Desalinasi air: metode dan pengaturan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Ilmuwan percaya bahwa umat manusia telah sampai pada masa di mana konflik akan berkobar atas air tawar. Hanya ada satu cara untuk memecahkan masalah ini - untuk menemukan metode desalinasi air terbaik.

Apa itu desalinasi air

Setiap cairan dalam komposisinya memiliki proporsi garam, mikroorganisme, mineral tertentu. Pemurnian air alami atau keran menghilangkan zat berbahaya darinya. Namun terkadang mengandung banyak garam sehingga tidak layak untuk dikonsumsi.

Demineralisasi air adalah penurunan konsentrasi garam terlarut di dalamnya. Prosedurnya bisa total, ketika cairan kehilangan kandungan garamnya, atau sebagian, ketika sejumlah garam tetap ada di dalamnya.

Metode

Desalinasi lengkap dilakukan dengan cara berikut:

• Distilasi, metode termal.
• Metode pertukaran ion.
• Metode elektrodialisis.
• Pembalikan osmosis membran.

Penghilangan garam sebagian dicapai dengan menggunakan metode berikut:

• jeruk nipis.
• pelunakan barit.
• Kationisasi H.
• Membekukan.

Metode desalinasiair membutuhkan biaya keuangan dan energi. Pilihan metode perawatan tergantung pada tingkat kandungan garam dalam cairan awal, produktivitas instalasi, biaya komponen proses (panas, listrik, reagen). Masing-masing metode memiliki kelebihan, kekurangan, dan terjadi dengan bantuan sarana teknis.

Desalinasi parsial

Tanpa semua kotoran, air digunakan dalam banyak proses industri dan dibutuhkan untuk konsumsi internal oleh sejumlah orang yang sangat terbatas. Kebutuhan domestik memerlukan demineralisasi air sampai batas tertentu. Paling sering, pelunakan cairan terjadi dengan kationisasi.

Dalam prosesnya, garam keras digantikan oleh kation hidrogen, yang kemudian bereaksi menghancurkan ion bikarbonat. Produk membentuk senyawa yang diekskresikan sebagai gas. Tingkat pemurnian diperkirakan dengan jumlah kalsium karbonat yang dihilangkan.

Penyulingan air

Desalinasi air menggunakan metode distilasi adalah metode tertua dan paling umum saat ini. Keuntungannya adalah ketersediaannya yang universal, dan kerugiannya adalah biaya proses yang tinggi. Penyuling digunakan untuk mendapatkan air tanpa kotoran. Ada beberapa jenis evaporator, perbedaan antara terletak pada desain, jenis energi yang digunakan. Yang paling umum adalah perangkat uap dan listrik, yang mahal dan menghabiskan banyak energi.

Peralatannya adalah ketel (atau beberapa ketel)tekanan rendah, di mana cairan berubah menjadi uap dan memisahkan konsentrat garam. Agar air menerima pemurnian maksimum, suhu didih lambat dicapai dalam peralatan. Dalam mode ini, pengotor berat tidak masuk ke distilat kondensasi. Salah satu opsi untuk mengurangi biaya adalah dengan menambah jumlah tahapan, tetapi pemasangan ini memerlukan investasi awal yang besar.

Peralatan distilasi, selain menghabiskan banyak energi, memiliki biaya yang mengesankan untuk semua bagian. Pipa mahal, fitting, penukar panas, evaporator yang terbuat dari kuarsa atau platinum dapat memberikan tingkat kemurnian yang tinggi. Bahan lain tidak cocok.

Metode elektrokimia

Inti dari metode ini adalah melewatkan air melalui medan listrik, sementara ion garam ditransfer - kation didistribusikan ke katoda, dan anion - ke anoda. Sistem ini memiliki tiga kompartemen, yang dibentuk menggunakan diafragma katoda dan anoda. Kompartemen tengah berisi air yang disiapkan untuk desalinasi.

Arus listrik konstan dilewatkan melalui aliran, dengan bantuan garam diurutkan ke dalam diafragma katoda dan anoda. Metode ini sangat mahal dari segi biaya peralatan dan biaya listrik, sehingga belum banyak digunakan.

Pertukaran ion

Cara yang paling dapat diandalkan untuk mencapai desalinasi air adalah metode pertukaran ion. Pengendapan kotoran dengan cara inimemungkinkan Anda mendapatkan cairan yang lebih bersih dalam waktu singkat, yang penting untuk desalinasi industri. Metode ini paling hemat biaya dan memberikan hasil pembersihan terbaik.

Metode ini didasarkan pada penghilangan kation dan anion garam dari cairan; sebagai hasil pemurnian, berbagai tingkat demineralisasi dapat dicapai, hingga penghilangan total zat garam. Desalinasi air dengan pertukaran ion terjadi dengan partisipasi penukar ion, yang merupakan polimer tidak larut air yang mengandung ion bergerak. Di bawah kondisi yang dibuat, polimer yang disiapkan masuk ke dalam reaksi pertukaran dengan ion garam dengan tanda yang sama. Penukar ion yang ditempatkan dalam media berair membengkak, ukurannya bertambah 1,5-2 kali.

Seiring berjalannya waktu, penukar ion mengumpulkan garam terlarut dalam air dan menjadi lebih padat. Penukar ion jenuh diregenerasi, setelah itu dibersihkan. Produk yang diperoleh dari penukar ion jenuh disebut "eluat", mereka termasuk larutan garam dan alkali. Beberapa di antaranya adalah zat yang berharga, sehingga dibuang sebagai komponen yang berharga.

Reverse osmosis

Kemajuan teknis dan awal dari kelangkaan air bersih memunculkan teknologi baru untuk desalinasi dan desalinasi. Metode perawatan reverse osmosis menjadi metode yang populer, yang keandalannya dijamin oleh perkembangan teknologi membran. Kepentingan industri disebabkan oleh biaya energi yang relatif rendah. Sebagian besar perangkat prinsip ini digunakan untuk pasca-pengolahan air sungai, di mana efektivitasnya telah terbukti berulang kali.

UntukUntuk keperluan rumah tangga, instalasi desalinasi air berdasarkan prinsip reverse osmosis cocok baik dari segi konsumsi energi maupun dari segi kualitas produk yang diperoleh. Prinsip reverse osmosis didasarkan pada aliran air di bawah tekanan melalui membran yang kedap terhadap garam terlarut dan kotoran lainnya. Proses desalinasi air disediakan oleh membran semi-permeabel sintetis yang tidak dapat menahan beberapa gas terlarut dalam air (klorin, karbon dioksida, dll).

Metode reverse osmosis memurnikan air dari semua kotoran, demineralisasi lengkap terjadi, yang berbahaya bagi tubuh manusia. Dalam kebanyakan kasus, orang awam harus memilih antara air keran atau diolah dengan semacam filter. Kejahatan yang lebih rendah adalah air, tanpa semua bahan alami.

Saat ini, di beberapa negara sudah ada pabrik untuk produksi air minum, di mana metode osmosis balik digunakan untuk desalinasi, dan gas terlarut dikeluarkan darinya sebagai tambahan pasca-perawatan. Untuk memberikan keadaan normal yang mendekati alami, perusahaan menambahkan garam yang diperlukan dalam konsentrasi yang diverifikasi ke air murni.

Pro dan kontra dari metode dasar

Masing-masing metode desalinasi air memiliki kualitas positif dan negatif. Setelah mempertimbangkannya secara rinci, Anda dapat memahami mana yang lebih disukai:

• Pertukaran ion membantu mendapatkan air yang paling murni, sistemnya andal dan tidak bereaksi terhadap tingkat mineralisasisumber cair, membutuhkan sedikit biaya peralatan. Proses desalinasi berlangsung dengan sedikit kehilangan konsumsi air. Kerugian dari metode ini termasuk pencemaran lingkungan yang cepat dengan bahan kimia berbahaya, tingginya biaya reagen itu sendiri, sistem dengan cepat menjadi terkontaminasi dan membutuhkan penggantian filter yang sering. Pembuangan limbah dan bagian filter sulit.
• Distilasi. Pabrik desalinasi air berdasarkan metode termal digunakan tanpa menggunakan bahan kimia, menunjukkan kualitas cairan yang dihasilkan baik, dan panas yang dihasilkan selama operasi dapat digunakan untuk kebutuhan lain. Ciri khas dari metode ini adalah kemampuan untuk menghilangkan gas terlarut dalam air. Kerugian dari metode ini antara lain: biaya energi yang tinggi, kebutuhan untuk pengolahan air, biaya pemeliharaan instalasi (pembersihan semua bagian), biaya peralatan yang tinggi.
• Pemasangan membran dibedakan dengan tidak bersahaja dengan keadaan awal air, prosesnya tidak memerlukan reagen kimia, dan perawatannya mudah. Kualitas negatif adalah: persiapan air untuk proses pengolahan, sejumlah besar air untuk memastikan pengoperasian peralatan, konsumsi daya tinggi, yang mempengaruhi biaya produk akhir.

Des alting di rumah

Filtrasi air adalah cara pasca perawatan yang paling terjangkau. Ada dua cara umum untuk menghilangkan garam sumur atau cairan laut di rumah:

• Masukkan wadah berisi air ke dalam freezer dan biarkan hingga benar-benar beku. Garam dengan bagiancairan tidak akan membeku, es harus dicairkan dan dapat segera digunakan. Untuk pemurnian tambahan, ada baiknya melewatkan air lelehan melalui filter rumah tangga apa pun. Metode ini disebut distilasi dingin.
• Penguapan. Mereka mengambil dua wadah dengan ukuran berbeda, menuangkan air laut/garam ke dalam wadah yang lebih besar, membiarkan wadah yang lebih kecil kosong dan meletakkannya di mangkuk besar. Seluruh struktur dapat diletakkan di atas kompor untuk pemanasan atau dibiarkan di bawah sinar matahari, setelah menutup tutupnya. Hal ini diperlukan untuk mencapai didih lambat air garam. Uap tanpa garam akan terkonsentrasi di wadah kosong. Proses penguapan di bawah sinar matahari akan berlangsung jauh lebih lambat. Dengan metode ini, volume air minum yang diperoleh agak kecil.

Desalinasi dan desalinasi air dengan metode kerajinan tangan dimungkinkan, tetapi tidak efektif. Pilihan terbaik adalah membeli unit pembersih rumah tangga.

Instalasi domestik

Untuk kebutuhan rumah tangga, sistem pasca-pengolahan air paling sering dibutuhkan. Penyaringan air dapat dilakukan dengan beberapa cara:

• Yang termudah dan paling terjangkau adalah kendi dengan filter yang dapat diganti.
• Nozzle dengan filter di faucet.
• Filter air meja.
• Sistem tertanam yang memurnikan cairan tergantung pada lokasi (hanya di dapur, di titik masuk pasokan air ke rumah, filter multi-tahap untuk memurnikan air dari sumur artesis, dll.).

Tidak ada sistem rumah tangga yang dapat sepenuhnya menghilangkan garam dari cairan, tetapi mereka dapat melunakkan air sadah. Karenadalam hal ini, Anda perlu tahu elemen apa yang jenuh untuk memilih sistem, kartrid air, filter, atau reagen. Proses desalinasi membutuhkan unit yang besar, area instalasi yang besar, investasi finansial yang besar dan ketersediaan pemeliharaan sistem, yang tidak tersedia untuk berbagai konsumen.

Jenis pembersih rumah tangga

Saat ini, jenis pengolahan air berikut banyak digunakan:

• Filtrasi batubara. Perangkat adalah wadah yang diisi dengan arang, aktif atau batu bara. Air yang melewati filter tersebut dimurnikan dari klorin, elemen berminyak, pestisida, mikroorganisme, bakteri, dll. Filter ini terjangkau, tahan lama, dan mudah digunakan.
• Pembersihan halus. Jenis filter ini dibagi menjadi dua jenis - fungsi tunggal dan multi-fungsi. Pilihan apa pun membutuhkan perawatan - terus-menerus mengganti kartrid air, mengganti alat kelengkapan, dll.
• Pembersihan kasar. Menghilangkan partikel besar dari kotoran (pasir, karat, sedimen, dll).
• Pembersihan mendalam. Jenis filter ini termasuk sistem reverse osmosis, filter multi-tahap, dll.

Di sebagian besar wilayah Rusia, hanya pemurnian air tambahan yang diperlukan, karena ada cukup sumber air di negara ini. Satu-satunya wilayah yang mungkin mengalami kekurangan air bersih adalah Krimea, yang mungkin memerlukan instalasi industri untuk desalinasi air laut. Semua perangkat untuk melakukan proses memiliki paten. Desalinasi dan desalinasi air harus dilakukan dengan menggunakan metode berbasis ilmiah dengan pengujian wajib hasilnya dalam kondisi laboratorium.