Как опреснить воду в домашних условиях

От дефицита питьевой воды страдает 40% населения Земли. Поэтому мы посвящаем эксперимент по опреснению этой проблеме. Вода должна стать пригодной для питья или технических целей. Для питьевого водоснабжения количество растворимых солей должно составлять менее 1 г/л. Изобретены многие способы опреснения соленой воды: вымораживание, дистилляция, электродиализ, прямой и обратный осмос, сепарация, ионный обмен. Сегодня мы попытаемся заморозить и разморозить воду и оценить результат.

• пластиковая бутылочка 0,5 л;
• соль;
• чайная ложка;
• морозильник.

Налейте теплую воду в пластиковую бутылочку с носиком. Добавьте чайную ложку соли в воду и потрясите бутылку, чтобы растворилась соль. Поставьте соляной раствор в морозилку на несколько часов. Носик бутылки должен быть открыт, чтобы воде было куда расширяться.

Когда жидкость полностью замерзнет, ​​перенесите бутылку в комнатную температуру. Через несколько минут верхний слой воды растает. Перелейте в емкость и попробуйте по вкусу. Талая вода окажется соленой.

Выводы: соленая вода замерзает медленнее пресной. Когда температура снижается ниже нуля, образуются кристаллы пресного льда, а соль выталкивается в жидкость. При нагревании именно соленые участки первыми размораживаются. Кристаллы пресного льда тают долго. Если несколько раз провести процедуру заморозки, можно слить значительное количество рассола и получить пресную воду.

Человечество многие тысячелетия старалось обеззаразить питьевую жидкость, поступающую в дома из разных источников (реки, озера, индивидуальные колодца, пруды и т.д.). Некачественная питьевая жидкость являлась причиной возникновения эпидемий, уносящих миллионы жизней. Решить проблему удалось в начале двадцатого века с развитием химической отрасли методом хлорирования. Хлор нейтрализует негативное влияние бактерий и вирусов на здоровье человека. Однако, как показала практика, химический элемент способен накапливаться в организме, что, в свою очередь, приводит к появлению камней и песка в почках. Он убивает полезные бактерии в желудочно-кишечном тракте, является причиной возникновения различных аллергических реакций и в целом способствует ухудшению самочувствия. Кроме того, хлорирование не способно избавить человека от скопления глистов. В нашей статье мы расскажем вам, как можно очищать питьевую водопроводную воду из-под крана, способы очистки от хлора и других негативных веществ, фильтрации в домашних условиях без существенных материальных затрат.

Для чего необходим данный бытовой процесс

Люди устроены так, что поступающая жидкость в квартиры их устраивает, так как она не имеет неприятного запаха и коричневого цвета. Значит, можно продукт использовать по назначению – приготавливать пищу, стирать, купаться и т.д. Только некоторая сознательная часть общества относит образец для лабораторного исследования и по результатам которого стараются установить тот или иной фильтр. Остальные надеются на хорошую работу местного водоканала. Стоит отметить, что нам в наследство от Советского Союза досталась система водоснабжения, требующая серьезной модернизации. Устаревшие методы очищения и ржавые металлические трубопроводы не способствуют оздоровлению нации. На государственном уровне используется многоступенчатая система очистки:

• Механическая удерживает мельчайшие частички песка, глины, ила и другие природные включения.
• Хлорирование, а в некоторых продвинутых организациях, фторирование, приводит к нейтрализации возбудителей инфекции.
• Обезжелезивание избавляет от ионов железа.

Но данные процессы не способны в полной мере удалить соли тяжелых металлов, пестициды, нитриты, радионуклиды и другие ядовитые вещества. А в наши дома поступает продукт с недопустимой концентрацией вредных химикатов.

Способы очищения (фильтрования) водопроводной питьевой воды в домашних условиях

Для нормализации жидкости рекомендуется использовать систему фильтрации. Это может быть настольный кувшин, насадка на кран, обратного осмоса, под мойку, умягчители, фильтры грубой и предварительной очистки, магистральный. Такие устройства гарантируют вам превосходное качество водного ресурса, соответствующее нормам ПДК. Вам останется только периодически менять засорившиеся картриджи на новые. Не секрет, что это удовольствие не из дешевых, но стоит один раз потратиться, чтобы быть уверенным в том, что ваша семья защищена от негативного влияния различных химических элементов. Мы советуем вам выбрать модель исходя из результатов лабораторного анализа и ваших предпочтений. За советом стоит обратиться в компетентную компанию, как пример, «Вода Отечества», которая имеет большой опыт работы в этой сфере и множество положительных отзывов от благодарных клиентов.

Если вы не хотите тратиться на современное оборудование, мы расскажем как можно просто и эффективно почистить и профильтровать сырую воду в домашних условиях.

Отстаивание

Не самый лучший метод, так как не гарантирует избавление от тяжелых металлов. Единственное, чем хорош, так это нейтрализацией хлора. Для этого налейте питьевую жидкость в посуду нужного объема, желательно сделанную из стекла или пластика. Таким образом, вы сможете наблюдать процесс улетучивания хлористых соединений в реальном времени. Дайте отстояться в течение восьми часов. Рекомендуется употреблять ⅔ содержимого, а осадок вылить в канализацию. После использования необходимо каждый раз промывать емкость раствором уксуса или лимонной кислотой для удаления известкового отложения.

Кипячение

Всем известный способ не так безобиден, как нам кажется. При воздействии высокой температуры происходит стерилизация, где жидкость очищается от болезнетворных микроорганизмов и вирусов. Однако на выходе мы получаем абсолютно «мертвый» продукт, где остатки хлора превращаются в опасный для здоровья канцероген – хлороформ, способный вызвать развитие раковых заболеваний. Помимо этого, мы думаем, что кипячением избавляемся от солей, нитратов и тяжелых металлов. А на самом деле процентное содержание вредных примесей увеличивается. Поэтому этот метод необходимо использовать только в тандеме с отстаиванием.

Как можно очистить грязную водопроводную сырую воду для питья своими руками дома с помощью заморозки

• Берем пластиковый контейнер, бутылку, эмалированную кастрюлю или ведро с крышкой. Стекло использовать нельзя, так как на морозе оно лопнет.
• Наливаем тару не до краев. Свободное пространство необходимо для наполнения жидкостью во время замерзания, так как она значительно увеличится в объеме.
• Подготовленные емкости отправляются в морозильную камеру или на балкон (в зимнее время года).
• Следим за замерзанием. Незастывшая часть содержит в себе вредные примеси, поэтому ее надо слить. Получившийся лед растопите при комнатной температуре и используйте по назначению. Такая жидкость является целебной и способна вывести из организма холестерин и соли, улучшить состояние кожи при зуде, дерматите и аллергии, укрепить иммунный ответ и повысить сопротивляемость организма разным заболеваниям.
• Рекомендуется использовать «талую» жидкость порядка двух литров в сутки.

Очищение водопроводной воды дома методом дистилляции

Прием основан на выпаривании жидкости, то есть емкость ставят на открытый огонь, доводят до кипения и собирают образовавшийся пар.

Дистиллятор работает по принципу самогонного аппарата. Устройство можно приобрести в магазине или сделать самостоятельно. Для этого вам понадобится:

• алюминиевая фляга с крышкой;
• трубка, которая отводит пар;
• змеевик для охлаждения;
• емкость для сбора дистиллированной влаги.

Вы получите на выходе идеальный продукт с приятным запахом. Но увлекаться им не стоит, так как в нем во время дистилляции исчезает нужный для организма человека запас минералов. Постоянное употребление грозит вымыванием веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности.

Фильтруем воду в домашних условиях серебром

Целительные антибактериальные свойства металла использовались нашими предками многие столетия. Знать употребляла для трапезы исключительно серебряную посуду, бедное сословие старалось подарить новорожденному хотя бы маленькую ложечку. И сейчас методика обеззараживания серебром актуальна. Если вы являетесь обладателем старинной вещи, где процентное содержание драгметалла наиболее высокое, то поместите ее в емкость с жидкостью приблизительно на 12 часов. Такая жидкость может храниться несколько дней и не терять свои целительные свойства. Категорически запрещается использование коллоидного серебра, так как элемент способен вызвать отравление организма и развитие серьезного заболевания – аргироза. Для болезни характерно изменение цвета кожных покровов.

Иодирование

Обеззараживающий способ очень прост и применяется как «аварийный», когда необходима очистка в полевых условиях. В аптечке всегда найдется копеечное средство «Йод».

Наливаем в литровую емкость жидкость и добавляем туда от 10 до 20 капель спиртовой настойки. Даем отстояться в летнее время 30 минут, зимой – около одного часа. Для уничтожения глистов требуется до 4 ч, причем и дозировку препарата необходимо увеличить. На вкус такое питье отвратительно. Избавиться от привкуса можно при помощи использования угольного фильтра или аскорбиновой кислоты. Делаем вывод: йодирование рассматривают только в исключительных случаях, когда под рукой больше ничего нет.

Как фильтровать воду дома без фильтра – кремниевый метод питьевой очистки в домашних условиях

Минерал недорогой и купить его можно в любой аптечной сети. Для обработки вам понадобится небольшой камень весом до 10 грамм.

Алгоритм действия такой:

• Для получения жидкости, пригодной в профилактических и оздоровительных мероприятиях, кусок кремния промойте под краном без применения синтетических моющих средств.
• Положите его в стеклянную тару объемом в 1,5 литра.
• Накройте хлопчатобумажным полотенцем или куском марли, сложенным в несколько слоев.
• Поместите в прохладное место, защищенное от попадания прямых солнечных лучей, на трое суток.
• По истечении этого времени слейте ⅔ жидкость в чистую емкость, а остатки вылейте, так как там могут находиться мелкие частички минерала.
• Сам камень после завершения процедуры необходимо обмывать от налипших примесей и оставлять на воздухе приблизительно на 3 часа.
• Важно знать – кремниевый раствор запрещено кипятить!

Использование турмалина

Нанометрические обработанные кристаллы турмалина эффективно очищают питьевую жидкость.

Преимущества использования современных керамических шариков:

• Поглощают свинец, ртуть, хром, кадмий, насыщенные и синтетические жирные кислоты, хлориды, гидриды и патогенные микроорганизмы.
• Наполняют ресурс минералами.
• Регулируют уровень кислотности.
• Нормализуют состояние организма человека: избавляют от усталости, повышают эластичность кожных покровов, улучшают циркуляцию крови.

Способ применения турмалиновых шариков для очистки питья:

• Препарат равномерно ошпаривают кипятком и помещают в емкость. Чем выше температурное значение, тем сильнее функционирует турмалин.
• Через 20-30 минут жидкость можно употреблять для утоления жажды, приготовления пищи.
• Шарики используются многократно. Для продления срока службы их необходимо после каждого применения промывать и просушивать.

Как и чем правильно очищать воду для питья от грязи дома

Рассмотрим несколько наиболее популярных народных методов:

• Использование спелой рябины находится на первом месте в нашем рейтинге. По эффективности многие эксперты ставят данную растительность в один ряд с серебром и активированным углем. Промытая гроздь помещается в емкость с жидкостью на два/три часа. За это время уничтожаются практически все бактерии.
• Другие ингредиенты, такие как луковая шелуха, ветки можжевельника, кора ивы и дуба, листья черемухи, цветки ромашки, хвоя сосны или пихты, чистотел также эффективно устраняют вредоносные микроэлементы. Правда, бактерицидный эффект наступает через 12 часов.

Необходимо отметить, что все методы не способны избавить питьевую жидкость от хлорных соединений, солей тяжелых металлов, вирусов и гельминтов. Особо надеяться на то, что вы получите качественный продукт, не стоит. По большей части это является самообманом. Все-таки лучше использовать более инновационные приемы, о которых мы писали выше.

Фильтрующие устройства

На российский рынок поступает большой ассортимент очистительных изделий отечественного и зарубежного производства от бытового до промышленного назначения разной ценовой категории. Выбор зависит от предпочтений клиента, географического расположения источника (скважины, колодца, хранилища, реки, озера и т.д), химического состава грунтовых вод. На минерализацию влияет то, через какие слои проходит жидкость.

Мы предлагаем вашему вниманию подборку популярных у населения моделей, которые по отзывам клиентов наилучшим образом справляются с проблемой:

• Фильтры-кувшины разных объемов. Преимуществом является маленькая стоимость, приемлемое качество очистки, легкая транспортировка и простота в использовании. Сменные картриджи состоят из нескольких слоев, наполненных активированным углем, ионообменной смолой и волокном на полимерной основе. Удаляют хлор, задерживают железо, магний и кальций, предотвращают развитие патогенных микроорганизмов, понижают минерализацию и жесткость, нормализуют вкус. К недостаткам можно отнести необходимость частой замены картриджей, и небольшой объем жидкости на выходе.
• Многосекционные фильтры под мойку, состоящие из 3-6 блоков. Каждый уровень имеет картридж, наполненный различными адсорбентами для грубой и тонкой очистки. К плюсам данной модели необходимо отнести: эргономичность установки; простая установка и ремонтные работы; заменяемость всех частей секций; длительный срок работы картриджей в колбах. Минусом является высокая цена.
• Магистральные фильтры монтируются на центральную трубу горячего и холодного водоснабжения. Модели бывают одно/двух/трехступенчатые. Они способны нейтрализовать хлорные соединения, убрать органический и механический мусор, железо, смягчить жидкость, очистить от излишка магния и кальциевых отложений. Достоинства – универсальность использования, высокая производительность до 50 литров в минуту, легкость монтажа и простота замены картриджей, компактность изделия, продление срока службы бытовой техники. К минусу относиться только то, что установкой и заменой фильтрующих частей может заниматься специалист, имеющий доступ к работе.

Рекомендации, как отфильтровать воду в домашних условиях и с помощью чего ее можно очистить

Самая распространенная ошибка людей это использование того или иного метода, описанного нами выше, не имея на руках заключение о химическом составе питьевого ресурса. Ведь серебро, травы, активированный уголь, турмалиновые шарики, кремний выполняют разные роли по очистке. Одни избавляют от хлористых соединений, другие – излишек железа и т.д. Однако для идеальной минерализации необходимо сделать спектральный анализ, чтобы в точности знать минеральный состав. В противном случае ваши действия не приведут к положительному результату. Чрезмерное увлечение народными средствами может привести к ухудшению здоровья. Пользуйтесь ими в крайней мере, например, в походе, когда источником для питья является ручей или река.

Заключение

Главная проблема любого потерпевшего кораблекрушение — нехватка питьевой воды. Серьёзно, райские острова, с обильными фруктами и чистыми источниками — скорее исключение из правил. Чаще всего приходится выживать на куда менее приспособленных для жизни территориях. И если вопрос еды можно отложить на потом, то проблема добычи воды встаёт сразу и весьма резко.

На самом деле, вариантов достаточно. Можно собирать воду из осадков, можно постараться раскопать на песчаном берегу «колодец», в котором вода, будучи пропущенной через метры песка, окажется вполне питьевой. А можно призвать себе на помощь школьные познания физики и соорудить простейший опреснитель морской воды.

Итак. Для опреснения воды вам понадобятся:

• пластиковая бутылка
• большая светлая ёмкость
• небольшая тёмная ёмкость
• полиэтиленовая плёнка

Дальше всё просто. Закапываем большую ёмкость в землю до краёв, в неё помещаем среднюю тёмную посудину, заполненную морской водой. А в неё помещаем стакан, либо обрезанную пластиковую бутылку, причём всячески стараемся, чтобы солёная вода туда не попадала. Всю эту конструкцию оставляем на солнцепёке, герметично прикрыв плёнкой. Также рекомендуется положить небольшой груз непосредственно на плёнку над стаканом — это предоставит воде возможность стекать туда. И, собственно, всё. Через 8 часов у вас как раз и наберётся стакан миллилитров на 200, в среднем.

Принцип работы прост: под действием солнечных лучей темный материал нагревается, испарение воды усиливается. Полиэтиленовая плёнка не выпускает водяные пары наружу, а стенки большой ёмкости обеспечивают перепад температур, необходимый для конденсации.

Собственно, рецепт может меняться. Некоторые, например, советуют не использовать большую ёмкость, а просто выкапывать в песке яму и именно там размещать тёмную посудину. Другие предпочитают использовать непрозрачный полиэтилен. Короче, варианты есть.

В любом случае, для эффективного опреснения воды одной такой конструкции будет реально мало. А вот штук пять-шесть уже вполне смогут обеспечить вас дневной нормой, ещё и освободят время для более полезных дел. Основная проблема заключается в том, что что потерпевший кораблекрушение часто не располагает вообще никаким имуществом, поэтому о кастрюлях речь не идёт вообще. В таком случае, рецепт преображается и упрощается.

Благодаря загрязнению мирового океана, на побережье практически любых островов можно найти пластиковые бутылки и старые пакеты. Грязные, мятые, местами дырявые, но это лучше, чем ничего. Поэтому копаем яму, кидаем на дно ветки и листья, смоченные морской водой, в цент помещаем обрезанную пластиковую бутылку. Сверху — полиэтилен в несколько слоёв. Периодически воду придётся доливать.

Теоретически, полиэтилен можно заменить широкими листьями, но эта замена ещё сильнее снижает эффективность процесса опреснения воды. Короче, тут уж на высокую результативность рассчитывать не придётся. Но и это лучше, чем ничего.

Водные запасы нашей планеты составляют около 72% всей территории, однако большая часть находится в форме соленой воды акватории Мирового океана. Она не пригодна для использования в питьевых и хозяйственно-бытовых целях ввиду высокой концентрации растворенных солей. Интенсивное развитие промышленности и рост населения требует огромных запасов опресненной и обессоленной воды. В XXI веке проблема нехватки пресной воды встает даже в тех районах планеты, где такой вопрос никогда не поднимался. Системы для опреснения воды стремительно набирают популярность.

Что такое опреснение воды

Солесодержание – это суммарное содержание в воде природного источника минеральных неорганических солей, которое характеризует степень минерализации воды. Морская вода содержит в основном растворенные ионы соединений Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaSO4, MgSO4, MgCl2, NaCl в следующем соотношении: HCO3- + SO42- ˂ Ca2+ + Mg2+, Cl- ˃ Na+. Концентрация солей колеблется в зависимости от расположения моря. Средний показатель солености Мирового океана – 35 г/л.

Опреснение воды – это комплекс мероприятий, позволяющих уменьшить концентрацию солей в воде до показателей, соответствующих нормативам питьевого водоснабжения и промышленного водопотребления. Для питьевых целей показатель минерализации воды не должен превышать 1000 мг/л.

Технологический цикл может включать разные способы опреснения воды, в основе которых лежат химические методы осаждения, ионный обмен, фильтрация на мембранных установках обратного осмоса, воздействие температурой и постоянным электрическим током. Часть из них основана на изменении агрегатного состояния воды – замораживание или переход в газообразное состояние с последующим возвращением в форму жидкости.

Проблемы с опреснением морских и соленых вод

По статистике сегодня десятки стран на планете испытывают дефицит чистой питьевой воды. Львиная доля запасов дистиллированной воды сосредоточена в ледниках за полярным поясом, однако добыча их оттуда затруднена. Загрязнение грунтовых и подземных вод уменьшает количество источников водоснабжения. Каждый день ученые ищут новые средства очистки и опреснения воды из имеющихся ресурсов: сбор дождевой и талой воды, плавление доступного льда айсбергов, замкнутые циклы водоснабжения и водоочистки на производствах.

Еще острее ощущается необходимость получения питьевой воды методом опреснения морей и океанов в прибрежных районах, на засушливых пустынных территориях с минимальным количеством пресных водоносных горизонтов. Этим объясняется востребованность и усовершенствование методов для опреснения морской воды путем удаления повышенной концентрации солей.

История возникновения метода опреснение морской воды в мире

О качестве воды для питья человечество задумывалось еще на заре цивилизации. Опреснение воды от соли было необходимостью для многих народов. Во времена Аристотеля моряки кипятили морскую воду, а пар собирали губкой. Затем из губки высасывали уже пресную воду, пригодную для питья. В средние века процесс получения дистиллированной воды в перегонном кубе описывал Леонардо да Винчи. В России первая установка дистилляции появилась в Красноводске на берегу Каспийского моря в конце XIX века и могла переработать 67 куб. метров воды в сутки.

Какие страны на сегодняшний день широко используют опреснение морской воды? Сегодня дефицит пресной воды приобретает планетарные масштабы. Развитые страны разрабатывают новые стратегии опреснения морской воды, чтобы минимизировать проблему засушливости почвы и недостатка пресной воды в прибрежных районах соленых водоемов. Индустриальные США и Япония давно стали потреблять в разы больше пресной воды на бытовые и промышленные нужды, чем есть у них в запасе. В восточных странах Аравийского полуострова, где проблема стоит очень остро ввиду крайней засушливости региона, налажены опреснительные комплексы на основе обратного осмоса с большой производительностью – до 1000 млн м3 в год (Саудовская Аравия и ОАЭ). В Израиле мощности опреснительных станций путем мембранного фильтрования и перегонки воды из Средиземного моря обеспечивают страну на 15% питьевой водой и 50% технической от необходимого количества.

Россия по запасам пресной воды занимает первое место в мире. Только акватория Байкала способна обеспечить всех россиян пресной водой на сегодняшний день. Проблема в том, что 80% этих запасов приходится на незаселенные области Сибири и Дальнего Востока. Добыча и транспортировка пресной воды в юго-восточную часть страны, в северные приморские регионы обернется высокими затратами. Остро строит проблема опреснения воды в Крыму, Приморском крае, Поволжье и Черноморском побережье. Внедрение на прибрежных территориях комплексов по опреснению морской воды на основе ультрафильтрации, обратного осмоса и ионного обмена позволяют получить качественную воду для хозяйственно-бытовых нужд. Главным вопросом остается удешевление технологии для повышения рентабельности водоочистных мероприятий.

Как происходит процесс опреснение воды

Процесс обессоливания и опреснения воды основан на удалении солей из морской воды химическими или физическими способами. В зависимости от этого установки делят на дистилляционные и фильтрационные. Обычные или многостадийные дистилляторы работают на основе принципа перегонки: нагревают воду до перехода в газообразное состояние и конденсируют чистый пар в другом сосуде. Более половины установок опреснения соленой воды работают на этой основе.

Фильтрационные установки опреснения очищают воду без изменения ее агрегатного состояния и основаны на методе обратного осмоса. Нагнетаемое насосом давление продавливает в большей степени молекулы воды через наноотверстия осмотической мембраны, обеспечивая на выходе воду со степенью чистоты 98%. То есть, если исходная минерализация воды 18 г/л (именно такая у Черного моря в Краснодарском крае или Крыме), то вода на выходе будет иметь минерализацию 360 мг/л. Абсолютно питьевая вода! Производительность мембраны и степень обессоливания и опреснения зависят от исходного состава морской воды, температуры и давления в системе.

Альтернативными процессами опреснения воды из морей и океанов являются электродиализ и вымораживание, но они связаны с высокими затратами на обеспечение работы оборудования и не предназначены для опреснения больших объемов воды. При электродиализе под воздействием постоянного электрического поля катионы и анионы осаждаются на электродах. Преимущество данного метода по опреснению морской воды – в возможности опреснять воду при высоких рабочих температурах, так как используются химически и термически стойкие мембраны.

Где используется опреснение морской и использованной воды

Технология опреснения воды в мире направлена на уменьшение солесодержания водного раствора до концентрационных пределов, которые устанавливают технические регламенты водопотребления в определенной отрасли народного хозяйства или промышленного производства. В зависимости от степени удаления солей различают обессоливание и опреснение. При обессоливании концентрация катионов и анионов снижается до величин, соответствующих содержанию их в дистиллированной воде. При опреснении – до показателей, допускающих использование воды в технических и питьевых целях.

Спектр применения комплексов по опреснению морской воды включает практически все направления деятельности человека:

• Производства, расположенные на берегу моря, где для бесперебойной работы необходим постоянный приток очищенной воды, в том числе для охлаждения.
• Отрасль сельского хозяйства использует опресненную воду для полива и орошения с/х культур, разведения удобрений, снабжения питьевой водой животноводческих ферм.
• Автономные станции для получения пресной воды на действующих буровых платформах в океанах и морях, где водоснабжение обслуживающего персонала с континента не представляется возможным.
• На кораблях и подводных лодках дальнего следования судовые опреснители предназначены для получения воды разного качества: питьевой, хозяйственно-бытового назначения, технической для охлаждения моторного оборудования, питательной для парогенераторов.
• Снабжение прибрежных курортных здравниц и пансионатов. Например, санатории Черноморского побережья России, Крымского полуострова полностью могут обеспечить водоснабжение за счет опреснения морской воды.
• Доочистка солоноватой воды из скважины в быту и на производствах. Это актуально для жителей морского побережья и прилегающих регионов (Краснодарский край, Приморье, Ростовская область, Ставропольский край, Кубань), где соленая вода просачивается в пресные водоносные горизонты.

Методы и способы опреснения соленых вод

Методы опреснения воды разделяют на две основные группы: с обратимым переходом в другое агрегатное состояние и без. К первой группе относятся дистилляция и вымораживание, ко второй – обратный осмос, ионный обмен, электродиализ, химическое опреснение. В настоящее время компании-производители опреснительного оборудования предлагают в качестве самостоятельных или в комбинации друг с другом 5 методов опреснения и обессоливания морской воды.

Процесс опреснения воды с помощью обратного осмоса

Самым выгодным и эффективным способом очистки морской воды от солей до показателей питьевого водоснабжения является обратный осмос. Главный элемент – селективная мембрана – предназначен именно для опреснения морской воды. Под действием давления в 30 – 65 атмосфер поток разделяется на фильтрат, проходящий сквозь мембранные элементы, и концентрат, сливаемый в дренаж. Опресненная вода идет на нужды производства или употребляется в качестве питьевой. Для продления срока службы мембран в систему вводят специальные вещества, которые замедляют процесс образования осадка, и проводят периодическую химическую мойку мембран.

Процесс опреснения морской воды с помощью дистилляции

Это старейший способ опреснения морской воды. Сущность его заключается в переводе молекул воды в газообразное состояние при температуре кипения, перегонке и конденсации пара в другой емкости. Метод достаточно эффективный и позволяет получать до 90% пресной воды в сборниках дистиллята. Системы могут быть одноступенчатые и многоступенчатые. Способ термического опреснения сопряжен с большими энергозатратами особенно в условиях крупных производств, требующих больших объемов воды.

Химическая очистка и опреснение воды

Метод опреснение воды с помощью химических веществ основан на дозированном добавлении реагентов, направленном на связывание растворенных ионов в нерастворимые соли и последующей фильтрацией осадка. В качестве связующих химических соединений применяют соли серебра и бария в концентрации 5% к общему объему воды. Образуются в результате реакций осаждения хлористое серебро AgCl и сернокислый барий BaSO4. Соли бария токсичны, а реакция осаждения с их участием протекает с малой скоростью, что обуславливает редкое применение данного способа в промышленных масштабах опреснения морской воды.

Вымораживание и газогидратный метод опреснения вод мирового океана

Способ вымораживания основан на медленном искусственном замораживании воды. Для формирования кристаллов льда применяют дополнительное пропускание углеводородных газов (пропан, бутан, этилен, фреон-31 и др.) через соленый водный раствор. При определенной температуре и давлении они образуют с молекулами воды газогидраты. В дальнейшем их отделяют от рассола и, растапливая лед, получают пресную воду. Газ, выделяющийся при топлении льда, подвергают рекуперации и отправляют в следующий цикл вымораживания. Газогидратный метод опреснения воды имеет все плюсы стандартного замораживания, но позволяет снизить энергозатраты и потери холода за счет более высокой рабочей температуры.

Ионообменное умягчение и опреснение воды

Для опреснения воды также используют ионообменные фильтры. Опреснение способом ионообмена применяется только для морской воды с солесодержанием менее 2,0 г/л и общей концентрацией сульфатов и хлоридов до 5 мг/л, взвешенных веществ – до 7 мг/л. Применяют методы Na и H-Na катионирования, Na-Cl ионирование воды. Объединение в одном фильтре смешанного действия анионита и катионита оптимизирует показатели чистоты получаемого раствора: за одну фильтрацию связываются практически все растворенные ионы. На выходе имеем опресненную воду с низкой минерализацией и нейтральным рН. К минусам ионообменного опреснения можно отнести большой расход реагентов, необходимость восстановления сорбционной емкости ионитов и невысокую скорость фильтрации.

Почему обратный осмос наиболее востребован для опреснения морской воды

Сегодня в мировой практике наиболее востребованы два метода опреснения и обессоливания воды: механический или мембранный (обратный осмос) и термический на основе дистилляции. В первом случае речь идет о технологии обратного осмоса. Станции обратного осмоса работают на основе физико-химического процесса баромембранного разделения. Полупроницаемые мембраны из полиамида и ацетата целлюлозы в виде пустых волокон задерживают практически все соединения, растворенные в воде. Чистота очистки достигает 98%. Надо помнить, что на эффективность и скорость опреснения соленых вод способом обратного осмоса, а также на долговечность мембраны влияет предварительная первичная подготовка воды.

Современные производственные обратноосмотические станции состоят из:

• фильтра предварительной очистки,
• дозации антискаланта, препятствующего образованию отложений на мембране,
• насоса высокого давления,
• фильтрующих мембран,
• модуля химической промывки.

Установки обратного осмоса просты, легко монтируются, не требуют больших энергозатрат, удобны в обслуживании за счет практически полной автоматизации процесса. Главным контролируемым параметром является стабильность давления при подаче воды на мембрану.

Опреснение морской воды – технология будущего

По прогнозам ученых к 2035 году более 2 миллиардов людей на планете будут испытывать нехватку чистой питьевой воды, не говоря о производственных мощностях. Основная часть пресной воды остается недоступной, замороженная в полярных льдах, а грунтовые и подземные воды все больше загрязняются отходами жизнедеятельности. Ввиду этого человечеству очень скоро придется обратить пристальное внимание на ресурсы Мирового океана как неисчерпаемый источник получения пресной воды. При выборе метода опреснения морской воды следует учитывать степень минерализации, требования к качеству пресной воды на выходе, энергетические и экологические ограничения.

Пресная вода – наиболее востребованный ресурс на нашей планете. К сожалению, деятельность человека резко снижает ее объемы, с каждым годом увеличивая ценность. Большинство запасов Н2О в мировом океане, соленая и непригодна для употребления. Даже если не мыслить в таком глобальном масштабе, а обратиться к регионам с достаточным количеством пресного водного запаса, выясняется, что значительная его часть содержит в составе соли металлов. Регулярное употребление такой жидкости имеет накопительный эффект, может вызывать различные патологии организма и негативно влиять на здоровье человека в целом. Сегодня существует немало фильтрационных установок и методов обессоливания воды, которые могут снижать концентрацию вредных добавок до минимума.

Что это такое

Любая питьевая влага в своем составе имеет целый набор элементов, который разнится в зависимости от места забора. Чтобы она была пригодна для непосредственного употребления, научные институты совместно с санэпидемиологическими организациями путем исследований разработали допустимые нормы концентрации каждого из веществ. Одним из таких компонентов является соль. Если ее содержание велико, водная масса считается технической (пить без обработки запрещено). Обессоливание воды – это снижение количества солевых частиц в ее составе. Исходя из дальнейшего использования, применяют полную или частичную нейтрализацию.

Для чего необходимо

В морской влаге содержится не менее 10-40 грамм соли на 1 литр. Нужно понимать отличия процесса от опреснения. Последнее – это снижение дозы солевых включений до показателя 1 мг и ниже для получения дистиллированной жидкости, пригодной к употреблению в пищу. Первое — это уменьшение параметра до 5 мг с целью формирования оптимальной для фармацевтической и химической деятельности Н2О.

Методы минимизации

Приобретение установки или фильтра для обессоливания воды требует немалых финансовых и энергетических затрат. Тип оборудования и способ опреснения выбирается исходя из выявленного загрязнения. Стоимость зависит от мощности приборов, выбранных расходных материалов (реагентов). Полное отделение солей от жидкости проводится путем перегонки, ионного обмена, электродиализа, обратного осмоса. Частичное – известкование, баритовым умягчением, Н-катионированием, вымораживанием.

Дистилляция

Для выполнения ректификации применяются разные по производительности, энергоэффективности и конструктивному исполнению испарители. Наибольшее распространение, несмотря на высокую стоимость, получили паровые и электрические дистилляторы. Это так называемые котлы низкого давления. Поступающая внутрь них Н2О разделяется на пар и концентрат с высоким содержанием солей. Периодически последний сбрасывается. Чтобы часть вредных частиц не уносилась паровым облаком, следует применять медленное кипячение.

Частичное

Один из типов химического обессоливания воды. Жидкость нужна человеку не только для употребления в качестве питания. Она еще необходима и как обязательный элемент в бытовых и промышленных процессах. Для получения такой массы не требуется проводить полную очистку от мусора и вредоносных примесей, достаточно частичного опреснения. Чаще всего умягчение происходит методом катионирования, когда выполняется замена жестких солей на катионы водородов, которые вступают в химические реакции, разрушая бикарбонатные ионы. В результате формируется соединение, которые выводится в виде газа. Степень очищения определяют исходя из количества удаленного карбоната кальция.

Обессоливание воды ионным обменом

Применение ионообменной технологии дает эффективный результат за короткий срок, ввиду чего пользуется популярностью среди потребителей. Метод основан на осаживании примесей (катионов и ионов солей), позволяющей достичь деминерализации жидкости и полного удаления мелкодисперсных частиц. Главным элементом в процессе выступают иониты, представляющие собой нерастворимые полимеры, которые быстро вступают в реакцию с ионами того же типа. Последние под влиянием водной массы набухают и увеличиваются в размере до 2 раз, одновременно собирая все солевые фракции. Насыщенные иониты регенерируют, после чего проводят их очистку.

Электрохимический метод

Для осуществления данного процесса применяется электрическое поле, которое разделяет катионы в сторону катода, а анионы – анода. Система предполагает наличие трех резервуаров. В среднем находится состав, подготовленный к очистке или опреснению. Электрический ток, проходя через него, сортирует соли в катодный или анодный отсек. Способ является дорогостоящим ввиду постоянных затрат на электроэнергию.

Обессоливание воды методом обратного осмоса

Нехватка пресной Н2О в разных регионах заставляет ученых разрабатывать новые технологии опреснения. Инновационными методиками считаются те, в основе которых лежит мембранное очищение. Интерес к ним вызван низкими энергозатратами и при этом высокой продуктивностью. Большинство из них уже показало свою эффективность при доочистке речных и колодезных источников.

Обратноосмотическая очистка предполагает пропускание под давление жидкости через мембрану, которая становится препятствием на пути частиц мусора, солей, других вредных примесей и микроорганизмов. При этом стоит учитывать, что при использовании системы обратного осмоса, водная масса проходит полную деминерализацию и вместе с вредоносными элементами с нее вымываются все полезные для человека компоненты. Производители бутилированной продукции для придания ей состояния, приближенного к естественному, добавляют в состав газы, которые уже растворили.

Как выбрать систему для обессоливания воды

Подбор оборудования зависит от ряда факторов:

• концентрации солевых включений в исходном образце;
• необходимого расхода жидкости в час или сутки;
• требуемых параметров Н2О, полученных на выходе.

Кроме этого, берется во внимание частотность и периодичность эксплуатации аппаратуры, косвенные данные, предпочтения клиента, бюджет, выделенный под реализацию проекта. Для подбора оптимального оборудования нужно предоставить пробы с точки водозабора, где будут отражены мутность, цветность, уровень рН, наличие или отсутствие бактерий и микроорганизмов, количество ионов и сухой остаток. Специалисты нашей компании предоставят вам подробные консультации и, в зависимости от ваших желаний, помогут подобрать рациональную, с точки зрения цены и качества, систему доочистки.

Плюсы и минусы основных методик

• Обессоливание воды методом ионного обмена позволяет получить максимально чистую жидкость на выходе, при этом не затрагивая степень минерализации. При этом отмечается низкая потеря объема. К плюсам также стоит отнести недорогое оборудование, а значит минимальные затраты на реализацию идеи. Среди недостатков: регулярная замена фильтрующих элементов, постоянное загрязнение среды химическими остатками и сложность переработки отфильтрованного мусора.
• Дистилляция в отличие от предыдущего способа никак не связана с использованием или переработкой химических компонентов. Жидкость после очистки характеризуется хорошими показателями, а тепло, выделяемое в процессе можно использовать для различных бытовых или промышленных нужд. К недостаткам относят значительные траты на электроэнергию, необходимость заготавливать водный объем, а также большие финансовые вложения в обслуживание оборудования и его высокую стоимость.
• Обратноосмотическая установка, как и все мембранные системы инертна к начальному составу воды, она проста в монтаже и обслуживании. Не требуется применение сложных и вредных компонентов. Все отходы можно смело утилизировать в канализацию. При этом на выходе получается продукт хорошего качества с нейтрализованными минеральными примесями за относительно невысокую стоимость. Среди минусов: большой объем сбрасываемой жидкости и необходимость в ее предварительной заготовке, а также беспрерывном функционировании оборудования.
• Электролиз применяется крайне редко ввиду высоких затрат на использование электроэнергии.

Обессоливание в домашних условиях

Проблема опреснения в быту имеет несколько вариантов решения. Самый простой и доступный способ – это применение специальных фильтров. Они, как правило, не способны полностью убрать из Н2О солевые примеси (за исключением обратноосмотических систем), однако основную их часть из общего объема все же исключат. Если фильтрующих установок в наличии нет, то можно использовать следующее:

• Вымораживание – эффективная методика, которая предполагает частичное замораживание в морозильной камере. Емкость с обрабатываемой жидкостью помещают в морозилку. Затем под воздействием низкой температуры, часть влаги превращается в лед, а вторая (незамерзающий рассол с большим содержанием соляных включений) — сливается в канализацию. Далее замерзшую фракцию растапливают и, полученную в результате таяния Н2О, употребляют в качестве питья или для приготовления пищи. Чтобы получить максимально опресненный напиток, процесс надо повторить несколько раз. Данный способ называется холодной дистилляцией.
• Термическое обессоливание воды или, простыми словами, выпаривание – необходимо взять две кастрюли разного объема, в большую из которых наливают соленую жидкость, а меньшую отставляют пустой и помещают внутрь первой. Затем, предварительно закрыв всю конструкцию крышкой, ее ставят на медленный огонь. В процессе кипения, пары, лишенные солевых кристаллов, будут конденсироваться и оседать в пустой таре. Способ хоть и эффективный, однако позволяет получить относительно небольшое количество пригодной в пищу Н2О.

Опреснение в домашних условиях возможно, однако малорезультативно. Для очистки лучше приобрести специальный фильтр.

Обессоливание сточных вод

Химически загрязненные стоки крупных промышленных предприятий, также нуждаются в процедуре нейтрализации ионов и катионов. За счет высокой минерализации и повышенной жесткости, отходы производства не могут возвращаться в оборотный цикл и, тем более, в городской коллектор. Чтобы привести уровень солей в норму, реагентной обработки будет недостаточно. Здесь используют специализированное обратноосмотическое оборудование.

Бытовые установки

Для нужд частного дома специалисты рекомендуют устанавливать особые системы водоподготовки. Очищение от примесей чаще всего проводится по следующим методам:

• кувшин со сменным картриджем – наиболее простой и дешевый способ очистки;
• насадка с фильтроэлементом для крана;
• встраиваемый многоступенчатый очистной комплекс – может очищать Н2О как для одного смесителя (например, для кухни), так и для всего здания (устанавливается в точке водозабора).

Ни один фильтрационный прибор, предназначенный для использования в быту, не сможет на 100% удалить соли. Однако применяя специализированное оборудование для водоподготовки, можно добиться значительного умягчения жидкости. Чтобы подобрать наиболее оптимальную систему доочистки, реагенты и картриджи к ней, необходимо четко понимать, какие именно включения в водной массе преобладают.

Если вы хотите приобрести установку водоочистки, которая будет отвечать всем существующим стандартам качества и действующим требованиям, рекомендуем вам обратиться к высококвалифицированным специалистам компании «Вода Отечества». Мы уже более 30 лет проектируем, изготавливаем, осуществляем монтаж и пусконаладку различного водоочистного оборудования для централизованных и бытовых потребителей. У нас вы получите полный комплекс услуг – от предварительной консультации менеджера до забора проб из колодца или скважины на анализ, подбора методов очистки, оптимальной фильтровальной станции, ее доставки, подключения и дальнейшего сервисного обслуживания. Наш технический и кадровый потенциал позволяет нам браться за задачи любого уровня сложности.

Где необходимо использовать установки

Применение пресной водной массы не ограничивается только сферой продовольствия. Ее широко задействуют в решении сельскохозяйственных вопросов (орошение, выращивание скота), в химической промышленности, в медицине, микроэлектронике, лекарственной области, в работе санаториев, реабилитационных и оздоровительных учреждений. Пресная Н2О пригодная к употреблению обязательно должна отвечать действующим нормам, требованиям ГОСТов, СанПиНов и ТУ предприятий, на которых применяется. Схема, как обессолить воду в больших объемах составляются с учетом профессионального оборудования для опреснения подземных и поверхностных источников.

Процедура получения питьевого продукта с низкой электропроводностью широко востребованы в фармацевтике, медицине, электронной промышленности и других технологических процессах. Также очищенная жидкость требуется на ТЭЦ, ввиду того что в инструкции к паровым котлам прописаны жесткие требования к качеству водозабора.

Виды бытовой очистки

Сегодня, среди простых потребителей есть несколько наиболее распространенных типов очищения водной массы от грязевых примесей:

• Угольная фильтрация. Это резервуар, наполненный древесным, активированным или каменным углем, проходя через который Н2О очищается от хлора, пестицидов, вредоносных бактерий и микроорганизмов. Технология доступна и удобна.
• Фильтрующие установки тонкой очистки делят на две группы: однофункциональные и многофункциональные. И те и другие требуют затрат на регулярную замену картриджей и др. расходных материалов.
• Фильтры грубого очищения способны устранить только крупный мусор – песок, ржавчину, осадок и пр.
• Приборы глубокой нейтрализации представляют собой мембранные системы, описанные выше, а также многоступенчатые фильтрационные станции различного типа.

Обессоленная вода – это необходимый ресурс для существования человека. В большинстве регионов нашей страны пресных источников достаточно и обычно требуется только их доочистка для стабилизации нормы определенных показателей, в том числе и уровня солевых частиц. Единственный регион, где наблюдается потребность в оборудовании полного цикла очищения – Крым. Именно там вскоре могут понадобиться установки для опреснения морской Н2О. Вся аппаратура, использованная для подобных нужд, обязана быть сертифицирована и иметь патент. Процесс должен происходить исключительно проверенными и научно обоснованными методами с дальнейшим анализом полученных образцов в лабораторных условиях, для подтверждения их соответствия действующим нормам.

Уделим внимание одному из интересных, но малоизвестных видов жидкостей. Посмотрим, что такое деионизированная вода (DM water, DI): чем отличается от обычной, какой бывает, какими свойствами обладает, как ее получить, где применять и так далее. В результате вы поймете, в каких случаях ее использовать.

Сразу отметим, что в природе ее не существует – она производится в промышленных условиях и масштабах. Это объясняется ключевой ее особенностью – отсутствием примесей. В естественной среде любая H2O – даже если она кристально прозрачная, не пахнет и не обладает посторонним привкусом – представляет собой минеральный раствор: с большей или меньшей концентрацией солей, с каким-то количеством микроорганизмов и так далее. У нас же несколько другой случай.

Деионизированная вода

Она является жидкостью, из которой искусственным путем удалили все заряженные частицы примесей. Она – не просто остаток, а самое чистое из известных науке соединений водорода и кислорода: состоит из молекул H2O на 99,99999991%.

Из-за специфики технологии получения (которую мы подробно рассмотрим ниже) это также обессоленный и деминерализованный раствор, что несколько ограничивает области его применения. Хотя правильнее считать, что конкретизирует, потому что каждый случай его использования достаточно важен сам по себе.

Важный момент в отсутствии вредных микроорганизмов: да, DI очищена от бактерий, но это не значит, что ее стоит пить. Вопрос целесообразности ее регулярного употребления мы тоже рассмотрим отдельно – ниже и более подробно.

• высокое удельное сопротивление – достигает 18 МОм/см и является характерным показателем степени удаления примесей;
• крайне низкая электропроводность, обусловленная тем, что концентрация солей в DI стремится к нулю;
• впечатляющая химическая активность (из-за которой DM water даже нужно держать во фторопластовой таре) – впитывает в себя заряженные частицы содержащихся в воздухе газов, кислотных остатков, металлов;
• универсальная растворимость – поглощает все только что перечисленное (таким образом загрязняясь).

Применение деионизированной воды

Такой уникальный набор свойств позволяет использовать DI в электронике – для промывки микросхем, полупроводников, печатных плат, так как в этой сфере особенно важно изолировать рабочие поверхности и убрать с них частицы солей. В быту она тоже востребована – для удаления отложений с ТЭНов и других нагревательных элементов (что существенно продлевает срок службы приборов), а также со стекол и металлов. По сути, является идеальным моющим средством.

Она помогает быстро и без лишних денежных трат очищать окна торговых центров и многоэтажных офисов. Ее преимущество в том, что с этой задачей она справляется сама, не требуя мыла или геля (образующего пену, которую после тоже придется смывать). И никаких пятен или разводов!

Особенно полезным оказывается ее совершенно потрясающий эффект впитывания – ее поток вбирает в себя грязь, пыль, соли кальция и магния.

Отдельный случай – автомобильные системы, в которых с помощью рассматриваемой нами вариации H2O:

• подготавливают технические жидкости;
• разбавляют антифриз до нужной концентрации;
• производят электролиты для аккумуляторов.

Но и это еще не все сферы, где используется деионизованная вода: свойства DI крайне востребованы в трех областях, каждая из которых настолько объемна и важна, что заслуживает более детального рассмотрения.

В промышленности

Пользу такой жидкости при производстве чипов, схем, электрорадиоэлементов сложно переоценить, но она помогает обеспечить чистоту проведения всех химических процессов (в которых только могут быть задействованы растворители).

Также ею обрабатывают металлические и пластиковые поверхности под покраску – чтобы гарантировать устойчивую связь основного материала с ЛКМ и исключить вероятность скорого отслаивания декоративного слоя.

И, наконец, ее свойства позволяют постепенно улучшать структуру жидкостей, что обуславливает ее использование в таких сферах как:

• сельское хозяйство;
• экология и охрана природы.

В этих случаях DI добавляют в пруды, озера и другие загрязненные водоемы (естественно, в точно рассчитанном объеме). DM water начинает активно вбирать в себя нежелательные примеси и таким образом очищать ту среду, в которой она оказалась. Метод максимально прост и достаточно эффективен, так как дает возможность восстановить флору с фауной, пусть и частично. Главное – не переборщить с ее концентрацией.

В косметологии

Для приготовления масок, кремов, гелей не подходит даже родниковая вода, так как она все равно содержит в себе ионы тяжелых металлов, соли, микроорганизмы. Фармацевтике нужна сверхочищенная жидкость, которая сможет ускорять механизмы клеточного деления. Ею и стала DI: она способствует заживлению гнойничков, следов от прыщей, ранок, замедлению процессов старения и образования морщин, не оказывая при этом негативного бактериологического влияния.

Также она помогает запускать процессы омоложения кожи и в целом улучшать ее состояние, поэтому и входит в состав всевозможных пилингов и скрабов. Отдельный ее плюс в том, что она продлевает срок хранения косметических средств.

В медицине

DM water широко применяется в самых разных направлениях этой важнейшей для общества сферы, ее свойствами активно пользуется:

• хирургия;
• онкология;
• кардиология;
• эндокринология.

Она помогает бороться с опухолями сразу несколькими способами: во-первых, замедляет размножение раковых клеток, во-вторых, ускоряет восстановление ДНК-нитей, в-третьих, блокирует проведение сигналов через мембраны АТФ-молекул, что тоже позволяет приостанавливать или даже полностью прекращать процессы роста злокачественных новообразований.

Также деионизированная вода усиливает эффект от лекарств, что дает возможность назначать меньшие дозы средств с опасным побочным действием, например, гомеопатических препаратов. Внимание, она запоминает структуру тех молекул, которые растворяет: если добавить в нее тот же аспирин, она частично повторит его целебные свойства. Благодаря этому ею можно с пользой разбавлять физрастворы для последующих инъекций.

Уникальным свойствам DI продолжают искать еще более широкое применение: ее всесторонне исследуют. Например, к очень интересным результатам недавно пришли ученые, ставившие опыты над крысами (физиология этих грызунов достаточно похожа на человеческую). Специалисты выяснили, что DM water улучшает жизнестойкость клеток секреции, продуцирующих инсулин, а значит потенциально очень перспективна в борьбе с диабетом.