Как работает опреснитель морской воды

Что собой представляет, для чего нужен и как работает опреснитель морской воды?

Опреснение морской воды позволяет сделать ее пригодной для питья и для использования в любых хозяйственных и бытовых целях.

Это актуально для жителей пустынных регионов, омываемых морями (например, для Аравийского полуострова), а еще – на промышленных предприятиях, на морских судах и т.д.

Какие же существуют опреснители морской воды и в чем их отличия друг от друга, как они работают и какова их цена?

Что это такое?

Это устройство предназначено для удаления из воды растворенных в ней солей. Другие загрязняющие примеси оно может и не удалять, все зависит от типа прибора.

В результате получается опресненная жидкость, которую можно использовать для:

• питья,
• приготовления пищи,
• гигиенических процедур,
• в хозяйственных целях.

Устройство и принцип работы опреснительной установки

Устройство опреснителя можно разобрать на примере тех, что устанавливаются на судах:

1. Дистилляционные установки. Суть состоит в том, что морскую воду нагревают до температуры кипения, потом собирают сконденсированный пар и получают дистиллированную воду. Это трудоемкий процесс, который отнимает много времени.
2. Электродиализные устройства. Они основаны на химическом методе опреснения. Применяют их только в крайнем случае, и полученная таким способ вода редко используется в качестве питьевой, поскольку химические реагенты токсичны.
3. Установки обратного осмоса. Они являются наиболее распространенным типом корабельных установок для получения пресной воды. Эти устройства состоят из нескольких блоков. Суть метода заключается в том, что забортная вода проходит предварительную обработку, а затем содержащая соли вода проходит под высоким давлением через специальную мембрану и остается в накопителе, а загрязненная вода через какое-то время сливается за борт.

Где используются?

Это оборудование используется чаще всего на морских судах. Однако существуют еще промышленные опреснители, которые помогают решить проблему нехватки питьевой воды в отдельных регионах – например, в Израиле, в Австралии, в Саудовской Аравии.

Виды в зависимости от технологии опреснения

В зависимости от того, какая технология используется для опреснения воды, выделяют несколько видов опреснителей.

Мембранный

Этот метод также называется механическим. В нем используется оборудование для обратного осмоса. В этом случае важным элементом опреснительной установки являются мембраны, через которые морская вода проходит под высоким давлением.

Эти мембраны представляют собой фильтры с микроскопическими порами. Они могут пропускать воду, но ионы соли и молекулы различных примесей отличаются относительно крупными размерами. Мембраны производятся из полиамида или ацетата целлюлозы.

Преимуществами такого оборудования являются:

• простота устройства и его надежность;
• компактность;
• возможность автоматизации;
• отсутствие больших затрат энергии.

Минусом считается: качество очистки воды в таком случае сильно зависит от предварительной подготовки воды.

Солнечный

Этот тип опреснителей называют также дистилляционными или термальными. Они часто применяются в промышленных условиях.

Принцип заключается в том, что такой агрегат нагревает H2O из моря, она испаряется. Устройство улавливает пар, доводит его до определенной температуры, и получает уже пресную воду. При этом используется солнечная энергия.

Многие модели такого типа имеют форму конуса, по стенкам которого стекает уже сконденсированная влага. Пространство под конусом делают герметичным, чтобы пары не выходили наружу.

Форма конуса позволяет поддерживать определенную температуру внутри прибора. Производители разрабатывают и другие модели дистилляционных опреснителей.

Вакуумный

Такие устройства обладают достаточно высокой производительностью, позволяя получить 800 л воды в час и даже больше. Принцип их работы основан на утилизации тепла воды, которая используется для охлаждения дизелей.

Такое оборудование состоит из нескольких элементов:

• подогреватель для морской воды;
• вакуумный насос;
• центробежный насос для воды, которую берут за бортом;
• вихревой насос для уже полученной дистиллированной воды;
• испаритель вакуумного типа — в нем морская вода начинает кипеть уже при температуре в 38-40 градусов.

Морская вода закачивается в испаритель. Его нагрев осуществляется за счет пресной воды, которая используется для охлаждения дизелей и получает их тепло. Вода кипит, испаряется, затем пар конденсируется, улавливается дистиллят и распределяется в систему для подачи пресной воды.

Таким образом, преимуществом этой системы является то, что ее можно практически полностью автоматизировать и использовать без дополнительных затрат на топливо. Также следует отметить, что она может долго работать, не нуждаясь в очистке.

Где продается, какова цена?

Опреснители можно купить в компаниях, которые специализируются на поставках судового оборудования. Стоимость устройств зависит от их разновидности, мощности и производительности.

Например, небольшой опреснитель для спасательной шлюпки может стоить от 80000 рублей, в то время как устройство для обеспечения пресной водой яхты или катера – от 800000 рублей и выше.

Как выбрать для использования?

Особенности выбора устройства зависят от того, где оно будет использоваться.

На яхте

С учетом условий эксплуатации на яхте или на катере, нужно обратить внимание на следующие детали:

1. Все части оборудования, которые контактируют с морской водой, должны обладать повышенной устойчивостью к коррозии, им нужна дополнительная защита.
2. Мощность и производительность подбираются с учетом величины судна, числа человек на борту, наличия агрегатов, для обслуживания которых нужна пресная вода.
3. Желательно выбирать оборудование с высоким уровнем автоматизации процесса, чтобы минимизировать ручную работу.
4. Низкий уровень шума при работе является одним из важнейших критериев выбора.
5. Оборудование должно отличаться высокой энергоэффективностью, поскольку будет работать в таких условиях, когда экономия энергии считается решающим фактором.

Дома

Для домашнего оборудования важнейшими критериями выбора являются легкость, компактность, а также простота установки и эксплуатации. Желательно подбирать модели с низким уровнем шума.

Портативные модели

Промышленность выпускает компактные модели, которые можно использовать не только на яхтах и катерах, но даже на спасательных шлюпках.

Например, самой компактной и легкой моделью считается Katadyn Survivor 06, который используется в качестве аварийных устройств для спасательных шлюпок. Его мощности и производительности на уровне 0,89 л/час хватит только для обеспечения пресной водой одного человека.

Вес устройства составляет чуть более 1 кг. Устройство удаляет до 98,5% солей. Стоит оно около 80000 рублей.

Компактный опреснитель, который можно использовать в домашних условиях или в экспедиции – это модель Spectra Aquifer 200-PPS 12 В Power&Solar. Однако его вес (включая складные солнечные батареи) составляет порядка 60 кг.

Он основан на принципе обратного осмоса и в сутки может выдавать более 750 л воды, очищая ее от соли на 99,4%. Стоимость такого оборудования превышает 10 тысяч долларов США.

Правила эксплуатации

Для каждого типа оборудования существуют свои правила эксплуатации. Но есть и несколько общих моментов:

1. Регулярно проводить технический осмотр оборудования, в том числе – перед каждым запуском следует убедиться в его исправности. Внутренний осмотр проводится через каждые 15000-3000 часов работы, в зависимости от агрегата.
2. Нужно поддерживать оптимальные, указанные в технической документации температурные параметры.
3. Работа оборудования должна осуществлять с учетом его мощности и производительности, то есть необходима рациональная подача морской воды в таких количествах, чтобы агрегат не перегревался, но и не простаивал впустую.
4. Изоляцию опреснительной установки нужно постоянно поддерживать в рабочем состоянии. Все поверхности нужно чистить, чтобы не допустить коррозии.

Видео по теме статьи

Об использовании опреснителя на парусной яхте расскажет видео:

Заключение

Опреснительные установки – это важнейшее оборудование для тех регионов, где существует недостаток пресной воды. Но для того, чтобы они эффективно функционировали, за такими агрегатами нужно ухаживать, контролировать весь технологический процесс.

Как опреснить?

Для опреснения есть несколько методов и типов заводских приборов (ВОУ) – компактных для дома и яхт, портативных (спасательных, аварийных).

Для бытовых и походных условий – способы с подручными средствами, самодельными устройствами. В производстве применяют заводы опреснения.

Можно ли это сделать?

Опреснение возможно, так как это вариант фильтрации, дистилляции, удаления растворенных солей, отличающихся по структуре от H₂O. Применяя законы физики и химии, соли можно отделить от воды.

Есть разные степени пресности:

• для питья – содержание соли до 1 г/л,
• в море этот показатель 25 г/л.

Что такое опреснитель морской воды?

В мобильных установках опреснения чаще из-за простоты применяется обратный осмос. Реже этот метод может совмещаться с дистилляцией и электродиализом. Опреснение вымораживанием, химреагентами осуществляют только на промышленном оборудовании, заводах.

Принцип обратного осмоса при опреснении ВОУ:

1. Насос осуществляет закачку через фильтр грубой очистки.
2. Создается среда со стабильным давлением, H₂O продавливается через мембраны, задерживающие молекулы соли.
3. Затем фильтры тонкой обработки.
4. Оставшийся концентрат выводится.

Как работает установка опреснения испарением (дистилляцией):

1. Вода поступает в сегмент с нагревателями, где доводится до кипения.
2. Пар собирается в спецсекциях, около которых трубы с холодной водой, возникает интенсивная конденсация, образуются капли, стекающие на поддоны.
3. Делается прогон через несколько отделений с повышенным разрежением.

Подробная информация об опреснителе здесь.

Как сделать своими руками?

Пример самодельного опреснителя основывается на кипячении и испарении (дистилляция). В итоге, создается прибор для постоянного применения, с жестким и долговечным корпусом, компактный.

1. Материалы:
   • Медная трубка ∅ 5 – 6 мм (длина 1 – 2 м) и латунный угловой штуцер с зажимными гайками под ее сечение.
   • Бутылка из нержавейки.
   • Спирт, флюс, припой для меди.
   • Наждачная бумага.
2. Инструменты:
   • Молоток.
   • Кусачки, плоскогубцы, надфиль.
   • Гаечные ключи.
   • Дрель.
   • Горелка на газе.
   • Паяльник 60 – 100 Вт с толстым жалом (подойдет ЭПСН).

Стальная бутылка для самодельного опреснителя однокамерная, не с двойными стенками. Припой – без свинца. Все материалы продаются в специализированных торговых точках.

Этап	Описание
Из крышки бутылки удаляют прокладку. Сверлят отверстия: В центре, по ∅ трубки. Ближе к краю ∅ 2 мм, для сброса давления.	Лучше взять меньшее сверло и затем вручную подогнать отверстие круговыми оборотами конусообразного надфиля.
Зачищают	Наждачкой, для лучшей адгезии припоя.
Вставляют отрезки трубки, запаивают	Выступ 12 – 15 мм с каждой стороны. Пайка: важно нанести много флюса, затем кладут отрезок припоя, нагревают горелкой. Меньшее отверстие просто запаивается. Остатки флюса убирают ветошью и спиртом.
Крышку навинчивают	Предварительно надевают силиконовую прокладку.
Присоединяют латунный штуцер	Фиксируют зажимной гайкой.
Змеевик	Трубку наматывают на бутылку, 8 – 9 витков, снимают, получается спираль.

Опреснитель можно использовать как бутылку, вставив в латунный штуцер сплошную прокладку (сантехническую, вырезанную из резины) и завинтив прижимную гайку. Для обратной трансформации надо просто убрать уплотнитель.

Как пользоваться:

1. Наполнить соленой водой.
2. Присоединить змеевик к штуцеру.
3. Подвесить над огнем (обычно на сосуде есть металлическое кольцо).
4. Конец спирали вывести в сосуд для сбора.
5. Змеевик для ускорения конденсации охлаждают мокрой тканью.

Еще больше информации по изготовлению опреснителя своими руками в нашей статье.

Где и за сколько продается опреснитель?

Мобильные ВОУ для дома/яхты продают магазины строительных/промышленных материалов, оснащения для лодок. Но туристические опреснители, портативные, ручные модели найти намного сложнее, ассортимент чрезвычайно ограничен.

Модель	Характеристики, цена
YOUBER YB-SWRO-1000LPD	1000 л/день; 350 000 р.; 1,9 кВт.
GreenPlanet SW-I-VS-1000L	1000 л/день; 2,2 кВт; 145 кг; 190 000 р.
Xinshengtai (XST) XSTRO-750LPH	750 л/час; несколько ступеней; 165 000 р.; 2,2 кВт.
Сокол-О	1000 л/час; 150 000 р.
Вагнер 250М	250 л/час; 944 000 р.

Туристические, спасательные опреснители (недостаток – цена непомерно завышена, небольшой ассортимент):

Модель	Параметры, цена
SL2012B	30 л/час; 140 000 р.
KATADYN SURVIVOR (самый популярный, для армии США)	50 000 р.; 1 л/час; 1,13 кг.

Способы для производственных масштабов

Стоимость опреснения (1 – 1,5 USD за 1 м³) выше стандартной водоподготовки.

Поэтому заводы не всегда рентабельны и применяются только при крайней потребности для засушливых регионов (Израиль, страны Африки, Саудовская Аравия).

Принцип опреснения в производственных масштабах – закачка и пропускание воды поэтапно через несколько блоков, сегментов, фильтров.

Чаще всего в промышленных установках используется дистилляция и обратный осмос, реже вымораживание и электродиализ.

Первые этапы заводов опреснителей – грубая и тонкая фильтрация, затем непосредственно обессоливание одним или несколькими методами:

• Химический. Соединения серебра, бария связывают ионы, соли выпадают в осадок. Требуется много реагентов – 5%. Технологию прекращают применять из-за вредности.
• Электродиализ (ионообменный). Распространен на суднах, в мобильных ВОУ и там, где низкая степень солености. Два электрода – электрохимические активные диафрагмы с изолированными корпусами с наполнителем в виде смол – помещаются в бак. Пропускают ток, инициирующий химреакцию. Пресная H₂O скапливается на промежуточных сегментах, отводится, рассол удаляется.
• Обратный осмос – морская вода пропускается через мембрану (ацетилцеллюлозное волокно, пропитанное перхлоратом магния для проницаемости), задерживающую молекулы соли. Главное – стабильное давление. Выход пресной воды при осмосе до 70%.
• Вымораживание. При медленном замораживании специальными кристаллизаторами создается игольчатый кристаллический лед (пресный), соли остаются отдельной коркой.
• Дистилляция (выпаривание). Применяют испарители, конденсаторы, сборники дистиллята. Выход – до 90% за одну ступень, при многоступенчатом процессе (50 – 60 циклов прогонки из одной камеры в другую) эффективность увеличивается. Недостаток – оборудование быстро изнашивается из-за солевых отложений.

Как происходит опреснение в домашних условиях?

Обессоливание доступно в быту.

Общий недостаток:

• медленность;
• тратится газ или электричество для нагрева, заморозки.

Дистилляция

Дистилляция основывается на испарении, это та же «перегонка» как в самогонных аппаратах. При нагревании пар превращается в капли, которые стекают в отдельную емкость, а рассол остается на дне первого сосуда.

Пошаговая инструкция:

1. В кастрюлю наливают соленую воду.
2. В крышке просверливают отверстие.
3. Делают змеевик – металлическая или полимерная термоустойчивая трубка, шланг.
4. Вставляют спираль.
5. Емкость накрывают крышкой, ставят на огонь.
6. Змеевик для увеличения скорости процесса обматывают влажной тканью или помещают в промежуточный бак с холодной водой.
7. Другой конец – в пустую емкость.

Произойдет значительная деминерализация (умягчение), свойство утолять жажду значительно понизится, поэтому после прогонки рекомендуют добавить щепотку соли.

Метод обратного осмоса

Обессоливание обратным осмосом или фильтрацией через мембраны из ацетата целлюлозы в быту применяется крайне редко, так как потребуется указанный материал.

Для осмоса потребуется герметичный бак и надежно отрегулированный насос. Другие примеси должны отсутствовать, необходима предварительная грубая и тонкая механическая фильтрация, иначе ячейки забьются.

Способ доступен, только если есть бытовая установка осмоса. Такие приборы часто используются для декальцинации, умягчения или для улучшения качества воды в быту.

Замораживание

Замораживание или вымораживание – крайне простой метод, но одновременно трудноосуществимый, затратный и не эффективный.

При заморозке льдом становится только H₂O, соль отделяется. После разморозки вода будет пресной, именно такую ее всегда получают из айсбергов.

Опреснение вымораживанием в домашней обстановке слабо результативно:

• малый объем морозилки;
• дорогое электричество;
• медленность двух этапов: заморозки, оттаивания.

Химический метод

Химическая очистка для быта практически не применяется. Даже если пользователь приобрел нужные реагенты серебра и бария (они просто добавляются, соли осаждаются), потребуется тщательная финишная фильтрация от них и от шлама.

Можно ли получить опресненную H2O в походных и экстремальных условиях?

На природе, в ситуациях выживания или во время туристических мероприятий возможны два способа: дистилляция, конденсация. Принцип – испарение при разнице температур и улавливание капелек воды.

Конденсация

Конденсация эффективна летом, когда тепло, жара.

Что потребуется:

• Любая емкость: часть пластиковой бутыли, консервная банка.
• Пленка, полиэтиленовый пакет, подойдут и широкие листья растений.

Процесс поэтапно:

1. Вырывают ямку на несколько сантиметров глубже емкости для сбора.
2. Дно обильно поливают соленой водой.
3. По центру ставят сосуд.
4. Яму накрывают, края пленки плотно прижимаются грунтом.
5. Прямо над емкостью помещают груз (землю, камень), что создает конус, наклонную плоскость.
6. Вода испаряется, соль остается в земле, капли оседают на пленке и скатываются в сосуд.

При средних размерах углубления (диаметр полметра – метр) на жаре потребуется 3 – 4 часа, чтобы собрать пол литра.

Вариант с алюминиевой баночкой:

1. В пластиковой бутылке обрезают дно, края заворачивают внутрь, чтобы по окружности образовался сегмент с углублением для сбора. Пластиковая крышечка завинчена.
2. В баночке обрезают верх, заполняют соленой водой, накрывают предыдущим элементом.
3. Ждут, на стенках появляется конденсат, стекает, аккумулируется в завернутом сегменте. За 3 – 4 часа получают 50 мл.

Дистилляция

Опреснение в походной обстановке дистилляцией, основывается на аналогичном принципе, как и для домашних условий.

Что потребуется:

• металлическая емкость: кастрюля (котелок) с крышкой, фляга большого размера;
• костер;
• трубка, шланг.

При отсутствии крышки используют лист металла, пленку, широкие листья растений, установленные под наклоном. Главное, чтобы поверхность была гладкой.

Процесс поэтапно:

1. На костер ставят сосуд с соленой водой, накрывают крышкой с проделанным отверстием и шлангом или его просто прижимают.
2. Другой конец – в сосуд для сбора.

Всегда желательно трубку для дистиллята, накрывать мокрой тканью или пропускать через промежуточную емкость с прохладной водой. Конденсация усилится в разы.

Полезное видео

Посмотреть наглядно процесс опреснения в экстремальных условиях можно в видео:

Заключение

Способы опреснения морской воды с подручными материалами в домашних и экстремальных условиях уместны при острой потребности, для самого жизненно необходимого – питья, промывки ран. Для добычи воды для города используют промышленные методы опреснения.

Пошаговая инструкция, как изготовить опреснитель морской воды своими руками

Морская вода не пригодна для употребления в пищу и длительного использования в быту. Для очищения воды от примесей солей применяют опреснители. Их используют в промышленных и бытовых целях.

Можно своими руками сделать опреснитель, не обладая при этом особенными инженерными познаниями. Инструкция в статье.

Плюсы и минусы домашнего устройства для опреснения

Собранный своими руками опреснитель имеет свои плюсы и минусы:

Плюсы	Минусы
Может спасти жизнь в экстремальных условиях.	На выходе можно получить относительно небольшое количество воды. Все зависит от объема используемых средств, но чаще всего этой воды хватит максимум для приготовления пищи, а для стирки — уже нет.
Просто изготовить и использовать. Собрать механизм можно из подручных средств.	Не очищает полностью.
Вымораживание снижает количество магния и кальция, что полезно для здоровья.	Большой выход жесткой воды. Самодельный опреснитель не очистит морскую воду от тяжелых изотопов кислорода и водорода.
Нет необходимости привлекать источники электроэнергии, а в случае использования природных нагревателей нет необходимости даже в плите.	Полученная вода имеет неприятный вкус.
Невозможно контролировать удаление полезных веществ.

Как сделать?

В основе любого самодельного опреснителя лежат 2 физических процесса: заморозка и дистилляция. Другие методы для создания опреснителя своими руками не доступны.

1. Замораживание. Кристаллическая решетка льда содержит исключительно молекулы воды. Это означает, что размороженная жидкость будет пресной. В зависимости от количества растворенных солей, а для каждого моря оно разное, температура замерзания тоже будет отличаться. Например, вода из Черного моря, характеризующаяся средней соленостью в 3,5%, замерзает при температуре -1,9 градуса.
2. Дистилляция. Это процесс перегонки воды путем ее выпаривания. Вода при этом проходит через 2 этапа. Сначала повышается температура с помощью нагревательного элемента в отдельной емкости. Затем перешедшая в состояние пара вода начинает подниматься, при этом соли и другие примеси будут оставаться в первичной емкости из-за своей тяжести. Пар попадает в охлаждающий элемент и конденсируется на его стенках. Остается только собрать конденсат. В результате остается дистиллят.

Каждый из способов можно реализовать различными путями, которые описаны ниже.

В экстремальных ситуациях

Опреснение в экстремальных условиях прямо связано с наличием тех или иных материалов и подручных средств. Под экстремальной ситуацией понимаются обстоятельства отсутствия специальных технических средств, таких, как плита или морозильник.

Вымораживание

Сбор пресной воды в кризисной обстановке возможен только при наличии природного льда, так как заморозить воду без морозильника не представляется возможным. Для этого понадобится только емкость для сбора воды.

Инструкция:

1. Очистить емкость. В данном случае подойдут ведро, таз, тарелка. Лучше использовать резервуар с широким горлышком или верхом, чтобы было удобнее заполнять его льдом.
2. Поместить в емкость лед и по возможности оставить ее в теплом месте, где температура воздуха выше 0.
3. Подождать перехода воды из твердого состояния в жидкое. Талую воду можно употреблять.

Дистилляция

Метод дистилляции предполагает наличие источника тепла, поэтому в диких условиях можно использовать костер или солнечный свет.

С помощью костра

Если опреснитель будет работать с помощью открытого огня, то такой способ имеет преимущество в скорости, и возможности опреснить сразу большое количество воды.

Для реакции понадобится:

• спички;
• металлическая емкость с крышкой;
• трубка для перегонки — подойдет трубка из нержавейки или силикона;
• сосуд для сбора дистиллята.

Инструкция по сбору опреснителя:

1. Присоединить трубку к емкости. Важно: чем меньше отверстий в конструкции, тем быстрее пойдет процесс. В идеале крышка должна плотно закрывать резервуар, а трубка должна быть подсоединена сбоку в верхней части. Но если такой емкости нет, трубка просто придавливается крышкой.
2. Другой конец трубки приспосабливается в сосуд для сбора. Важно: сосуд для сбора должен находиться ниже, чем основная часть трубки, так конденсат гарантированно будет в нем копиться.
3. Для ускорения охлаждения пара в трубке ее поливают холодной водой или просто прикрывают смоченной тряпкой.

Для использования устройства нужно поместить емкость с соленой водой над огнем. Трубку и стакан для сбора по возможности отдалить от пламени.

С помощью солнечных лучей

Когда развести костер нельзя, применяют более примитивный метод.

Понадобится:

• кусок полиэтилена или другого материала, не пропускающего воду;
• резервуар для сбора с широким верхом;
• небольшой груз.

Как соорудить опреснитель:

1. Вырыть яму в земле. Она должна быть по диаметру чуть меньше, чем имеющийся кусок полиэтилена.
2. Дно ямы обильно смочить любой имеющейся водой.
3. Поставить сборник в центр ямы.
4. Накрыть яму полиэтиленом и закрепить его края.
5. На полиэтилен, прямо над сосудом, положить грузик.

Под воздействием тепла вода начнет испаряться с земли под пленкой и конденсироваться на ней. Груз поможет собрать конденсат точно в сборник.

С помощью бутылок

Дистилляцию можно устроить еще одним способом. Он также подойдет для опреснения морской воды в домашних условиях.

Понадобится:

• пластиковые или стеклянные бутылки — 2 штуки, процесс пойдет быстрее, если под соленую воду найти бутылку из темного материала — так она привлечет большее количество солнечных лучей;
• скотч или другой изоляционный материал.

Как пользоваться:

1. Для сборки устройства нужно выполнить всего один шаг: соединить горлышки бутылок с помощью изоленты.
2. До соединения поместить в темную бутылку соленую воду, примерно на третью часть объема.
3. Соединить горлышки скотчем.
4. Поместить конструкцию под солнечные лучи. Темная бутылка должна располагаться ниже, чтобы обеспечить проход пара во вторую бутылку, но не вертикально.

Отсоединять емкости для доступа к пресной воде следует осторожно, чтобы жидкости не перемешались.

В домашних условиях

В домах средств для создания опреснителя больше, поэтому в домашних условиях процесс пойдет быстрее, а результат будет лучше.

Дистиллирование

Повысить температуру морской воды для ее испарения можно с помощью плиты, батареи и солнечных лучей.

С использованием плиты

Принцип очень похож на метод с применением костра.

Понадобится:

• плита;
• емкость с крышкой и отверстием для трубки — отлично подойдет чайник, к носику которого не сложно примотать скотчем трубку;
• трубка;
• сборник.

Как собрать опреснитель:

1. Присоединить к емкости для морской воды трубку.
2. Избавиться от щелей или продувов в конструкции.
3. Под другой конец трубки установить сборник.
4. Расположить трубку под наклоном так, чтобы высшая ее точка была со стороны сосуда для соленой воды, а низшая точка — в сборнике.

Для использования домашнего опреснителя необходимо поставить сосуд с соленой водой на конфорку и зажечь ее. Нагревая воду, можно добиться ее испарения.

За процессом нужно периодически следить, чтобы исключить пожар, расплавление трубки или вылет ее из сборника.

Замораживание

Для опреснения воды вымораживанием потребуется:

• емкость — широкий верх обеспечит более обширную поверхность замерзания;
• морозильная камера;
• сборник, в котором лед будет таять.

Инструкция:

1. Собрать морскую воду в емкость.
2. Поместить ее в морозильную камеру.
3. По мере образования на поверхности воды кромки льда, собирать его в сборник.
4. Ждать оттаивания.

Видео по теме статьи

Как опреснить морскую воду в походных условиях, подскажет видео:

Заключение

Опреснить воду без использования специальных технических средств возможно. Как в домашних, так и в экстремальных условиях, принцип работы опреснителя строится на базовых физических процессах.

Нужно запомнить лишь 2 правила:

1. Талая вода не содержит солей.
2. Водяной пар также не содержит солей.

Используя смекалку, можно соорудить опреснитель, который будет работать с помощью заморозки или нагрева.

Вывести на чистую воду: как работает система опреснения

Ни для кого не секрет, что на нашей планете больше воды, чем суши – свыше двух третей поверхности Земли покрыто водой. Но, пожалуй, для многих станет неожиданным тот факт, что менее трех процентов этого огромного количества воды является пресной. В некоторых засушливых регионах планеты приходится в буквальном смысле бороться за каждый литр воды. Сегодня в таких странах все чаще применяют промышленное опреснение. Для этого существуют различные современные методы, один из самых распространенных – обратный осмос. Именно так устроена новейшая система опреснения морских и океанических вод холдинга «Швабе». Рассказываем, как вода из соленой превращается в пресную.

Пресная вода: как капля в море

По подсчетам ученых, на Земле примерно 1,5 зетталитров воды. При этом запасы пресной воды составляют лишь 2,5% от этого объема. Более наглядно это можно изобразить так: если вся вода на нашей планете поместится в литровую банку, то только две столовые ложки воды из этой банки будут пресными. Из этого мизерного количества большая часть превратится в грунтовые воды, примерно четверть – в лед, а около двух капель станут пресной водой в реках и озерах. И вот это малое количество пресной воды нужно разделить на 8 млрд человек. Вместе с осознанием данного факта приходит понимание того, насколько важно подойти со всей ответственностью к использованию такого драгоценного ресурса.

Во многих развитых странах уже давно воспитывается культура экономии воды. Тем не менее сегодня в среднем каждый человек расходует около 100 литров ежедневно, а в некоторых странах, как, например, США, этот показатель достигает 500 литров. Конечно, речь идет не только о двух литрах воды в день для питья и воды для личной гигиены, большая часть потребления пресной воды приходится на производство продуктов питания. Кроме того, здесь учитываются и расходы на орошение. Сейчас все чаще растения не просто беспечно поливаются водой из шланга, постепенно внедряется система капельного орошения, когда точное количество воды подается для полива каждого саженца по отдельности.

Пока человечество переосмысливает подходы к использованию водных ресурсов, ситуацию с нехваткой чистой пресной воды осложняют и факторы, не зависящие от нас. В их числе и климатические изменения, повышение общей температуры Земли, а также различные природные катаклизмы. Осознавая все риски для источников пресной воды, человечество продолжает активную работу по поиску новых и более совершенных способов производства пресной воды.

Из соленой в пресную: от Аристотеля до наших дней

Уже сегодня для многих стран опреснение воды стало стратегической государственной программой, например для Израиля или ОАЭ. Ученые постоянно работают над совершенствованием способов, как сделать морскую воду пригодной для потребления.

На первый взгляд, эта задача не кажется сложной – всего лишь удалить 35 граммов соли из литра воды. Именно столько соли содержится в литре морской воды, а для питьевой эта величина не должна превышать одного грамма. Над этим задумывался еще Аристотель, пытаясь изобрести особые фильтры. В своих наблюдениях древнегреческий философ отмечал, что соленая морская вода, проходя через стенки воскового сосуда, опресняется. По сути, это были первые опыты с применением технологии обратного осмоса – этот метод найдет свое применение спустя более 2 тысяч лет, в середине XX века.

Кроме обратного осмоса, было придумано и множество других способов получить из морской воды опресненную, и даже в домашних условиях. Самый распространенный способ, который сегодня применяется не только путешественниками в экстремальных условиях, но и в промышленном опреснении, – дистилляция.

Опыт по дистилляции воды можно провести и в домашних условиях. Для этого достаточно разместить лист прозрачного пластика на чаше с соленой водой. Если поставить такую конструкцию под солнечные лучи, вода будет медленно испаряться. Образовавшийся в итоге конденсат на нижней стороне пластикового листа – это и есть пресная вода. Промышленные дистилляционные установки повторяют данный процесс в крупном масштабе, работая на электричестве, – дистилляция достаточно энергозатратна.

Сегодня применяется и множество других способов опреснения. Например, ионный обмен. Воду пропускают через фильтры из ионообменных смол – таким образом можно заменить ионы. К примеру, ионы натрия – на ионы водорода, а ионы хлора – на гидроксид-ионы. В итоге вместо NaCl (хлорид натрия, то есть та самая соль в морской воде) получается H₂O. Это и есть опреснение. По такому принципу работают некоторые бытовые фильтры водопроводной воды. Недостаток данного метода – в его стоимости. Ионообменные системы – достаточно затратны, поэтому для опреснения морской воды их практически не используют.

На сегодняшний день один из самых современных методов опреснения, который нашел применение и в крупных опреснительных установках, и на обычной кухне, основан на явлении обратного осмоса.

Обратный осмос: как это работает

Перед тем как разобраться, что такое обратный осмос, нужно понять явление обычного осмоса. Прямой осмос – это баромембранный массообменный процесс. Простыми словами его можно описать следующим образом: молекулы растворителя под осмотическим давлением через мембрану переходят на сторону раствора и разбавляют его. Раствор увеличивается, в свою очередь, под ростом гидростатического давления. Процесс прекращается, когда статическое и осмотическое давления приходят в равновесие. Таким образом для этого процесса нужны раствор, растворитель, а также барьер – полупроницаемая мембрана.

Кстати, именно прямой осмос лежит в основе обменных процессов всех живых организмов на клеточном уровне – так «работают» водно-солевой обмен, получение питательных веществ, вывод продуктов жизнедеятельности. В природе роль полупроницаемой перегородки играет стенка клетки. По иронии именно из-за осмоса и нельзя пить морскую воду. Когда соленая вода попадает в пищеварительный тракт, осмос вытягивает воду из клеток, в итоге наступают обезвоживание и смерть.

Однако процесс осмоса – обратимый. Если солевой раствор будет находиться под высоким давлением, молекулы воды станут проходить через мембрану в обратном направлении – в сторону емкости с чистой водой. Таким образом, полупроницаемая мембрана действует как очень тонкий фильтр: чистая вода проходит, а в контейнере остается меньшее количество более концентрированного солевого раствора.

Именно такой принцип лежит в основе работы новой установки МО-140-М от холдинга «Швабе». Разработана она для опреснения воды с высокими концентрациями соли (до 59 г/л) и окисляемыми примесями, например нефтепродуктами и взвесями. В ходе очистки также устраняются бактерии, вирусы, запах, привкус, мутность, минимизируется количество железа и марганца.

Так что система на основе обратного осмоса не только поможет получить питьевую воду из морской воды, но и особо чистую воду для медицины, промышленности и других нужд. Обратный осмос считается более экономически выгодной альтернативой промышленной дистилляции, однако стоимость строительства одного такого крупного водоочистительного сооружения может достигать миллионов долларов. Эти установки все еще могут быть непосильны для некоторых регионов, где присутствует дефицит питьевой воды.

В таких случаях на помощь могут прийти более компактные варианты, такие как новая система от «Швабе». К тому же она существенно дешевле существующих аналогов – если брать минимальную рыночную цену на подобное оборудование, экономия составит почти 25%. Эта техника точно будет востребована в Крыму и в других южных регионах России, которые периодически сталкиваются с проблемами обмеления водохранилищ из-за сильной засухи и, как следствие, ограничением водоснабжения.

Разработке пророчат и хороший экспортный потенциал. Функционал установки позволяет применять ее для опреснения воды практически любого моря. Потенциальными экспортными рынками сбыта могут стать Южная Африка, страны Персидского залива – там потребность в подобном оборудовании действительно высока.

События, связанные с этим

«Интерполитех»: зона особой безопасности

Вологодский оптико-механический завод: с прицелом на будущее