образом, ожидается, что эта стоимость будет продолжать расти, поэтому Калифорния сейчас серьезно рассматривает опреснение и почему город Тампа, штат Флорида., решили построить самый большой опреснительный завод в США

Международная ассоциация опреснителей сообщает, что по состоянию на 2007 год в мире работало около 13 000 опреснительных установок. Они откачивают примерно 14,7 миллиарда галлонов (55,6 миллиарда литров) питьевой пресной воды в день. Многие из этих заводов находятся в таких странах, как Саудовская Аравия, где энергия из нефти дешевая, а воды мало.

Так как же энергия используется для отделения соли от воды?

Существует два основных метода разрыва связей в соленой воде: термическая дистилляция и мембранное разделение.Термическая дистилляция включает в себя тепло: кипящая вода превращает его в пар, оставляя после себя соль, которая собирается и конденсируется обратно в воду, охлаждая ее.

Самый распространенный тип мембранного разделения называется обратным осмосом. Морская вода пропускается через полупроницаемую мембрану, которая отделяет соль от воды. Поскольку эта технология обычно требует меньше энергии, чем термическая дистилляция, большинство новых заводов, таких как Тампа, теперь используют обратный осмос.

Опреснение также связано с экологическими издержками.Морские обитатели могут попасть в опреснительные установки, убивая маленьких морских обитателей, таких как мальки и планктон, нарушая пищевую цепочку. Кроме того, существует проблема, что делать с отделенной солью, которая остается в виде очень концентрированного рассола. Перекачивание этой сверхсоленой воды обратно в океан может нанести вред местной водной флоры и фауны. Уменьшение этих воздействий возможно, но это увеличивает затраты.

Несмотря на экономические и экологические проблемы, опреснение становится все более привлекательным, поскольку у нас заканчивается вода из других источников.Мы перекачиваем грунтовые воды, мы уже построили больше плотин, чем мы можем себе позволить с экономической и экологической точки зрения, и мы использовали почти все доступные реки.

Необходимо сделать гораздо больше для более эффективного использования существующей воды, но с ростом численности населения мира и сокращением водоснабжения экономическая волна может вскоре повернуться в сторону опреснения.

Тихоокеанский институт — это некоммерческий исследовательский центр в Окленде, Калифорния, занимающийся решением мировых потребностей в воде.Организация подробно рассмотрела эти вопросы в своем отчете за 2006 год, озаглавленном «Опреснение с помощью крупинки соли». Питер Глейк также написал книгу в 2000 году под названием The World’s Water, , в которой он и его коллеги исследуют опреснение и другие темы.

* Пояснение (24.08.08): Это предложение было изменено с момента первоначальной публикации.

Можно ли сделать морскую воду пригодной для питья?

Как вы уже знаете, человек не может пить морскую воду в качестве альтернативы пресной.Морская вода полна соли, которая обычно обезвоживает человеческий организм.

Но что, если бы мы могли сделать морскую воду более безопасной для питья? Оказывается, можно, и этот процесс называется опреснением. Опреснение — это процесс, который удаляет растворенные минералы (включая, помимо прочего, соль) из морской воды, солоноватой воды или очищенных сточных вод. Для опреснения был разработан ряд технологий, включая обратный осмос (RO), дистилляцию, электродиализ и вакуумную заморозку.Так почему же морская вода является таким привлекательным водным ресурсом, что мы проходим все эти дорогостоящие процессы, чтобы сделать ее безопасной для питья?

Вот несколько причин … Морская вода обеспечивает неограниченное и надежное водоснабжение прибрежного населения во всем мире; солоноватая вода является обильным, относительно засухоустойчивым водным ресурсом для населения внутренних районов и снижает зависимость от импортируемой воды. Из всей воды на Земле 97 процентов — это соленая вода, только 1 процент — это пресная вода, доступная для питья людьми, и 2 процента — замороженная.Из более чем 7500 действующих по всему миру опреснительных установок 60% расположены на Ближнем Востоке. Крупнейший в мире завод в Саудовской Аравии производит 128 МГД опресненной воды. Напротив, 12% мировых мощностей производится в Северной и Южной Америке, при этом большинство заводов расположено в Карибском бассейне и Флориде.

На сегодняшний день вдоль побережья Калифорнии построено лишь ограниченное количество опреснительных установок, в первую очередь потому, что стоимость опреснения обычно выше, чем затраты на другие альтернативы водоснабжения, доступные в Калифорнии (например,г., перекачки воды и откачка грунтовых вод). Однако в связи с возникновением засухи и ростом озабоченности по поводу доступности воды во многих местах штата предлагаются проекты по опреснению воды. Затраты на опреснение снижаются по мере совершенствования технологий и строительства новых заводов. Сегодня насчитывается более 15 000 опреснительных заводов в 120 странах мира. По прогнозам, в следующие 20 лет рынок опреснения вырастет более чем на 70 миллиардов долларов. Около половины опресненной воды в мире производится с помощью тепла для дистилляции пресной воды из морской.

Загрязнение воды в бутылках

Процесс дистилляции имитирует естественный водный цикл: соленая вода нагревается, образуя водяной пар, который, в свою очередь, конденсируется с образованием пресной воды. Один из таких процессов обработки называется многоступенчатой ​​мгновенной перегонкой. Другой способ опреснительной обработки с наиболее широким применением — это обратный осмос на основе мембран. В этом процессе к воде прикладывается давление, которое позволяет воде проходить через мембрану, оставляя ионы, соли и другие растворенные твердые вещества и нелетучие органические вещества.

последний абзац здесь Читать дальше: Уровни содержания соли — морская и пресная вода

Индонезийский подросток использует гениальный метод фильтрации воды, чтобы выжить в море 49 дней

В течение 49 дней Aldi Novel Adilang застрял в Тихом океане.18-летний индонезиец, чья работа заключается в обслуживании деревянной рыбацкой хижины у побережья страны, в середине июля застрял на мель, когда сильный ветер оторвал его плавучую ловушку для рыбы. Адиланг оказался в сотнях миль от Гуама, где его сигнал тревоги привлек внимание панамского судна. Его выживание было связано с чрезвычайной изобретательностью и небольшой удачей.

В понедельник, , Jakarta Post сообщила, что Адиланг выжил, ловя рыбу и сжигая части плавучей хижины, называемой «ромпонг», для разведения огня для приготовления пищи.Чтобы утолить жажду, Адиланг полагался на одну из немногих вещей, которые у него были: рубашку. По словам генерального консула Индонезии Мирзы Нурхидайата, Адиланг «пил, потягивая воду из своей одежды, смоченной морской водой».

Это может показаться невозможным: в конце концов, морская вода настолько соленая, что токсична для человеческого организма. Организм может избавиться от избытка соли через почки, но если человек не потребляет пресную воду во время этого процесса, вся эта соль не подвергается разбавлению, необходимому для ее вывода.По данным Национальной океанической службы, человеку придется мочиться больше воды, чем выпить, чтобы избавиться от всей соли, потребляемой в морской воде. В конце концов, этот процесс приводит к смерти от обезвоживания.

Цитата Нурхидаята, кажется, единственное свидетельство того, что Адиланг использовал свою одежду как средство для питья воды, но некоторые торговые точки сообщают, что ему скоро 19 лет, он использовал свою рубашку в качестве фильтра . И это, по мнению некоторых ученых, действительно может сработать.

Два исследования показали, что фильтрация воды через сари — одежду, которую обычно носят женщины на индийском субконтиненте, — может значительно повысить ее пригодность для питья.В 2003 году ученые обнаружили, что фильтрация воды из рек и прудов в Бангладеш через сложенный кусок хлопчатобумажной ткани, взятой из сари, вдвое снижает риск заражения холерой. Интересно, что они отметили, что старая ткань является лучшим фильтром, чем новая ткань, потому что размер пор свободных нитей меньше.

В ходе последующего исследования, проведенного в 2015 году, исследователи обнаружили, что фильтр, сделанный из четырех слоев изношенного хлопкового материала, может отфильтровать более 99 процентов всех бактерий холеры.

Хотя кипяченая вода по-прежнему считается лучшим способом очистки воды, ученые по-прежнему считают тканевую технику исключительно полезной. Но вопрос о том, делает ли ткань то же самое с солью, что и с бактериями, остается спорным. Некоторые специалисты по выживанию на YouTube говорят, что это возможно, но другие рекомендуют другой метод, сочетающий ткань и соленую воду: руководство CNN о том, как оказаться в море, рекомендует использовать рубашку для улавливания влаги из воздуха , а затем отжимать ее.

Использование ткани в качестве фильтра, вероятно, не удалит все соли из морской воды, но определенно может снизить уровень соли до менее опасных концентраций.По данным Геологической службы США, пресная вода обычно имеет концентрацию соли 1000 частей на миллион (ppm). Для сравнения, в океанской воде содержится 35 000 промилле соли. Вполне возможно, что одежда Адиланга удаляла из воды достаточно молекул соли, чтобы его почки могли обработать ее, не обезвоживаясь.

Если вы когда-нибудь окажетесь по течению и у вас будет доступ к материалам, наиболее часто рекомендуемым методом очистки морской воды является дистилляция.В своей самой простой форме перегонка может означать кипячение морской воды в кастрюле и улавливание пара, когда он конденсируется на поверхности, как в пластиковой бутылке из-под газировки.