Промышленные методы опреснения морской воды

Актуальность. Многие страны испытывают недостаток в пресной воде. Наряду со странами, расположенными в безводных районах земного шара — Кувейт, Алжир, Марокко и др., к ним относятся даже такие страны, как Соединенные Штаты Америки.

Россия по ресурсам поверхностных пресных вод занимает первое место в мире. Однако до 80% этих ресурсов приходится на районы Сибири, Севера и Дальнего Востока. Всего около 20% пресноводных источников расположено в центральных и южных областях с самой высокой плотностью населения и высокоразвитыми промышленностью и сельским хозяйством. Некоторые районы Средней Азии (Туркмения, Казахстан), Кавказа, Южной Украины, Донбасса, юго-восточной части РСФСР, обладая крупнейшими минерально-сырьевыми ресурсами, не имеют источников пресной воды.

Вместе с тем ряд районов нашей страны располагает большими запасами подземных вод с общей минерализацией от 1 до 35 г/л, не используемых для нужд водоснабжения из-за неприемлемо высокого содержания растворенных солей. Эти воды могут стать источниками водоснабжения при условии их опреснения.

Проектные проработки показывают, что подача пресной воды из естественного источника даже на расстояние до 300—400 км дешевле опреснения только для крупных водопотребителей.

Доставка пресной воды в безводные районы с использованием транспортных средств обходится еще дороже.

Оценка прогнозных эксплуатационных запасов солоноватых и соленых подземных вод в этих районах с учетом удаленности большинства из них от естественных пресноводных источников позволяет сделать вывод о том, что опреснение является для них единственно возможным способом водообеспечения.

Наряду с этим во многих районах, чаще всего наиболее развитых в промышленном отношении, имеющиеся естественные пресноводные источники все более и более загрязняются промышленными и бытовыми стоками и становятся непригодными для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Такими стоками, в частности, являются сточные воды шахт, как правило, имеющие повышенное содержание солей и взвесей. Помимо шахтных вод в естественные водоемы пока еще сбрасывается без должной очистки некоторое количество бытовых и промышленных сточных вод, в которых остаются ядовитые вещества.

Применяемые в технике опреснения соленых вод методы могут быть с успехом использованы для возвращения природе использованной воды, не ухудшающей состояния пресных водоемов.

К настоящему времени в мировой практике определились следующие основные методы опреснения воды: дистилляция, ионный обмен, электродиализ, вымораживание, гелиоопреснение и обратный осмос (гиперфильтрация).

Предметом исследования является морская вода.

Объектом исследования является опреснение морской воды.

Целью работы является изучение методов опреснения воды.

Задачи работы:

1. изучить структуру и свойства морской воды;

2. требования, предъявляемые к качеству хозяйственно-питьевой воде и воде для промышленных нужд;

3. рассмотреть классификацию и способы получения пресной воды из морской;

4. дать краткую характеристику методам опреснения воды;

5. представить технологические схемы опреснения воды.

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОРСКОЙ ВОДЫ

1.1. Структура и свойства морской воды

Введение

в воду солей и появление среди молекул воды заряженных частиц-ионов изменяют порядок их расположения и разрушают структуру воды в тем большей степени, чем выше концентрация раствора.

Как уже отмечалось, атомы водорода заряжены положительно, а атомы кислорода — отрицательно. Растворяясь в воде, соль распадается на ионы. Атомы кислорода притягиваются к положительным ионам солей, а атомы водорода — к отрицательным .

Молекулы воды, окружающие положительный ион, поворачиваются к нему своими атомами кислорода, а молекулы, окружающие отрицательный ион, поворачиваются к нему своими атомами водорода.

Силовые поля положительно заряженных ионов соли оттягивают от атомов кислорода ближайших молекул воды четыре пары электронов, в результате чего вокруг такого иона образуется дополнительный слой из восьми электронов. В свою очередь молекулы воды притягиваются к отрицательно заряженным ионам соли, оттягивая от них на свои водородные протоны по паре электронов.

Таким образом, гроздья молекул воды отделяют положительные и отрицательные ионы солей друг от друга и нейтрализуют их притяжение (рис. 1). Чтобы оторвать друг от друга ионы, находящиеся в кристаллической решетке, и перевести их в раствор, необходимо полностью преодолеть силу притяжения ионов в решетке. Эта сила называется энергией гидратации. Если энергия гидратации оказывается выше энергии кристаллической решетки, то ионы будут отрываться от последней и переходить в раствор. Гроздья молекул, окружающие ионы, в растворе образуют так называемую гидратную оболочку (рис. 2.).