Суды тұщыландыру: әдістері мен параметрлері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Ғалымдардың пайымдауынша, адамзат тұщы су үшін қақтығыстар тұтанатын кезеңге келді. Бұл мәселені шешудің бір ғана жолы бар - суды тұщыландырудың ең жақсы әдісін табу.

Суды тұщыландыру дегеніміз не

Кез келген сұйықтықтың құрамында тұздардың, микроорганизмдердің, минералдардың белгілі бір үлесі болады. Табиғи немесе ағынды суды тазарту одан зиянды заттарды жояды. Бірақ кейде оның құрамында көп мөлшерде тұздар болады, сондықтан оны тұтынуға жарамсыз етеді.

Суды минералсыздандыру – онда еріген тұздардың концентрациясының төмендеуі. Процедура сұйықтықта кез келген тұздан айырылған кезде толық немесе белгілі бір мөлшерде тұз қалғанда ішінара болуы мүмкін.

Әдістер

Толық тұщыландыру келесі жолдармен жүзеге асырылады:

• Дистилляция, термиялық әдіс.
• Ион алмасу әдісі.
• Электродиализ әдісі.
• Мембраналық кері осмос.

Тұзды ішінара кетіруге келесі әдістер арқылы қол жеткізіледі:

• Лайм.
• Барит жұмсарту.
• H-катионизациясы.
• Мұздауда.

Тұзсыздандыру әдістерісу қаржылық және энергия шығындарын талап етеді. Өңдеу әдісін таңдау бастапқы сұйықтықтағы тұз мөлшерінің дәрежесіне, қондырғының өнімділігіне, процестің құрамдас бөліктерінің (жылу, электр энергиясы, реагенттер) шығындарына байланысты. Әдістердің әрқайсысының өзіндік артықшылықтары, кемшіліктері бар және техникалық құралдардың көмегімен орын алады.

Ішінара тұзсыздандыру

Барлық қоспалардан айырылған су көптеген өнеркәсіптік процестерде пайдаланылады және өте шектеулі адамдар санының ішкі тұтынуына қажет. Тұрмыстық қажеттіліктер суды белгілі бір дәрежеде минералсыздандыруды талап етеді. Көбінесе сұйықтықтың жұмсаруы катионизация арқылы жүреді.

Процесс барысында қатты тұздар сутегі катиондарымен ауыстырылады, олар өз кезегінде бикарбонат иондарын жою үшін әрекеттеседі. Өнімдер газ түрінде шығарылатын қосылыс түзеді. Тазарту дәрежесі жойылған кальций карбонатының мөлшерімен бағаланады.

Су айдау

Дистилляция әдісі арқылы суды тұщыландыру қазіргі кездегі ең көне және кең таралған әдіс. Артықшылығы - оның әмбебап қолжетімділігі, ал кемшілігі - процестің жоғары құны. Дистилляторлар суды қоспасыз алу үшін қолданылады. Олар буландырғыштардың бірнеше түрі, олардың арасындағы айырмашылық дизайнда, қолданылатын энергия түріне байланысты. Ең көп таралғаны - қымбат және көп энергия тұтынатын бу және электр құрылғылары.

Құрылғы қазандық (немесе бірнеше қазандық)төмен қысым, мұнда сұйықтық буға айналады және тұз концентратын бөледі. Суды барынша тазарту үшін аппаратта баяу қайнау температурасына жетеді. Бұл режимде ауыр қоспалар конденсациялық дистиллятқа түспейді. Шығындарды азайтудың бір нұсқасы - кезеңдердің санын көбейту, бірақ бұл орнату үлкен бастапқы инвестицияны қажет етеді.

Дистилляциялық жабдық көп энергияны тұтынумен қатар, барлық бөлшектердің әсерлі құнына ие. Қымбат құбырлар, фитингтер, жылу алмастырғыштар, кварцтан немесе платинадан жасалған буландырғыштар жоғары тазалықты қамтамасыз ете алады. Басқа материалдар жарамайды.

Электрохимиялық әдіс

Әдістің мәні суды электр өрісі арқылы өткізу болып табылады, бұл ретте тұз иондары тасымалданады – катиондар катодқа, ал аниондар – анодқа қарай таралады. Жүйеде катодты және анодты диафрагмалардың көмегімен жасалған үш бөлімше бар. Ортаңғы бөлікте тұзсыздандыруға дайындалған су бар.

Ағын арқылы тұрақты электр тогы өтеді, оның көмегімен тұздар катодтық және анодтық диафрагмаларға сұрыпталады. Әдіс құрал-жабдық пен электр қуатының құны бойынша өте қымбат, сондықтан кеңінен қолданылмаған.

Ион алмасу

Суды тұщыландырудың ең сенімді жолы – ион алмасу әдісі. Қоспаларды осылайша тұндыруқысқа мерзімде таза сұйықтықты алуға мүмкіндік береді, бұл өнеркәсіптік тұщыландыру үшін маңызды. Бұл әдіс ең үнемді және ең жақсы тазалау нәтижесін береді.

Әдіс сұйықтықтан тұздардың катиондары мен аниондарын жоюға негізделген, тазарту нәтижесінде тұз агенттерін толық жоюға дейін минералсыздандырудың әртүрлі дәрежесіне қол жеткізуге болады. Ион алмасу арқылы суды тұщыландыру ионалмастырғыштардың қатысуымен жүреді, бұл суда ерімейтін полимерлер, құрамында жылжымалы ион бар. Жасалған жағдайда дайындалған полимер бір белгідегі тұз иондарымен алмасу реакциясына түседі. Сулы ортаға орналастырылған ион алмастырғыштар көлемі 1,5-2 есе үлкейіп, ісінеді.

Уақыт өткен сайын ион алмастырғыштар суда еріген тұздарды жинап, тығызырақ болады. Қаныққан ион алмастырғыштар регенерацияланады, содан кейін олар тазартылады. Қаныққан ион алмастырғыштардан алынған өнімдер «элюаттар» деп аталады, оларға тұздар мен сілтілердің ерітінділері жатады. Олардың кейбіреулері бағалы заттар болып табылады, сондықтан олар бағалы компоненттер ретінде жойылады.

кері осмос

Техникалық прогресс және тұщы су тапшылығының басталуы тұщыландыру және тұщыландырудың жаңа технологияларын тудырады. Кері осмоспен өңдеу әдісі танымал әдіске айналуда, оның сенімділігі мембраналық технологиялардың дамуымен қамтамасыз етіледі. Өнеркәсіптік қызығушылық салыстырмалы түрде төмен энергия шығындарынан туындайды. Бұл принциптегі құрылғылардың көпшілігі өзен суын кейінгі тазарту үшін қолданылады, мұнда олардың тиімділігі бірнеше рет дәлелденген.

үшінТұрмыстық мақсатта кері осмос принципіне негізделген суды тұщыландыру қондырғылары энергияны тұтыну тұрғысынан да, алынған өнімнің сапасы жағынан да қолайлы. Кері осмос принципі қысыммен судың еріген тұздар мен басқа қоспаларды өткізбейтін мембрана арқылы өтуіне негізделген. Суды тұщыландыру процесі суда еріген кейбір газдарды (хлор, көмірқышқыл газы және т.б.) ұстай алмайтын синтетикалық жартылай өткізгіш мембраналар арқылы қамтамасыз етіледі.

Кері осмос әдісі суды барлық қоспалардан тазартады, адам ағзасына зиянды толық деминерализация жүреді. Көп жағдайда қарапайым адам ағынды суды немесе қандай да бір сүзгімен өңделген суды таңдауы керек. Ең аз зияны – барлық табиғи ингредиенттері жоқ су.

Бүгінгі таңда кейбір елдерде ауыз суды өндіретін зауыттар бар, мұнда тұзсыздандыру үшін кері осмос әдісі қолданылады, ал одан еріген газдар қосымша кейінгі тазарту ретінде жойылады. Оны табиғиға жақын қалыпты күйге келтіру үшін кәсіпорындар тазартылған суға қажетті тұздарды тексерілген концентрацияда қосады.

Негізгі әдістердің артықшылықтары мен кемшіліктері

Суды тұщыландыру әдістерінің әрқайсысының оң және теріс қасиеттері бар. Оларды егжей-тегжейлі қарастыра отырып, қайсысына артықшылық беру керектігін түсінуге болады:

• Ион алмасу ең таза суды алуға көмектеседі, жүйе сенімді және минералдану дәрежесіне әсер етпейді.бастапқы сұйықтық, аз жабдық шығындарын талап етеді. Тұзсыздандыру процесі су шығынының аз шығынымен жүзеге асады. Әдістің кемшіліктері зиянды химиялық заттармен қоршаған ортаның тез ластануын, реагенттердің жоғары құнын, жүйенің тез ластануын және сүзгілерді жиі ауыстыруды талап етеді. Қалдықтарды және сүзгі бөліктерін тастау қиын.
• Дистилляция. Термиялық әдіске негізделген суды тұщыту қондырғылары химиялық заттарды қолданбай пайдаланылады, алынған сұйықтықтың жақсы сапасын көрсетеді және жұмыс кезінде пайда болатын жылуды басқа қажеттіліктерге пайдалануға болады. Бұл әдістің айрықша ерекшелігі суда еріген газдарды жою мүмкіндігі болып табылады. Әдістің кемшіліктеріне мыналар жатады: жоғары энергия шығындары, суды тазарту қажеттілігі, қондырғыны ұстауға кететін шығындар (барлық бөлшектерді тазалау), жабдықтың жоғары құны.
• Мембраналық қондырғылар судың бастапқы күйіне қарапайымдылығымен ерекшеленеді, процесс химиялық реагенттерді қажет етпейді және жөндеуге оңай. Теріс сапалары: суды тазарту процесіне дайындау, аппараттың жұмысын қамтамасыз ету үшін судың көп мөлшері, соңғы өнімнің өзіндік құнына әсер ететін жоғары қуат тұтыну.

Үйде тұзсыздандыру

Суды сүзу - кейінгі өңдеудің ең қолжетімді әдісі. Үйде құдықты немесе теңіз сұйықтығын тұзсыздандырудың екі кең таралған әдісі бар:

• Мұздатқышқа су құйылған ыдысты салып, толығымен қатқанша қалдырыңыз. Бір бөлігімен тұзсұйықтық қатып қалмайды, мұзды еріту керек және оны дереу пайдалануға болады. Қосымша тазарту үшін еріген суды кез келген тұрмыстық сүзгіден өткізу керек. Бұл әдіс суық айдау деп аталады.
• Булану. Олар әртүрлі мөлшердегі екі ыдысты алып, үлкеніне теңіз/тұзды суды құйып, кішісін бос қалдырып, үлкен ыдысқа салыңыз. Бүкіл құрылымды жылыту үшін пешке қоюға немесе қақпақты жапқаннан кейін күнге қалдыруға болады. Тұзды судың баяу қайнауына қол жеткізу керек. Тұзы жоқ булар бос ыдыста шоғырланады. Күнде булану процесі әлдеқайда баяу жүреді. Бұл әдіс арқылы ауыз судың айтарлықтай аз көлемі алынады.

Қолөнер әдісімен суды тұщыландыру және тұзсыздандыру мүмкін, бірақ тиімсіз. Ең жақсы нұсқа - үй тазалау құрылғысын сатып алу.

Үйдегі қондырғылар

Тұрмыстық қажеттіліктер үшін суды кейінгі тазарту жүйелері жиі қажет. Суды сүзу бірнеше жолмен жүзеге асырылуы мүмкін:

• Ең оңай және ең қолжетімді - ауыстырылатын сүзгілері бар құмыра.
• Крандағы сүзгісі бар саптама.
• Үстелдегі су сүзгілері.
• Орналасқан жеріне байланысты сұйықтықтарды тазартатын кіріктірілген жүйелер (тек ас үйде, үйге су құбырының кіру нүктесінде, артезиан ұңғысынан суды тазартуға арналған көп сатылы сүзгілер және т.б.).

Тұрмыстық жүйелердің ешқайсысы сұйықтықтағы тұздарды толығымен жоя алмайды, бірақ олар кермек суды жұмсарта алады. Осыдажағдайда жүйені, су картридждерін, сүзгілерді немесе реагенттерді таңдау үшін оның қандай элементтермен қаныққандығын білу қажет. Тұщыландыру процесі үлкен қондырғыларды, үлкен орнату алаңын, үлкен қаржылық инвестицияларды және жүйеге техникалық қызмет көрсетудің қолжетімділігін талап етеді, бұл тұтынушылардың кең ауқымына қол жетімді емес.

Үй тазалау түрлері

Бүгінгі таңда суды өңдеудің келесі түрлері кеңінен қолданылады:

• Көмірді сүзу. Құрылғы көмірмен, белсендірілген немесе көмірмен толтырылған контейнер болып табылады. Мұндай сүзгіден өтетін су хлордан, майлы элементтерден, пестицидтерден, микроорганизмдерден, бактериялардан және т.б. тазартылады. Сүзгі қолжетімді, ұзақ және пайдалану оңай.
• Жақсы тазалау. Бұл түрдегі сүзгілер екі түрге бөлінеді - бір функциялы және көп функциялы. Кез келген таңдау техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді - су картридждерін үнемі өзгерту, фитингтерді ауыстыру, т.б.
• Дөрекі тазалау. Кірдің үлкен бөлшектерін (құм, тот, шөгінді, т.б.) кетіріңіз.
• Терең тазалау. Бұл сүзгі түріне кері осмос жүйелері, көп сатылы сүзгілер және т.б. кіреді.

Ресейдің көптеген аймақтарында тек қосымша су тазарту қажет, өйткені елде су ресурстары жеткілікті. Тұщы су тапшылығы болуы мүмкін жалғыз аймақ - Қырым, теңіз суын тұщыту үшін өнеркәсіптік қондырғыларды қажет етуі мүмкін. Процестерді өткізуге арналған барлық құрылғылардың патенті бар. Суды тұщыландыру және тұзсыздандыру нәтижелерін зертханалық жағдайларда міндетті түрде сынау арқылы ғылыми негізделген әдістерді қолдану арқылы жүзеге асырылуы керек.