Вода - источник жизни, но глобальная нехватка водных ресурсов становится все более серьезной, а воду с высоким содержанием соли нельзя употреблять напрямую или использовать. Технология удаления соли из воды стала важным способом смягчения кризиса пресной воды!
Это процесс удаления растворимых солей из воды с помощью физических или химических средств, направленный на снижение концентрации анионов и катионов в воде для удовлетворения конкретных требований к качеству воды; Ключевой задачей для измерения эффекта опреснения является скорость опреснения. Например, формула для расчета скорости опреснения мембраны обратного осмоса: (1-солесодержание в пластовой воде/солесодержание в поступающей воде) × 100%;
В соответствии с принципом суждения, технология опреснения можно разделить на три категории: метод мембранного разделения, метод фазовых превращений и метод химического вытеснения; технология мембранного разделения включает в себя два основных процесса - электродиализ и обратный осмос. Правила фазовых превращений представлены дистилляцией и вымораживанием, а правила химического вытеснения относятся, в частности, к технологии ионного обмена;
| Технический пример | Скорость удаления соли | Диапазон допустимого содержания соли | Основные преимущества | Основные ограничения |
|---|---|---|---|---|
| Метод обратного осмоса | 98% -99.5% | Общее применение | Эффективное опреснение, компактное оборудование | Высокие требования к качеству воды на входе и высокая стоимость |
| Метод электродиализа | В зависимости от конфигурации | 200-4000 мг/л | Низкие требования к мутности поступающей воды | Потребление энергии увеличивается с ростом содержания соли |
| Метод ионного обмена | Прием 95% | Низкое содержание соли (глубокое опреснение) | Подходит для подготовки воды высокой чистоты | Смолу необходимо регенерировать по графику, а эксплуатационные расходы зависят от расхода регенерата |
| Мультиэффектное испарение | Эффективный | Вода с высокой соленостью | Возможность работы с водой высокой солености | Высокое энергопотребление, оборудование склонно к образованию накипи |
| Метод прямого осмоса | В исследованиях | Экспериментальная стадия | Низкое энергопотребление, отсутствие необходимости в нагнетании давления | Недостаточная технологическая зрелость |
Обратный осмос - это физический процесс, при котором полупроницаемые мембраны отделяют соли под давлением. В этом методе используются асимметричные структурированные полупроницаемые мембраны из ацетата целлюлозы или полиамидных материалов для селективного пропускания молекул воды и ионов соли при рабочем давлении в диапазоне 2,8-8,0 МПа;
Контур мембраны обратного осмоса характеризуется наноразмерными порами, размер которых точно контролируется - они лишь немного больше молекул воды, но способны эффективно изолировать ионы соли, растворенные в воде. Когда морская вода проходит через поверхность мембраны под высоким давлением, молекулы воды попадают через поры на другую сторону мембраны, а соль и примеси задерживаются и высвобождаются, что позволяет достичь цели опреснительная установка обратного осмоса морской воды . Способность обратного осмоса постоянно совершенствуется, и Китай успешно преодолел три основных узких места в технологиях мембраны обратного осмоса и принятия энергии в отечественных малых и средних установках для опреснения морской воды! Степень опреснения мембраны обратного осмоса, разработанной в городе Вэйхай, достигает 99,8%, и это оборудование широко используется на глубоководных рыболовных судах, морских островах и в различных проектах по опреснению морской воды;
Электродиализ - это технология, использующая селективную проницаемость анионо/катионообменных мембран для достижения миграции ионов и их разделения под действием электрического поля постоянного тока; структура мембранного стека с расстоянием между камерой концентрированной воды и камерой пресной воды имеет конфигурацию. Под действием электрического поля анионы и катионы мигрируют к противоположным электродам, но благодаря селективности ионообменной мембраны ионы соли удерживаются в камере концентрированной воды, таким образом достигается опреснение!
Существует два основных режима работы электродиализа: однократный (обессоливание происходит за один проход сырой воды) и периодический (обессоливание происходит за счет циркуляции сырой воды до достижения заданной скорости обессоливания). Для этой технологии требуется, чтобы мутность поступающей воды составляла менее 1 FTU, а плотность рабочего тока контролировалась на уровне 80-100 мА/см². Она подходит для воды с содержанием солей 200-4000 мг/л!
Благодаря использованию интегрированной технологии EDR (Electrodialysis Rotation) эффективность использования воды электродиализом стала сопоставима с обратным осмосом, а требования к контролю качества воды ниже, чем у обратного осмоса, что делает его по-прежнему конкурентоспособным в конкретных сценариях применения.
В методе ионного обмена используется комбинация сильнокислой катионообменной смолы и сильнощелочной анионообменной смолы для сборки. Функциональные группы смолы замещают катионы, такие как Ca ² ⁺ и Na ⁺ в воде, и анионы, такие как Cl - и SO ₄ ² - посредством обратимых реакций;
Главная особенность этого метода - скорость удаления солей более 95%, но на эксплуатационные расходы сильно влияет расход регенерата; недействующие смолы необходимо регулярно регенерировать с помощью серной кислоты 5-10%, соляной кислоты или раствора гидроксида натрия 4-5%. Образующаяся при регенерации отработанная жидкость должна быть нейтрализована во избежание вторичного загрязнения!
Метод ионного обмена больше подходит для небольших систем подготовки воды высокой чистоты, с более высокими требованиями к содержанию солей в поступающей воде, и подходит для глубокого опреснения воды. По сравнению с мембранной технологией, метод ионного обмена имеет экономические преимущества при обработке источников воды с низким содержанием солей, но когда концентрация солей в воде высока, эксплуатационные расходы значительно возрастают!
Способность опреснения методом изменения фаз в основном включает в себя методы дистилляции и вымораживания; мультиэффектное испарение - это улучшенная форма метода дистилляции, которая использует способность снижения давления для снижения рабочего давления и температуры кипения раствора в последующем испарителе по сравнению с предыдущим, что позволяет вторичному пару, извлеченному из предыдущего испарителя, служить греющим паром для последующего, тем самым повышая эффективность использования тепловой энергии.
Метод дистилляции позволяет идентифицировать фазовый переход путем многоэффектного испарения, но требует детального изучения тепловой энергии и склонен к проблемам масштабирования оборудования; метод замораживания использует низкую температуру от -5 до -20 ℃ для замораживания чистой воды, а остаточная концентрированная соленая вода нуждается в отдельной обработке. Гидратный метод - это новая технология, которая позволяет получать твердые кристаллические гидраты путем закачки газов, таких как пропан, в соленую воду, но она все еще находится на стадии лабораторной проверки.
Технологии фазового перехода имеют относительно узкий диапазон практического применения из-за высокого энергопотребления или недостаточной технологической зрелости. Дистилляционные устройства часто используются для опреснения морской воды на судах, в то время как методы замораживания применяются только в особых сценариях, например, в полярных научных экспедициях.
Прямой осмос (ПОО) - это технология мембранного разделения, обратная обратному осмосу! Как потенциально новая технология очистки и опреснения воды, форвард-осмос обсуждается и практикуется с разных точек зрения и на более глубоком уровне в мире.
Метод безнапорного адсорбционного проникания (CN92110710.2) - это манипуляция с прямым осмосом, позволяющая воде проникать через пористую мембрану в суперпоглощающий адсорбент или раствор с концентрацией солей или твердый материал, который даже опережает морскую воду, без необходимости внешнего давления! Дополнительный солевой “экстракт” в растворе легко испаряется без добавления тепла!
Способностью прямого осмоса манипулируют уже давно, например, люди используют соль для хранения продуктов питания в течение длительного времени, потому что в среде с высоким содержанием соли большинство бактерий, плесени и патогенных микроорганизмов обезвоживаются и погибают или временно теряют свою активность из-за осмоса. Технология мембранного разделения прямого осмоса используется в таких областях, как опреснение морской воды, очистка сточных вод, пищевая промышленность, медицина и особенно в системах жизнеобеспечения в чрезвычайных ситуациях для получения пресной воды.
Возможность удаления соли также имеет большое значение для морских платформ, морских островов и крупномасштабных объектов. проекты опреснения морской воды! На нефтяных буровых платформах, острове Юнсин в Саньша, острове Сяоцинь в Яньтае и других местах технология опреснения морской воды обеспечивает надежный источник воды для повседневной жизни местных жителей и промышленного производства!
В будущем технология опреснения будет развиваться по нескольким основным направлениям: во-первых, ускорение совершенствования и применения уровня локализации оборудования, сосредоточение внимания на прорывах в национальном производстве ключевого оборудования, такого как высокопроизводительное sмембраны обратного осмоса eawater, крупномасштабные насосы высокого давления для морской воды и узлы рекуперации энергии. Отечественные компании, такие как Walton Technology и Bishuiyuan, самостоятельно разработали мембраны обратного осмоса, которые успешно применяются в многочисленных проектах по опреснению морской воды и постепенно нарушают монополию иностранных компаний.
Второе - стремиться к повышению экономической выгоды опреснения морской воды, углублять исследования в области технологии соединения возобновляемых источников энергии и опреснения морской воды, использовать возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и энергия океана, для обеспечения питания опреснения морской воды и достижения цели “зеленое электричество - зеленая вода”. Содействовать применению высококачественного опреснения морской воды, поддерживать оптимальное водопользование и цену.
В-третьих, мы будем энергично продвигать комплексное использование ресурсов морской воды, открывать исследования по добыче и использованию стратегических элементов в морской воде, углублять исследования и демонстрацию инженерных технологий для крупномасштабной добычи брома и калия из морской воды, а также увеличивать разработку стратегических минеральных ресурсов, таких как литий и цезий в морской воде; Возможность дифференцированного водоснабжения стала новым направлением, которое заключается в удовлетворении точных потребностей в брачной воде путем дифференцированной последующей обработки! Добавление умеренного количества минералов в питьевую воду для улучшения вкуса, а также внедрение технологии многоступенчатого обратного осмоса в воду для охлаждения оборудования для дальнейшего снижения проводимости воды и уменьшения стоимости систем охлаждения оборудования!
Благодаря технологическим инновациям и стратегической поддержке технология опреснения будет играть все более важную роль в решении проблемы нехватки водных ресурсов в прибрежных районах, обеспечении непрерывного использования водных ресурсов и устойчивого экономического и социального развития!
Kysearo - ведущая китайская компания, специализирующаяся на разработке и производстве высокоэффективных систем очистки воды.
Имея более чем 20-летний опыт работы в отрасли, мы занимаемся восстановлением различных источников воды, включая морскую воду, воду из колодцев, скважин, водопроводную воду, подземные воды и т.д.
Продукция
Компания
Связаться с
