Wasser ist die Quelle des Lebens, aber die weltweite Verknappung der Wasserressourcen wird immer ernster, und Wasser mit hohem Salzgehalt kann nicht direkt konsumiert oder verwendet werden. Die Technologie zur Entfernung von Salz aus Wasser ist zu einem wichtigen Mittel geworden, um die Süßwasserkrise zu entschärfen!
Sie bezieht sich auf den Prozess der Entfernung löslicher Salze aus dem Wasser durch physikalische oder chemische Mittel, wobei der Schwerpunkt auf der Verringerung der Konzentration von Anionen und Kationen im Wasser liegt, um bestimmte Anforderungen an die Wasserqualität zu erfüllen; das Hauptziel für die Messung der Entsalzungswirkung ist die Entsalzungsrate. Die Formel zur Berechnung der Entsalzungsrate einer Umkehrosmosemembran lautet beispielsweise: (1-Salzgehalt im produzierten Wasser/Salzgehalt im Zufluss) × 100%;
Nach dem Grundsatz des Urteils, Entsalzungstechnologie können in drei Kategorien unterteilt werden: Membrantrennverfahren, Phasenumwandlungsverfahren und chemische Verdrängungsverfahren; die Membrantrenntechnologie umfasst zwei Hauptverfahren, nämlich Elektrodialyse und Umkehrosmose. Die Phasenumwandlungsverfahren werden durch Destillation und Gefrieren repräsentiert, während sich die chemischen Verdrängungsverfahren speziell auf die Ionenaustauschtechnologie beziehen;
| Technisches Beispiel | Salzentfernungsrate | Anwendbarer Salzgehaltsbereich | Die wichtigsten Vorteile | Wichtigste Beschränkungen |
|---|---|---|---|---|
| Umkehrosmose-Verfahren | 98% -99.5% | Gemeinsame Anwendung | Effiziente Entsalzung, kompakte Ausrüstung | Hohe Anforderungen an die Qualität des Zulaufwassers und hohe Kosten |
| Elektrodialyse-Verfahren | Je nach Konfiguration | 200-4000 mg/L | Geringe Nachfrage nach Trübung des Zuflusses | Der Energieverbrauch steigt mit zunehmendem Salzgehalt |
| Ionenaustauschverfahren | Über 95% | Niedriger Salzgehalt (Tiefenentsalzung) | Geeignet für die Aufbereitung von hochreinem Wasser | Das Harz muss planmäßig regeneriert werden, und die Betriebskosten werden durch den Verbrauch von Regeneriermitteln beeinflusst. |
| Multi-Effekt-Verdampfung | Effiziente | Wasser mit hohem Salzgehalt | Geeignet für die Handhabung von Wasser mit hohem Salzgehalt | Hoher Energieverbrauch, anfällige Geräte für Skalierung |
| Vorwärtsosmose-Verfahren | In der Forschung | Experimentelle Phase | Geringer Energieverbrauch, kein Druck erforderlich | Unzureichender technologischer Reifegrad |
Die Umkehrosmose ist ein physikalisches Verfahren, bei dem semipermeable Membranen zur Trennung von Salzen unter Druck eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren werden asymmetrisch strukturierte semipermeable Membranen aus Celluloseacetat oder Polyamidmaterialien verwendet, um eine selektive Permeation von Wassermolekülen und Salzionen unter Betriebsdrücken von 2,8-8,0 MPa zu erreichen;
Die Kontur der Umkehrosmose-Membran ist durch nanoskalige Poren gekennzeichnet, deren Größe genau kontrolliert wird - sie sind nur geringfügig größer als Wassermoleküle, aber in der Lage, in Wasser gelöste Salzionen wirksam zu isolieren. Wenn Meerwasser unter hohem Druck durch die Membranoberfläche strömt, gelangen Wassermoleküle durch die Poren auf die andere Seite der Membran, während Salz und Verunreinigungen zurückgehalten und freigesetzt werden, wodurch der Zweck der Meerwasser-Umkehrosmose-Entsalzungsanlage . Die Fähigkeit der Umkehrosmose wird ständig verbessert, und China hat erfolgreich die drei wichtigsten Engpasstechnologien der Umkehrosmosemembran und der Energieakzeptanz in den im Inland produzierten kleinen und mittelgroßen Meerwasserentsalzungsanlagen durchbrochen! Die Entsalzungsrate der von Weihai City entwickelten Umkehrosmose-Membran liegt bei 99,8%, und die Anlage ist in Hochsee-Fischerbooten, Offshore-Inseln und verschiedenen Meerwasser-Entsalzungsprojekten weit verbreitet;
Die Elektrodialyse ist eine Technologie, die die selektive Durchlässigkeit von Anionen-/Kationenaustauschmembranen nutzt, um eine Ionenwanderung und -trennung unter der Einwirkung eines elektrischen Gleichstromfeldes zu erreichen. Unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes wandern Anionen und Kationen in Richtung der gegenüberliegenden Elektroden, aber aufgrund der Selektivität der Ionenaustauschmembran werden die Salzionen in der Kammer für konzentriertes Wasser zurückgehalten, wodurch eine Entsalzung erreicht wird!
Es gibt zwei Hauptbetriebsarten für die Elektrodialyse: einmalig (Entsalzung wird durch einen einzigen Durchlauf des Rohwassers erreicht) und Batch-Zirkulation (Entsalzung wird durch Zirkulation des Rohwassers erreicht, bis die vorgegebene Entsalzungsrate erreicht ist). Diese Technologie erfordert eine Trübungsanforderung von weniger als 1 FTU für das eingehende Wasser, und die Arbeitsstromdichte muss auf 80-100 mA/cm ² kontrolliert werden. Sie ist für Wasser mit einem Salzgehalt von 200-4000 mg/L geeignet!
Mit dem Einsatz der integrierten EDR-Technologie (Elektrodialyse-Rotation) ist die Wassernutzungseffizienz der Elektrodialyse mit der der Umkehrosmose vergleichbar geworden, und die Anforderungen an die Wasserqualitätskontrolle sind geringer als bei der Umkehrosmose, so dass sie in bestimmten Anwendungsszenarien immer noch wettbewerbsfähig ist.
Bei der Ionenaustauschmethode wird eine Kombination aus stark saurem Kationenaustauscherharz und stark alkalischem Anionenaustauscherharz für den Aufbau verwendet. Die funktionellen Gruppen des Harzes ersetzen Kationen wie Ca ² ⁺ und Na ⁺ im Wasser und Anionen wie Cl - und SO ₄ ² - durch reversible Reaktionen;
Das Hauptmerkmal dieser Methode ist eine Salzentfernungsrate von über 95%, aber die Betriebskosten werden stark vom Verbrauch des Regeneriermittels beeinflusst; ungültige Harze müssen regelmäßig mit 5-10% Schwefelsäure, Salzsäure oder 4-5% Natriumhydroxidlösung regeneriert werden. Die entstehende regenerierte Abfallflüssigkeit sollte neutralisiert werden, um Sekundärverschmutzung zu vermeiden!
Die Ionenaustauschmethode eignet sich besser für kleine Reinstwasseraufbereitungsanlagen mit höheren Anforderungen an den Salzgehalt des Zulaufs und ist für Anwendungen der Tiefenentsalzung von Wasser geeignet. Im Vergleich zur Membrantechnologie hat die Ionenaustauschmethode wirtschaftliche Vorteile bei der Behandlung von salzarmen Wasserquellen, aber wenn die Salzkonzentration im Wasser hoch ist, steigen die Betriebskosten erheblich!
Die Entsalzungsfähigkeit von Phasenwechselverfahren umfasst hauptsächlich Destillations- und Gefrierverfahren; die Mehrfacheffektverdampfung ist eine verbesserte Form der Destillationsmethode, bei der die Fähigkeit zur Druckreduzierung genutzt wird, um den Betriebsdruck und den Siedepunkt der Lösung im nachfolgenden Verdampfer im Vergleich zum vorherigen zu senken, so dass der aus dem vorherigen Verdampfer gewonnene Sekundärdampf als Heizdampf für den nachfolgenden Verdampfer dienen kann, wodurch die Effizienz der thermischen Energienutzung gefördert wird.
Die Destillationsmethode ermöglicht die Identifizierung von Phasenwechseln durch Verdampfung mit mehreren Effekten, erfordert jedoch eine detaillierte Untersuchung der thermischen Energie und ist anfällig für Probleme mit der Skalierung der Ausrüstung; die Gefriermethode verwendet eine niedrige Temperatur von -5 bis -20 ℃, um reines Wasser einzufrieren, und das verbleibende konzentrierte Salzwasser muss separat behandelt werden. Die Hydratmethode ist eine aufstrebende Technologie, bei der feste kristalline Hydrate durch Einblasen von Gasen wie Propan in Salzwasser erzeugt werden, sie befindet sich jedoch noch im Stadium der Laborvalidierung.
Die Phasenwechseltechnologie hat aufgrund des hohen Energieverbrauchs oder der unzureichenden technologischen Reife einen relativ engen praktischen Anwendungsbereich. Destillationsgeräte werden häufig für die Meerwasserentsalzung auf Schiffen eingesetzt, während Gefrierverfahren nur in speziellen Szenarien, wie z. B. bei wissenschaftlichen Polarexpeditionen, zum Einsatz kommen.
Die Vorwärtsosmose (FO) ist eine Membrantrenntechnologie, die die Umkehrosmose umkehrt! Als potenzielle neue Technologie für die Wasserreinigung und Entsalzung wird die Vorwärtsosmose weltweit aus verschiedenen Blickwinkeln und auf einer tieferen Ebene diskutiert und praktiziert.
Die drucklose Adsorptionspermeationsmethode (CN92110710.2) ist eine Abwandlung der Vorwärtsosmose, bei der Wasser durch eine poröse Membran in ein superabsorbierendes Adsorptionsmittel oder eine Lösung mit hoher Salzkonzentration oder einen Feststoff eindringen kann, der dem Meerwasser sogar voraus ist, ohne dass ein externer Druck erforderlich ist! Der zusätzliche Salz-“Extrakt” in der Lösung wird leicht verdampft, ohne dass zu viel Wärme zugeführt wird!
Die Fähigkeit der Vorwärtsosmose wird schon seit langem genutzt, z. B. wird Salz zur Aufbewahrung von Lebensmitteln verwendet, da die meisten Bakterien, Schimmelpilze und Krankheitserreger in einer stark salzhaltigen Umgebung austrocknen und absterben oder ihre Aktivität aufgrund der Osmose vorübergehend verlieren; die Technologie der Vorwärtsosmose-Membrantrennung wird in Bereichen wie der Meerwasserentsalzung, der Abwasseraufbereitung, der Lebensmittelverarbeitung, der Medizin und vor allem in Notfallrettungssystemen zur Erzeugung von Frischwasser eingesetzt.
Die Fähigkeit, Salz zu entfernen, ist auch bei Offshore-Plattformen, Offshore-Inseln und groß angelegten Projekten weit verbreitet. Projekte zur Meerwasserentsalzung! Auf Ölbohrplattformen, der Yongxing-Insel in Sansha, der Xiaoqin-Insel in Yantai und anderen Orten bietet die Meerwasserentsalzungstechnologie eine zuverlässige Wasserquelle, die das tägliche Leben der Anwohner und die industrielle Produktion garantiert!
Die Entsalzungstechnologie wird in Zukunft in mehrere Hauptrichtungen entwickelt: Erstens, die Beschleunigung der Verbesserung und Anwendung der Lokalisierung der Ausrüstung, wobei der Schwerpunkt auf Durchbrüchen in der nationalen Produktion von Schlüsselausrüstungen wie z.B. Hochleistungsgeräten liegt. seawater Umkehrosmose-Membranen, große Meerwasser-Hochdruckpumpen und Baugruppen zur Energierückgewinnung. Einheimische Unternehmen wie Walton Technology und Bishuiyuan haben unabhängig voneinander Umkehrosmose-Membranen entwickelt, die in zahlreichen Meerwasserentsalzungsprojekten erfolgreich eingesetzt wurden und das Monopol ausländischer Unternehmen allmählich brechen.
Zweitens sollen die wirtschaftlichen Vorteile der Meerwasserentsalzung verbessert, die Forschung zur Kopplung von erneuerbaren Energien und Meerwasserentsalzung vertieft und erneuerbare Energien wie Solarenergie und Meeresenergie genutzt werden, um die Meerwasserentsalzung mit Strom zu versorgen und “grünen Strom für grünes Wasser” zu erzeugen. Förderung der Anwendung von qualitativ hochwertiger Meerwasserentsalzung, Beibehaltung einer optimalen Wassernutzung und eines optimalen Preises.
Drittens werden wir die umfassende Nutzung von Meerwasserressourcen energisch vorantreiben, die Forschung zur Gewinnung und Nutzung strategischer Elemente im Meerwasser öffnen, die technologische Forschung und Demonstration für die großtechnische Gewinnung von Brom und Kalium aus Meerwasser vertiefen und die Entwicklung strategischer Mineralressourcen wie Lithium und Cäsium im Meerwasser verstärken; die Fähigkeit zur differenzierten Wasserversorgung ist zu einer neuen Richtung geworden, die darin besteht, die genauen Bedürfnisse des Ehewassers durch differenzierte Nachbehandlung zu erfüllen! Ergänzung von moderaten Mengen an Mineralien im Trinkwasser, um den Geschmack zu verbessern, während die Einführung der mehrstufigen Umkehrosmose-Technologie im Kühlwasser der Anlagen die Leitfähigkeit des Wassers weiter reduziert und die Kosten für die Kühlsysteme der Anlagen verringert!
Mit technologischer Innovation und strategischer Unterstützung wird die Entsalzungstechnologie eine immer wichtigere Rolle bei der Lösung des Problems der Wasserknappheit in den Küstengebieten spielen, eine kontinuierliche Nutzung der Wasserressourcen ermöglichen und eine nachhaltige wirtschaftliche und soziale Entwicklung gewährleisten!
Kysearo ist ein führender Hersteller von Wasseraufbereitungsanlagen mit Sitz in China, der sich auf die Entwicklung und Herstellung von hocheffizienten Wasseraufbereitungssystemen spezialisiert hat.
Mit mehr als 20 Jahren Branchenerfahrung widmen wir uns der Belebung verschiedener Wasserquellen, darunter Meerwasser, Brunnenwasser, Bohrlochwasser, Leitungswasser und Grundwasser usw.
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