Desaladora de agua: métodos y escenarios

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Los científicos creen que la humanidad ha llegado a un período en el que estallarán conflictos por el agua dulce. Solo hay una forma de resolver este problema: encontrar el mejor método para desalinizar el agua.

¿Qué es la desalinización del agua?

Cualquier líquido en su composición tiene cierta proporción de sales, microorganismos, minerales. La purificación del agua natural o del grifo elimina las sustancias nocivas de la misma. Pero a veces contiene una gran cantidad de sales, lo que la hace no apta para el consumo.

La desmineralización del agua es una disminución de la concentración de sales disueltas en ella. El procedimiento puede ser total, cuando se priva al líquido de todo contenido de sal, o parcial, cuando queda en él una determinada cantidad de sal.

Métodos

La desalación completa se realiza de las siguientes formas:

• Destilación, método térmico.
• Método de intercambio de iones.
• Método de electrodiálisis.
• Ósmosis inversa de membrana.

La eliminación parcial de la sal se logra mediante los siguientes métodos:

• Lima.
• Ablandamiento de barita.
• H-cationización.
• Congelación.

Métodos de desalinizaciónel agua requiere costos financieros y energéticos. La elección del método de tratamiento depende del grado de contenido de sal en el líquido inicial, la productividad de la instalación, los costos de los componentes del proceso (calor, electricidad, reactivos). Cada uno de los métodos tiene sus propias ventajas, desventajas y ocurre con la ayuda de medios técnicos.

Desaladora parcial

Privada de todas las impurezas, el agua se utiliza en muchos procesos industriales y es necesaria para el consumo interno de un número muy limitado de personas. Las necesidades domésticas requieren la desmineralización del agua hasta cierto punto. Muy a menudo, el ablandamiento del líquido se produce por cationización.

En el proceso, las sales duras se reemplazan por cationes de hidrógeno que, a su vez, reaccionan para destruir los iones de bicarbonato. Los productos forman un compuesto que se excreta como gas. El grado de purificación se estima por la cantidad de carbonato de calcio eliminado.

Destilación de agua

La desalinización del agua mediante el método de destilación es el método más antiguo y común en la actualidad. La ventaja es su disponibilidad universal, y la desventaja es el alto costo del proceso. Los destiladores se utilizan para obtener agua sin impurezas. Son varios tipos de evaporadores, la diferencia entre ellos radica en el diseño, el tipo de energía utilizada. Los más comunes son los dispositivos de vapor y eléctricos, que son caros y consumen mucha energía.

El aparato es una caldera (o varias calderas)baja presión, donde el líquido se convierte en vapor y separa el concentrado de sal. Para que el agua reciba la máxima purificación, en el aparato se alcanza la temperatura de ebullición lenta. En este modo, las impurezas pesadas no ingresan al destilado de condensación. Una opción para reducir el coste es aumentar el número de etapas, pero esta instalación supone una gran inversión inicial.

Los equipos de destilación, además de consumir mucha energía, tienen un costo impresionante de todas las partes. Las costosas tuberías, accesorios, intercambiadores de calor, evaporadores hechos de cuarzo o platino pueden proporcionar un alto grado de pureza. Otros materiales no son adecuados.

Método electroquímico

La esencia del método es hacer pasar agua a través de un campo eléctrico, mientras se transfieren iones de sal (los cationes se distribuyen hacia el cátodo y los aniones) hacia el ánodo. El sistema tiene tres compartimentos, que se forman utilizando diafragmas de cátodo y ánodo. El compartimento central contiene agua preparada para la desalinización.

Una corriente eléctrica constante pasa a través de la corriente, con la ayuda de la cual las sales se clasifican en los diafragmas de cátodo y ánodo. El método es muy costoso en términos de costos de equipo y costos de electricidad y, por lo tanto, no ha sido ampliamente utilizado.

Intercambio de iones

La forma más confiable de lograr la desalinización del agua es el método de intercambio iónico. Precipitación de impurezas de esta manera.le permite obtener un líquido más limpio en poco tiempo, lo cual es importante para la desalinización industrial. El método es el más rentable y ofrece el mejor resultado de limpieza.

El método se basa en la eliminación de los cationes y aniones de las sales del líquido; como resultado de la purificación, se pueden lograr varios grados de desmineralización, hasta la eliminación completa de los agentes salinos. La desalinización del agua por intercambio iónico ocurre con la participación de intercambiadores de iones, que son polímeros insolubles en agua que contienen un ion móvil. En las condiciones creadas, el polímero preparado entra en una reacción de intercambio con iones de sal del mismo signo. Los intercambiadores de iones colocados en un medio acuoso se hinchan y aumentan de tamaño entre 1,5 y 2 veces.

A medida que pasa el tiempo, los intercambiadores de iones recogen las sales disueltas en el agua y se vuelven más densos. Los intercambiadores de iones saturados se regeneran y luego se limpian. Los productos obtenidos de intercambiadores de iones saturados se denominan "eluidos", incluyen soluciones de sales y álcalis. Algunos de ellos son sustancias valiosas, por lo que se desechan como componentes valiosos.

Ósmosis inversa

El progreso técnico y el comienzo de la escasez de agua dulce dan lugar a nuevas tecnologías para la desalinización y desalinización. El método de tratamiento de ósmosis inversa se está convirtiendo en un método popular, cuya confiabilidad está garantizada por el desarrollo de tecnologías de membrana. El interés industrial es causado por costos de energía relativamente bajos. La mayoría de los dispositivos de este principio se utilizan para el post-tratamiento del agua de los ríos, donde su eficacia ha sido repetidamente probada.

ParaPara uso doméstico, las plantas desaladoras de agua basadas en el principio de ósmosis inversa son adecuadas tanto por el consumo energético como por la calidad del producto obtenido. El principio de la ósmosis inversa se basa en el paso de agua a presión a través de una membrana impermeable a las sales disueltas y otras impurezas. El proceso de desalinización del agua se realiza mediante membranas sintéticas semipermeables que no pueden retener algunos gases disueltos en el agua (cloro, dióxido de carbono, etc.).

El método de ósmosis inversa purifica el agua de todas las impurezas, se produce una desmineralización completa, que es perjudicial para el cuerpo humano. En la mayoría de los casos, el profano tiene que elegir entre agua del grifo o tratada con algún tipo de filtro. El mal menor es el agua, desprovista de todos los ingredientes naturales.

Hoy en día, en algunos países ya existen plantas para la producción de agua potable, donde se utiliza el método de ósmosis inversa para la desalinización, y de ella se extraen los gases disueltos como un post-tratamiento adicional. Para darle un estado normal cercano al natural, las empresas agregan las sales necesarias en una concentración verificada al agua purificada.

Pros y contras de los métodos básicos

Cada uno de los métodos de desalinización del agua tiene cualidades tanto positivas como negativas. Habiéndolos considerado en detalle, puede comprender a cuál dar preferencia:

• El intercambio de iones ayuda a obtener el agua más pura, el sistema es confiable y no reacciona al grado de mineralizaciónfuente líquida, requiere pocos costos de equipo. El proceso de desalinización se lleva a cabo con una mínima pérdida de consumo de agua. Las desventajas del método incluyen la rápida contaminación ambiental con productos químicos nocivos, el alto costo de los reactivos en sí, el sistema se contamina rápidamente y requiere el reemplazo frecuente de filtros. La eliminación de residuos y piezas del filtro es difícil.
• Destilación. Las plantas desaladoras de agua basadas en el método térmico se utilizan sin el uso de productos químicos, demuestran la buena calidad del líquido resultante y el calor generado durante la operación puede ser utilizado para otras necesidades. Una característica distintiva de este método es la capacidad de eliminar gases disueltos en agua. Las desventajas del método incluyen: altos costos de energía, la necesidad de tratamiento de agua, el costo de mantenimiento de la instalación (limpieza de todas las partes), el alto costo del equipo.
• Las instalaciones de membrana se distinguen por la sencillez del estado inicial del agua, el proceso no requiere reactivos químicos y es fácil de mantener. Las cualidades negativas son: preparación de agua para el proceso de tratamiento, gran cantidad de agua para garantizar el funcionamiento del aparato, alto consumo de energía, lo que afecta el costo del producto final.

Desalado en casa

La filtración de agua es la forma más económica de postratamiento. Hay dos formas comunes de desalar líquido de pozo o mar en casa:

• Colocar un recipiente con agua en el congelador y dejar hasta que se congele por completo. sal con parteel líquido no se congelará, el hielo debe derretirse y puede usarse inmediatamente. Para una purificación adicional, vale la pena pasar agua derretida a través de cualquier filtro doméstico. El método se llama destilación en frío.
• Evaporación. Toman dos recipientes de diferentes tamaños, vierten agua de mar/salada en el más grande, dejan el más pequeño vacío y lo colocan en un tazón grande. Toda la estructura se puede poner en la estufa para calentar o dejar al sol, después de cerrar la tapa. Es necesario lograr una ebullición lenta del agua salada. Los vapores sin sal se concentrarán en el recipiente vacío. El proceso de evaporación en el sol procederá mucho más lentamente. Con este método se obtiene un volumen bastante pequeño de agua potable.

La desalinización y desalinización del agua por métodos artesanales es posible, pero ineficaz. La mejor opción sería comprar una unidad de limpieza doméstica.

Instalaciones domésticas

Para las necesidades domésticas, los sistemas de tratamiento posterior del agua son los más necesarios. La filtración del agua se puede realizar de varias formas:

• Lo más fácil y asequible es una jarra con filtros reemplazables.
• Boquilla con filtro en el grifo.
• Filtros de agua de escritorio.
• Sistemas empotrados que depuran líquidos según la ubicación (solo en la cocina, en la entrada del suministro de agua a la casa, filtros multietapa para depurar agua de pozo artesiano, etc.).

Ninguno de los sistemas domésticos puede eliminar por completo las sales del líquido, pero sí pueden ablandar el agua dura. En esocaso, necesita saber con qué elementos está saturado para seleccionar un sistema, cartuchos de agua, filtros o reactivos. El proceso de desalinización requiere grandes unidades, una gran área de instalación, grandes inversiones financieras y la disponibilidad de mantenimiento del sistema, que no está disponible para una amplia gama de consumidores.

Tipos de limpieza del hogar

Hoy en día, los siguientes tipos de tratamiento de agua son ampliamente utilizados:

• Filtración de carbón. El dispositivo es un recipiente lleno de carbón vegetal, activado o carbón. El agua que pasa a través de dicho filtro se purifica de cloro, elementos aceitosos, pesticidas, microorganismos, bacterias, etc. El filtro es económico, duradero y fácil de usar.
• Limpieza fina. Este tipo de filtros se divide en dos tipos: de función única y multifunción. Cualquier elección requiere mantenimiento: cambiar constantemente los cartuchos de agua, reemplazar los accesorios, etc.
• Limpieza en bruto. Elimina las partículas grandes de suciedad (arena, óxido, sedimentos, etc.).
• Limpieza profunda. Este tipo de filtro incluye sistemas de ósmosis inversa, filtros multietapas, etc.

En la mayoría de las regiones de Rusia, solo se requiere una purificación de agua adicional, ya que hay suficientes recursos hídricos en el país. La única región donde puede haber escasez de agua dulce es Crimea, que puede requerir instalaciones industriales para la desalinización del agua de mar. Todos los dispositivos para llevar a cabo los procesos tienen una patente. La desalinización y la desalinización del agua deben llevarse a cabo utilizando métodos con base científica con pruebas obligatorias de los resultados en condiciones de laboratorio.