Jak działają odsalacze odwróconej osmozy

Wybierasz się na wyprawę z plecakiem i pakujesz ważny sprzęt, którego będziesz potrzebować w podróży. Masz kompas , mapę, wygodne buty turystyczne, przekąski i scyzoryk. Wygląda na to, że masz wszystko, czego potrzebujesz, prawda? Cóż, brakuje Ci jednego ważnego elementu, który może w mgnieniu oka uratować Ci życie: sposobu na oczyszczenie wody. Bez wody jesteś podatny na odwodnienie, hipotermię lub chorobę wysokościową. System oczyszczania wody, taki jak filtr lub tabletki z węglem drzewnym, może dostarczyć Ci oczyszczoną wodę, której będziesz potrzebować do przetrwania na zewnątrz.

Ale co, jeśli musisz zrobić coś więcej niż tylko oczyścić wodę? A co, jeśli jedynymi dostępnymi źródłami wody są woda morska? (Lub jak Samuel Taylor Coleridge ujął to w swoim wierszu „The Rime of the Ancient Mariner”: „Woda, woda, wszędzie / ani kropla do picia”). Chociaż woda morska może wyglądać kusząco, jej wysoki poziom soli sprawia, że ​​nie nadaje się do ludzka konsumpcja. Przeciętna woda morska zawiera trzy razy więcej soli niż w krwiobiegu człowieka. Jeśli wypijesz wodę morską, staniesz się jeszcze bardziej odwodniony, co może prowadzić do drgawek, niewydolności nerek, a nawet uszkodzenia mózgu i śmierci [źródło: Fakty dotyczące wody morskiej ].

Jeśli przebywasz na zewnątrz, a jedyną dostępną wodą jest woda morska, musisz ją odsalać; to znaczy, będziesz musiał zmniejszyć zawartość soli w wodzie. Jednym ze sposobów odsalania wody jest odwrócona osmoza za pomocą odsalania odwróconej osmozy . Ten proces filtracji wykorzystuje ciśnienie do przepchnięcia wody przez membranę. Substancja rozpuszczona (sól) pozostaje po jednej stronie membrany, podczas gdy czysty rozpuszczalnik (woda słodka) przechodzi na drugą stronę. Rozpuszczalnik (w tym przypadku woda) przemieszcza się z obszaru o wysokim stężeniu substancji rozpuszczonej do obszaru o niskim stężeniu substancji rozpuszczonej. Chociaż osmozę odkryto już w XVIII wieku, dopiero w latach 60. naukowcy byli w stanie wykorzystać ten proces do odsalania wody [źródło: Water and Waste Digest]. Jak sama nazwa wskazuje, proces ten jest odwrotnością normalnej osmozy, w której rozpuszczalnik przemieszcza się bez dodatkowego ciśnienia z obszaru o niskim stężeniu substancji rozpuszczonej do obszaru o wysokim stężeniu substancji rozpuszczonej. Odsalacz odwróconej osmozy nie tylko usuwa sól z wody, ale także eliminuje szkodliwe bakterie i mikroorganizmy.

Na następnej stronie przyjrzymy się nauce odsalania wody odwróconej osmozy.

1. Nauka o odsalaczach odwróconej osmozy
2. Proces odsalania
3. Korzystanie z odsalaczy z odwróconą osmozą

Aby zrozumieć naukę o odsalaczach odwróconej osmozy, należy najpierw zapoznać się z kilkoma kluczowymi terminami:

Odsalanie : Odsalanie to po prostu proces usuwania soli z wody. Podczas tego procesu oddzielania sól rozpuszczona w wodzie jest redukowana, aby woda była użyteczna. Chociaż woda morska jest największym źródłem wody na naszej planecie, nie można jej używać do picia ze względu na wysoką zawartość soli. Odsalanie sprawia, że ​​woda morska nadaje się do spożycia przez ludzi.

Osmoza : Osmoza to naturalne zjawisko, które wpływa na różnorodne funkcje biologiczne we wszystkich formach życia. Osmoza robi wszystko, od umożliwienia roślinom wchłaniania składników odżywczych z gleby po pomoc nerkom w oczyszczaniu krwi. Membrana osmotyczna, membrana, która przepuszcza wodę na wyższym poziomie niż sól, pozwala na wystąpienie osmozy. Membrana osmotyczna jest półprzepuszczalna; oznacza to, że niektóre substancje przechodzą, podczas gdy inne nie. Chociaż czysta woda może swobodnie płynąć w obu kierunkach, sól i inne zanieczyszczenia nie mogą się przez nią przedostać.

Podczas osmozy woda rozpuszczalnika przechodzi przez półprzepuszczalną membranę w kierunku stężonej substancji po drugiej stronie, aż ciśnienie osmotyczne na membranie będzie równe (zwykle 350 funtów na cal kwadratowy lub psig, woda słodka/morska) [źródło: Woda i woda morska Trawienie odpadów ].

Odwrócona osmoza : Odwrócona osmoza jest dokładnie taka, jak się wydaje – dokładnym przeciwieństwem osmozy. Podczas osmozy, woda rozpuszczalnika przechodzi przez membranę, aż ciśnienie na membranie będzie równe, podczas odwróconej osmozy siła o ciśnieniu wyższym niż ciśnienie osmotyczne jest potrzebna, aby umożliwić przepływ słodkiej wody przez membranę, podczas gdy sól jest powstrzymywana. Im wyższe ciśnienie jest powyżej ciśnienia osmotycznego, tym szybciej woda słodka będzie przemieszczać się przez membranę.

Tak więc odsalacz z odwróconą osmozą łączy te procesy, aby woda morska była zdatna do picia. Na następnej stronie przyjrzymy się bliżej procesowi odsalania metodą odwróconej osmozy.

Podczas odwróconej osmozy słona woda jest przepuszczana przez półprzepuszczalną membranę, która umożliwia przenikanie cząsteczek wody, podczas gdy wszystkie inne zanieczyszczenia, w tym sól , są powstrzymywane. Oto krok po kroku proces odsalania metodą odwróconej osmozy:

Po rozdzieleniu wody słodkiej i słonej woda słodka powinna zostać ustabilizowana; oznacza to, że pH powinno być przetestowane, aby upewnić się, że nadaje się do spożycia.

Na następnej stronie przyjrzymy się, jak używane są odsalacze odwróconej osmozy.

Odsalacze odwróconej osmozy mogą działać zarówno na dużą, jak i na małą skalę. Miłośnicy podróżowania z plecakiem lub łodzią mogą zakupić system odsalania wody z odwróconą osmozą do użytku osobistego lub mogą być nabyte przez większe grupy przemysłowe lub społeczne potrzebujące świeżej wody.

Wiele społeczności w strefach równikowych, suchych środowiskach i obszarach przybrzeżnych jest dobrymi kandydatami na systemy odsalania metodą odwróconej osmozy, ponieważ ogólnie mają dostęp do wody morskiej, ale brakuje wody słodkiej. Na przykład takie miejsca jak Kalifornia, Floryda, Karaiby, Ameryka Środkowa i Południowa, Morze Śródziemne, Bliski Wschód i Pacyfik to obszary, w których odsalanie metodą odwróconej osmozy może być realną opcją do produkcji słodkiej wody na dużą skalę.

W porównaniu do dwóch innych procesów odsalania, destylacji i zamrażania-rozmrażania, odwrócona osmoza jest najbardziej opłacalna i energooszczędna. Na przykład, podczas gdy destylacja wymaga 30-186 koni mechanicznych energii, aby usunąć jeden galon (3,7 litra) wody z roztworu soli, odsalanie metodą odwróconej osmozy wymaga tylko około 0,5-1,4 KM [źródło: Desalation : FAQ ].

Oprócz tego, że są energooszczędne, odsalacze z odwróconą osmozą są również mniejsze niż inne jednostki odsalające. Na większą skalę są również tańsze w zakupie i eksploatacji. Większość odsalarek jest zasilana energią elektryczną; jeśli jednak energia elektryczna nie jest dostępna lub jest zbyt droga, można również użyć odsalarki zasilanej olejem napędowym lub energią słoneczną . Chociaż odsalacze zasilane energią słoneczną są początkowo droższe w zakupie, oszczędności energii mogą się w końcu zwrócić.

Aby zadbać o swój odsalacz z odwróconą osmozą, pamiętaj o codziennej pracy systemu. Pamiętaj, aby wyregulować kalibrację i pompy pod kątem wycieków lub uszkodzeń strukturalnych. Głównym problemem, na który można natknąć się w przypadku odsalarek z odwróconą osmozą, jest zanieczyszczenie, gdy wlewy membranowe zostają zatkane. Aby zapobiec zanieczyszczeniu, czyść urządzenie co cztery miesiące i wymieniaj elementy filtrujące mniej więcej raz na osiem tygodni.

Powiązane artykuły