Пошаговая инструкция, как изготовить опреснитель морской воды своими руками

Замораживание

Ещё одним направлением получения опресненной воды с использованием фазового перехода является процесс замораживания (вымораживания). Данный метод основан на процессе перехода пресной воды в твердую фазу с последующим плавлением полученного льда.

Разновидностью метода вымораживания можно считать метод опреснения с использованием газовых гидратов. Данный метод является разновидностью метода замораживания с использованием вторичного теплоносителя, в роли которого выступает газ, способный образовывать с водой соединения клатратного типа — газогидраты. В роли такого газа используют некоторые углеводороды (пропан, бутан и т.д.). Для получения опресненной воды полученные газогидраты сепарируют от рассола (отделяют) и подвергают плавлению, выделяемый при этом газ возвращается в процесс.

Следующие методы основаны на физико-химических методах без изменения агрегатного состояния вещества.

Опреснение воды в домашних и походных условиях

Для преобразования морской воды в пресную в домашних условиях, используется дистилляция и заморозка. И то и другое приводит к изменению агрегатного состояния воды – либо превращению ее в пар, либо в лед, в результате которого вода избавляется от значительной части содержащихся в ней солей.

Дистилляция воды

Дистилляция заключается в нагреве воды, ее дальнейшему испарению и сбору конденсата в отдельной емкости. Лучше всего для дистилляции подходит самогонный аппарат. Существуют специальные дистиллирующие установки, которые работают при температуре, близкой к 100 градусам, попутно обеззараживая ее. Минусом дистиллируемой воды является то, что она не имеет ни вкуса ни запаха. Пить ее, мягко говоря, неприятно. Благо, некоторые современные установки имеют функцию добавления в такую воду минеральной воды, для придания хоть какого-то вкуса.

Конденсация воды

Если же самогонного аппарата нет под рукой, то можно воспользоваться методом конденсации. Соедините бутылку с водой с пустой бутылкой скотчем и уложите их в самое теплое или солнечное место. При этом, пустую бутылку следует установить чуть выше чем полную. Спустя определенное время будет собираться чистый конденсат, который будет пригоден для питья.

Для опреснения сгодится и широкий таз. В таз заливается вода, а в его середину устанавливается пустая емкость. Поверх всего этого натягивается пакет или пленка и герметично закрепляется. Посередине кладется небольшой груз, и вся эта конструкция размещается в самом теплом или солнечном месте. Спустя некоторое время в емкость будет собираться конденсат.

Замораживание воды

Замораживание соленой воды требует наличия морозильной камеры. Способ этот прост и легок, поскольку понятен и не требует сооружения каких-либо конструкций. Просто налейте в емкость соленую воду и разместите ее в морозилке. Затем, необходимо тщательно следить за ней, чтобы она не замерзла полностью. Пресной водой будет лишь лед на поверхности, и если емкость промерзнет целиком, то соль никуда не денется. Поэтому, следим за процессом и собираем образующийся ледок. Соль будет скапливаться и поэтому не нужно вычерпывать из емкости всю воду. Как только Вы опреснили две трети емкости с соленой водой, вылейте остаток и наберите новую.

В экстремальных ситуациях придется импровизировать, потому что вряд ли кто-то додумается взять с собой в поход портативный опреснитель. Но голь на выдумки хитра, поэтому, если Вы оказались в безвыходном положении, то включите свою фантазию – можно соорудить импровизированный дистиллятор из подручных средств, буквально из желудей и шишек и выпаривать воду на открытом огне, либо же воспользоваться способом с тазом, но вместо таза использовать вырытую яму.

Как опресняют на производствах?

Опреснение воды в промышленных масштабах — трудоемкий и энергоемкий процесс. Производственные установки громоздки и сложны в обслуживании.

Все исследования в этой области направлены на создание более экономичных методов отделения H2O от солей. Далее описаны наиболее популярные методы.

Вымораживание

Свойство воды таково, что в твердое состояние переходят только молекулы самой воды, а остальные содержащиеся в ней элементы заморозке не подвергаются. Лед всегда исключительно пресный.

Процесс опреснения проходит следующие этапы:

Соленую воду помещают в кристаллизатор.
Осуществляют контакт воды с газообразным или жидким хладагентом.
Происходит медленная заморозка воды. На этом этапе образуются очаги кристаллизации, то есть образования льда из пресной воды.
По мере заморозки оставшаяся вода становится более концентрированной с солью, поэтому более тяжелой. Она оседает на дно.
Лед и оставшийся рассол подвергают повторной очистке. Это может повторяться несколько раз.

Данный способ требует сложного технологического оборудования. Такие механизмы потребляют много электроэнергии, поэтому такой метод не пользуется популярностью.

Ультрафильтрация или обратный осмос

Ультрафильтрацию стали применять для опреснения только в конце 20 века, ранее ее применяли в других сферах. Технология предполагает наличие мембраны в фильтрационном аппарате.

Мембранами выстилают тысячи тонких труб, по которым прогоняют концентрированную солями воду.

Принцип использования мембраны основан на физических свойствах молекул воды и частиц солей. Волокна мембраны способны пропустить молекулы воды и задержать более крупные частицы соли.

Простейший механизм для фильтрации обратным осмосом представлен следующими этапами:

поступление морской воды;
перекачивание соленой воды в аппарат под высоким давлением;
разделение пресной воды и концентрата;
в усовершенствованных установках предусмотрена дополнительная финальная очистка угольным фильтром.

Это многообещающий и эффективный способ, однако, он на данный момент требует наличия большой площади мембранных труб для опреснения воды в промышленных масштабах.

Перспектива этого метода в создании более эффективных мембран.

Электродиализ

Еще один мембранный способ. Здесь вместо насоса, создающего давление, применяются электродиализные установки.

Под воздействием электричества ионы, из которых состоят молекулы растворенных солей, проходят через мембраны:

катионы движутся в сторону катода;
анионы движутся в обратную сторону, к аноду.

Затем концентрированные рассолы утилизируют при помощи проточной воды.

Способ отличается экономичностью, а используемые мембраны позволяют увеличить эффективность очистки благодаря возможности использования высоких температур.

Химический способ

Химический способ основан на свойствах растворенных в воде примесей. При взаимодействии с реагентами они образуют нерастворимый осадок и опускаются на дно.

По той причине, что приходится использовать большое количество дорогостоящих реагентов, реакции могут протекать долго, а осадок получается токсичным, этот способ применяется редко.

Дистилляция или перегонка

Морскую воду подвергают испарению. Более летучая составляющая превращается в пар в большом количестве и переходит в дистиллят, оставшаяся менее летучая часть переходит в кубовый остаток.

Существуют одноступенчатые и многоступенчатые дистилляторы. Многоступенчатые намного более производительны при сравнительно небольшом потреблении энергии.

Их главный минус в образовании накипи на стенках аппарата, что требует постоянного обслуживания. Из-за этого затраты на работу увеличиваются.

В процессе разработки находится электрохимический способ отделения от примесей солей. Для этого применяют высокотехнологичную микросхему, которая будет разделять воду на потоки с высоким и низким содержанием солей.

Пошаговая инструкция, как получить пригодную для питья H2O в домашних условиях

Опреснение не обязательно требует громоздких установок. Очистить воду от солей можно и дома. Если появилась такая необходимость, следует применить пошаговую инструкцию, заранее выбрав приемлемый способ.

Важно: для опреснения в домашних условиях потребуется морозильная камера или плита

Заморозка

Данный способ по принципу аналогичен производственному методу вымораживания. Лед состоит исключительно из молекул воды, соли в нем нет.

Шаги для получения пресной воды дома:

Поместить морскую воду в емкость. Лучше взять емкость с широким верхом, например, таз.
Поместить емкость в морозильную камеру.
Снимать пластины льда по мере образования.
Растопить лед.

Готово! Вода из растопленного льда будет пресной.

Дистилляция

Метод предполагает сооружение установки, состоящей из кастрюли с крышкой, трубки и емкости для сбора дистиллята.

Этапы:

найти подходящую емкость, которую можно поставить на огонь;
в крышке должно быть отверстие, в которое необходимо вставить трубку;
подсоединить трубку к емкости для сбора очищенной воды;
поместить соленую воду в емкость с крышкой;
поставить емкость на огонь;
по мере нагревания конденсат будет по трубке попадать в емкость для сбора.

Метод дистилляции можно использовать и без применения огня. Понадобятся две бутылки и скотч:

Поместить в одну из бутылок небольшое количество подлежащей очищению воды.
Соединить горлышки двух бутылок скотчем.
Поместить конструкцию в теплое место: на подоконник на солнечной стороне или на батарею. Конструкция должна располагаться плашмя, а пустая бутылка — выше, чем наполненная.
Собрать конденсат.

Феномен соленой жидкости

Если развести в питьевой воде поваренную соль и попытаться выпить раствор, то удовольствия эта процедура точно не доставит.

Все правильно, ведь ваш организм вместе с влагой получил соль, которая существенно осложняет работу внутренних органов. Ее присутствие в организме может быть смертельно опасным для человека, если вовремя не принять меры. То есть, не снизить концентрацию. Сделать это можно при помощи обычной воды.

Доказано, что для нормального функционирования человеческого организма необходимо выпивать в день не менее 2-3 л жидкости. Подразумевается, что это вода либо напитки, которые не содержат соль. Нужны они для того, чтобы растворить те микроэлементы, которые поступили в организм с пищей, и вывести их излишки вместе с мочой. Неудивительно, что после соленой и острой пищи человеку всегда хочется пить: так «работает» защитный механизм, который регулирует уровень химических веществ в крови.

Теперь представьте, что вместо чистой воды ваш организм получает солевой раствор, который приводит к увеличению концентрации веществ. Они не выводятся вместе с мочой и накапливаются в органах, которые отвечают за самые разнообразные процессы. Естественно, начнутся сбои в их работе, которые со временем могут привести к тяжелым расстройствам. Как результат – гибель.

Морская вода в этом отношении не исключение, но она обладает своими особенностями. Это не просто солевой раствор, это – концентрация самых разнообразных химических веществ.

Таким образом, в морской воде сегодня содержится практически вся таблица Менделеева, поэтому употребление такой жидкости на первых порах дает неожиданные результаты. В частности, вода из моря:

питает головной мозг;
поддерживает обменные процессы в организме;
притупляет чувство голода;
поставляет в кровь микроэлементы, которые необходимы для процессов синтеза.

Казалось бы, такая жидкость очень полезна, и ею можно смело заменять родниковую воду. Но все не так просто, как кажется на первый взгляд. Доказано, что употребление морской воды вместо пресной без серьезного ущерба для организма человека возможно лишь в течение первых суток. Затем концентрация химических элементов в крови начинает превышать допустимые нормы, что приводит к общей интоксикации. И это на фоне жажды, которую такая жидкость утолить не в состоянии.

Методы опреснения морской воды

Ключевые технологии подразделяются на две основные группы. Первая — та, что не подразумевает изменения агрегатного состояния вода (она остается жидкостью на всех этапах обработки). Вторая предполагает переход жидкости в твердую или газообразную форму на определенном этапе.

Химический способ

В воду вводят реагенты, которые связывают ионы солей и способствуют их выпадению в осадок. В качестве реагентов используются соли серебра и бария, причем их нужно до 5% от общего количества опресняемой воды. Реакция проходит с выделением ядовитых веществ, поэтому этот метод практически не используется.

Электродиализ

В ванну с рассолом устанавливают 2 электрода в виде электрохимических активных диафрагм (с пластмассовым или резиновым корпусом и наполнителем из смол), после чего пропускают постоянный ток.

Проходит химическая реакция с выделением в атмосферу хлора и кислорода. Вода скапливается в промежуточных камерах и отводится, а соляной раствор остается в емкости.

Такой метод еще называют ионообменное опреснение: он применяется там, где соленость морской воды изначально невысока. Также он часто используется для мобильных установок на рыболовецких судах, траулерах.

Ультрафильтрация (обратный осмос)

В этом случае солевой раствор подают под давлением через мембрану, которая проницаема для воды, но непроницаема для соли. Такие мембраны создают из ацетилцеллюлозного волокна и пропитывают перхлоратом магния, что позволяет увеличить водопроницаемость.

Поскольку давление значительное, до 150 кгс/см2, мембраны дополняются пористыми бронзовыми плитами. Управление процессом возможно в автоматическом и полуавтоматическом режиме, при этом главное здесь — контроль стабильного давления подачи воды. Выход пресной воды из соленой — до 70%.