Dessalement de l'eau : méthodes et paramètres

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Les scientifiques pensent que l'humanité est arrivée à une période où les conflits éclateront autour de l'eau douce. Il n'y a qu'une seule façon de résoudre ce problème - trouver la meilleure méthode de dessalement de l'eau.

Qu'est-ce que le dessalement de l'eau

Tout liquide dans sa composition contient une certaine proportion de sels, de micro-organismes, de minéraux. La purification de l'eau naturelle ou du robinet en élimine les substances nocives. Mais parfois, il contient une grande quantité de sels, ce qui le rend impropre à la consommation.

La déminéralisation de l'eau est une diminution de la concentration des sels qui y sont dissous. La procédure peut être totale, lorsque le liquide est dépourvu de toute teneur en sel, ou partielle, lorsqu'une quantité donnée de sel y reste.

Méthodes

Le dessalement complet s'effectue de la manière suivante:

• Distillation, méthode thermique.
• Méthode d'échange d'ions.
• Méthode d'électrodialyse.
• Osmose inverse à membrane.

L'élimination partielle du sel est obtenue en utilisant les méthodes suivantes:

• Citron vert.
• Adoucissement de la barytine.
• H-cationisation.
• Congélation.

Méthodes de dessalementl'eau nécessite à la fois des coûts financiers et énergétiques. Le choix de la méthode de traitement dépend du degré de salinité du liquide initial, de la productivité de l'installation, des coûts des composants du procédé (chaleur, électricité, réactifs). Chacune des méthodes a ses propres avantages, inconvénients et se produit avec l'aide de moyens techniques.

Dessalement partiel

Privée de toutes impuretés, l'eau est utilisée dans de nombreux processus industriels et est nécessaire à la consommation interne d'un nombre très limité de personnes. Les besoins domestiques nécessitent une déminéralisation de l'eau dans une certaine mesure. Le plus souvent, l'adoucissement du liquide se produit par cationisation.

Dans le processus, les sels durs sont remplacés par des cations hydrogène, qui, à leur tour, réagissent pour détruire les ions bicarbonate. Les produits forment un composé qui est excrété sous forme de gaz. Le degré de purification est estimé par la quantité de carbonate de calcium éliminée.

Distillation d'eau

Le dessalement de l'eau par distillation est la méthode la plus ancienne et la plus courante aujourd'hui. L'avantage est sa disponibilité universelle et l'inconvénient est le coût élevé du processus. Les distillateurs sont utilisés pour obtenir une eau sans impuretés. Il existe plusieurs types d'évaporateurs, dont la différence réside dans la conception, le type d'énergie utilisée. Les plus courants sont les appareils à vapeur et électriques, qui coûtent cher et consomment beaucoup d'énergie.

L'appareil est une chaudière (ou plusieurs chaudières)basse pression, où le liquide se transforme en vapeur et sépare le concentré de sel. Pour que l'eau reçoive une purification maximale, la température d'ébullition lente est atteinte dans l'appareil. Dans ce mode, les impuretés lourdes ne pénètrent pas dans le distillat de condensation. Une option pour réduire le coût est d'augmenter le nombre d'étages, mais cette installation nécessite un investissement initial important.

L'équipement de distillation, en plus de consommer beaucoup d'énergie, a un coût impressionnant de toutes les pièces. Des tuyaux coûteux, des raccords, des échangeurs de chaleur, des évaporateurs en quartz ou en platine peuvent fournir un haut degré de pureté. Les autres matériaux ne conviennent pas.

Méthode électrochimique

L'essence de la méthode est de faire passer l'eau à travers un champ électrique, tandis que les ions de sel sont transférés - les cations sont distribués vers la cathode et les anions - vers l'anode. Le système comporte trois compartiments, qui sont formés à l'aide de diaphragmes cathodiques et anodiques. Le compartiment du milieu contient de l'eau préparée pour le dessalement.

Un courant électrique constant traverse le flux, à l'aide duquel les sels sont triés dans les diaphragmes de cathode et d'anode. La méthode est très coûteuse en termes de coûts d'équipement et de coûts d'électricité, et n'a donc pas été largement utilisée.

Échange d'ions

La méthode la plus fiable pour réaliser le dessalement de l'eau est la méthode d'échange d'ions. Précipitation des impuretés de cette façonvous permet d'obtenir un liquide plus propre en peu de temps, ce qui est important pour le dessalement industriel. La méthode est la plus rentable et donne le meilleur résultat de nettoyage.

La méthode est basée sur l'élimination des cations et des anions des sels du liquide; à la suite de la purification, différents degrés de déminéralisation peuvent être atteints, jusqu'à l'élimination complète des agents salins. Le dessalement de l'eau par échange d'ions se produit avec la participation d'échangeurs d'ions, qui sont des polymères insolubles dans l'eau contenant un ion mobile. Dans les conditions créées, le polymère préparé entre dans une réaction d'échange avec des ions sels de même signe. Les échangeurs d'ions placés dans un milieu aqueux gonflent, augmentant de 1,5 à 2 fois leur taille.

Au fil du temps, les échangeurs d'ions collectent les sels dissous dans l'eau et deviennent plus denses. Les échangeurs d'ions saturés sont régénérés, après quoi ils sont nettoyés. Les produits obtenus à partir d'échangeurs d'ions saturés sont appelés "éluats", ils comprennent des solutions de sels et d'alcalis. Certains d'entre eux sont des substances précieuses, ils sont donc éliminés en tant que composants précieux.

Osmose inverse

Les progrès techniques et le début d'une pénurie d'eau douce donnent naissance à de nouvelles technologies de dessalement et de dessalement. La méthode de traitement par osmose inverse devient une méthode populaire dont la fiabilité est garantie par le développement des technologies membranaires. L'intérêt industriel est causé par des coûts énergétiques relativement bas. La plupart des dispositifs de ce principe sont utilisés pour le post-traitement de l'eau de rivière, où leur efficacité a été maintes fois prouvée.

PourPour un usage domestique, les usines de dessalement d'eau basées sur le principe de l'osmose inverse conviennent tant en termes de consommation d'énergie qu'en termes de qualité du produit obtenu. Le principe de l'osmose inverse repose sur le passage de l'eau sous pression à travers une membrane imperméable aux sels dissous et autres impuretés. Le processus de dessalement de l'eau est assuré par des membranes synthétiques semi-perméables qui ne peuvent pas retenir certains gaz dissous dans l'eau (chlore, dioxyde de carbone, etc.).

La méthode d'osmose inverse purifie l'eau de toutes les impuretés, une déminéralisation complète se produit, ce qui est nocif pour le corps humain. Dans la plupart des cas, le profane doit choisir entre l'eau du robinet ou traitée avec une sorte de filtre. Le moindre mal est l'eau, dépourvue de tout ingrédient naturel.

Aujourd'hui, dans certains pays, il existe déjà des usines de production d'eau potable, où la méthode d'osmose inverse est utilisée pour le dessalement, et les gaz dissous en sont retirés comme post-traitement supplémentaire. Afin de lui donner un état normal proche du naturel, les entreprises ajoutent les sels nécessaires à une concentration vérifiée à l'eau purifiée.

Avantages et inconvénients des méthodes de base

Chacune des méthodes de dessalement de l'eau a des qualités à la fois positives et négatives. Après les avoir examinés en détail, vous pouvez comprendre lequel privilégier:

• L'échange d'ions aide à obtenir l'eau la plus pure, le système est fiable et ne réagit pas au degré de minéralisationsource liquide, nécessite peu de frais d'équipement. Le processus de dessalement se déroule avec une perte minimale de consommation d'eau. Les inconvénients de la méthode comprennent la pollution rapide de l'environnement par des produits chimiques nocifs, le coût élevé des réactifs eux-mêmes, le système devient rapidement contaminé et nécessite un remplacement fréquent des filtres. L'élimination des déchets et des pièces de filtre est difficile.
• Distillation. Les usines de dessalement d'eau basées sur la méthode thermique sont utilisées sans l'utilisation de produits chimiques, démontrent la bonne qualité du liquide résultant et la chaleur générée pendant le fonctionnement peut être utilisée pour d'autres besoins. Une caractéristique distinctive de cette méthode est la capacité d'éliminer les gaz dissous dans l'eau. Les inconvénients de la méthode incluent: les coûts énergétiques élevés, la nécessité d'un traitement de l'eau, le coût d'entretien de l'installation (nettoyage de toutes les pièces), le coût élevé des équipements.
• Les installations membranaires se distinguent par la simplicité de l'état initial de l'eau, le processus ne nécessite pas de réactifs chimiques et sont faciles à entretenir. Les qualités négatives sont: la préparation de l'eau pour le processus de traitement, une grande quantité d'eau pour assurer le fonctionnement de l'appareil, une consommation d'énergie élevée, ce qui affecte le coût du produit final.

Dessaler à la maison

La filtration de l'eau est le moyen de post-traitement le plus abordable. Il existe deux façons courantes de bien dessaler le liquide de mer à la maison:

• Placez un récipient d'eau dans le congélateur et laissez-le jusqu'à ce qu'il soit complètement gelé. Sel avec une partiele liquide ne gèlera pas, la glace doit être fondue et peut être utilisée immédiatement. Pour une purification supplémentaire, il vaut la peine de faire passer l'eau de fonte à travers n'importe quel filtre domestique. La méthode est appelée distillation à froid.
• Évaporation. Ils prennent deux récipients de tailles différentes, versent de l'eau de mer / salée dans le plus grand, laissent le plus petit vide et le placent dans un grand bol. Toute la structure peut être posée sur le poêle pour le chauffage ou laissée au soleil, après avoir fermé le couvercle. Il est nécessaire d'obtenir une ébullition lente de l'eau salée. Les vapeurs dépourvues de sel se concentreront dans le récipient vide. Le processus d'évaporation au soleil se déroulera beaucoup plus lentement. Avec cette méthode, un volume d'eau potable assez faible est obtenu.

Le dessalement et le dessalement de l'eau par des méthodes artisanales est possible, mais inefficace. La meilleure option serait d'acheter une unité de nettoyage domestique.

Installations domestiques

Pour les besoins domestiques, les systèmes de post-traitement de l'eau sont le plus souvent nécessaires. La filtration de l'eau peut être effectuée de plusieurs manières:

• Le plus simple et le plus abordable est une cruche avec des filtres remplaçables.
• Buse avec filtre sur le robinet.
• Filtres à eau de bureau.
• Systèmes embarqués qui purifient les liquides en fonction de l'emplacement (uniquement dans la cuisine, à l'entrée de l'alimentation en eau de la maison, filtres à plusieurs étages pour purifier l'eau d'un puits artésien, etc.).

Aucun des systèmes domestiques ne peut éliminer complètement les sels du liquide, mais ils peuvent adoucir l'eau dure. Dans cecas, il faut savoir de quels éléments il est saturé pour choisir un système, des cartouches d'eau, des filtres ou des réactifs. Le processus de dessalement nécessite de grandes unités, une grande surface d'installation, d'importants investissements financiers et la disponibilité de la maintenance du système, qui n'est pas disponible pour un large éventail de consommateurs.

Types de nettoyage domestique

Aujourd'hui, les types de traitement d'eau suivants sont largement utilisés:

• Filtration au charbon. L'appareil est un récipient rempli de charbon de bois, activé ou de charbon. L'eau passant à travers un tel filtre est purifiée du chlore, des éléments huileux, des pesticides, des micro-organismes, des bactéries, etc. Le filtre est abordable, durable et facile à utiliser.
• Nettoyage fin. Ce type de filtres est divisé en deux types - à fonction unique et multifonction. Tout choix nécessite un entretien - changement constant des cartouches d'eau, remplacement des raccords, etc.
• Nettoyage grossier. Éliminer les grosses particules de saleté (sable, rouille, sédiments, etc.).
• Nettoyage en profondeur. Ce type de filtre comprend les systèmes d'osmose inverse, les filtres à plusieurs étages, etc.

Dans la plupart des régions de Russie, seule une purification supplémentaire de l'eau est nécessaire, car il y a suffisamment de ressources en eau dans le pays. La seule région où il peut y avoir pénurie d'eau douce est la Crimée, qui peut nécessiter des installations industrielles pour le dessalement de l'eau de mer. Tous les appareils pour la réalisation de processus ont un brevet. Le dessalement et le dessalement de l'eau doivent être effectués en utilisant des méthodes scientifiquement fondées avec des tests obligatoires des résultats dans des conditions de laboratoire.