Как очистить воду от солей: Как очистить воду от соли

Как очистить воду от соли

Количество солей – солесодержание – входит в число основных показателей, определяющих качество воды, применяемой для приготовления еды, питья, полива, технических нужд. Соли состоят из металлов, гидроксилов, кислотных остатков. В небольшом количестве их присутствие – минерализация воды – улучшает её вкусовой и химический состав. В избыточном сильно ухудшает, приносит большой вред здоровью человека и природе – почвам, водоемам, флоре, фауне. В водном растворе должны присутствовать соли в количестве, предписанном стандартами. Процесс очистка воды с солью до нормально допустимого состояния называется обессоливанием (деминерализацией).

Какие соли в воде нужно очистить

К солям относятся соединения металлов с разными химическими веществами.

В зависимости от состава они делятся на несколько групп.

Соли могут быть простыми, двойными, смешанными, кристаллогидратными. От их состава зависит степень очистки, способы деминерализация, выбор оборудования для очистки воды от солей.

Вся вода на планете имеет различный солевой состав. Особенно много соединений в артезианской добыче. Чем глубже залегают водоносные слои, тем они более соленасыщены – присутствие примесей колеблется в диапазоне 1000–10 000 мг/л. Среди них почти всегда есть сульфаты, хлориды, сульфиды, фосфаты, карбонаты. Поэтому перед употреблением необходимо очистить воду от солей.

Что будет, если много соли в воде

Что будет, если не удалить соли из воды и использовать жидкость с различными солями?

Избыточное солесодержание в водных растворах ощутимо сказывается на людском здоровье, работоспособности, на безремонтном и общем сроке службы оборудования, инженерных гидротехнических сетей. Именно поэтому разработаны установки для очистки воды от солей.

Как вода с повышенным содержанием солей влияет на организм

Кратковременное употребление напитков с высоким содержанием солей в воде безопасно, но может вызвать дискомфорт – рези и боль в желудке, упадок сил. Так организм старается вывести избытки кальция, калия, магния. Если много соли в воде, то все органы начинают работать в повышенном режиме – возрастает нагрузка на сердце, почки, печень, нужно задуматься над тем, как удалить соли из воды.

В умеренных дозах сульфаты и хлориды улучшают вкусовые оттенки. В избыточных ухудшают, придавая напитку солоноватый вкус с неприятной горчинкой. При наличии сульфатов свыше 250 мг/л ощущается неприятный лекарственный привкус, возможно расстройство кишечника. Большое количество натрия опасно для людей с гипертонией, может спровоцировать криз. Умеренное количество кальция сказывается благотворно. Он укрепляет зубы и кости. При переизбытке возрастает жесткость воды. Кальциты откладываются внутри кровеносных сосудов, уменьшают протоки, нарушают обмен веществ.

Соединяясь, они образуют камни, увеличивают риски тромбообразования. Система очистки воды от солей для дома, купленная на нашем сайте, заметно улучшит здоровье.

Как вода с высоким содержанием соли воздействует на оборудование

Повышенное содержание солей в воде вредно сказывается на работе техники, вызывает коррозию деталей. Лопаются водяные трубы, в котельных взрываются котлы. Быстро ломаются бытовые приборы – водонагреватели, стирально-моечные машины, чайники.

Взвеси выпадают в осадок, накапливаются на внутренней поверхности гидрооборудования, что приводит к сбоям и неисправностям. Даже незначительные отложения накипи слоем 1,5 мм ухудшают теплопроводность отопительных систем на 15 %. Возрастают энергетические затраты.

Постоянно накапливающиеся примеси ухудшают качество воды, текущей из крана. Многокилометровые трубопроводы сложно очищать. Водораспределительным предприятиям лучше заблаговременно позаботиться о том, чем очистить воду от солей перед подачей жидкости в инженерные коммуникации.

Нормы солености воды

Показатели присутствия солевых соединений предопределяются стандартами. Основным документом для питьевой воды, подающейся из систем водоснабжения, служит СанПиН 2.1.4.1074-01, для бутилированной СанПиН 2.1.4.1116-02, для водицы из природных источников СанПиН 2.1.4.1175-02. В ГН 2.1.5.689-98 приведены предельно-допустимые концентрации (ПДК) отдельных веществ. Если реальные показатели превышают ПДК, нужно убрать соли из воды.

Для хозяйственной и технической воды нормы указываются в ГОСТ, ТУ, проектной документации, в инструкциях к оборудованию и отдельно к комплектующим гидросистем. Сравнение результатов анализа с нормативными показателями поможет предприятиям понять: требуется ли удаление соли из воды.

Показатели солености и минерализации:

Наиболее полезна для организма пресная, слабоминерализованная вода с солевой концентрацией 100 мг/л (100 ppm). Предел общей минерализации ПДК = 1000 мг/л, вкусной считается жидкость с солесодержанием 500–600 мг/литр. Предельно допустимое количество хлоридно-сульфатных соединений – 200–400, гидрокарбонатных – 250–500, фосфатных – 3,5 мг/л.

Строгие нормы солесодержания устанавливают в промышленности для рабочей технической жидкости. Для ТЭЦ и ТЭС численность солей не должна превышать 30–100 мкг-экв/кг. Даже морскую воду можно очистить от растворенных в ней солей с помощью фильтрования и затем использовать для любых целей.

Вода с высоким содержанием соли – как определить количество солей в воде

Присутствие солевых примесей ощущается органолептически:

• Вкус солоноватый, с неприятной кислотной горчинкой или горько-соленый.
• Запах с резковатым характерным оттенком.
• Сероватый или белёсый налет на посуде.
• Длительная варка овощей, жесткость вареного мяса.
• Стянутость кожи, покалывание после мытья.
• Сухость, ломкость волос.
• В жесткой воде слабее проявляются пенящие свойства моющих средств, возрастает их расход.

Точное количество солевых примесей можно определить, заказав химический анализ в лаборатории. Там вычислят общую минерализацию, численность отдельных веществ, сухой остаток. На основе полученных расчетов легко выбрать промышленные и бытовые установки по очистке воды от солей.

Значения ПДК для некоторых элементов в мг/л:

• натрий – 200;
• кальций – 100;
• магний – 50;
• калий – 12;
• медь – 1,0;
• железо – 0,3.

Можно самостоятельно выполнить измерения с помощью специальных переносных приборов – солемеров. Анализатор TDS-метр меряет общее количество веществ в водном растворе (численность солесодержащих частиц на 1 миллион частичек воды: 1 ppm = 1 мг/л) и выдает показатель минерализации, зависящий от суммарной концентрации ионов (положительных катионов, отрицательных анионов).

Солесодержание зависит от температуры. При нагреве воды отложения на дне и стенках посуды намного интенсивнее, чем в сосудах с холодной водой. При разной температуре измерения будут отличаться. При выборе установок для очистки воды с солью ориентируются на усредненные годовые показатели. Чтобы их получить, нужно сдавать пробы на анализ каждый сезон.

Как очистить воду от соли

Как можно удалить соль из воды – очистку производят разными способами. Бытовую воду, текущую из крана, можно отстаивать, дистиллировать, заморозить/разморозить, профильтровать или прокипятить. Эти способы подходят для обработки небольшого количества водных растворов.

Жидкость, добытую из природных открытых или глубинных подземных источников, обрабатывают более тщательно сложными промышленными способами, среди которых применяются:

1. Механическая очистка от примесей, присутствующих в виде крупных частиц величиной от 5 мкм.
2. Очистка с помощью разнообразных осадочных фильтров, которые улавливают мелкие частицы.
3. Использование химических реагентов – смол, извести, сульфаугля.
4. Электродеионизация с помощью ионообменного материала.
5. Обратный осмос – особо эффективный мембранный вариант обессоливания.

При выборе способы очистки воды от солей, при подборе оборудования учитываются: производственные задачи, назначение жидкости, мощность подачи потока, давление, прочие факторы.

Обратный осмос – основной метод очистки воды от солей

При обратносмотическом процессе водный раствор пропускается через микроскопические капилляры мембраны. Через них молекулы воды проникают беспрепятственно, но задерживаются все остальные микрочастицы. Можно ли очистить воду от соли на 99,9 % – установки, которые продаются на сайте компании Diasel, очень глубоко производят удаление всех солей и примесей. Показатель качества очистки воды от солей и металлов близок к 100 %.

Компактная линия, с помощью которой легко убрать соли воды, выполняет сразу несколько функций. Помимо солей она удаляет другие вредоносные примеси, производя комплексную очистку от нежелательных химических веществ. Процесс не образует отложений, которые могут засорить систему или проскользнуть в очищенный раствор. Жидкость становится прозрачной, мягкой, пригодной для разных нужд – для мытья, еды и питья, для подачи в бытовую технику и промышленные системы.

На сайте компании “Диасел” можно купить разные обратноосмотические системы очистки воды от солей:

1. Установки обратного осмоса для различных промышленных предприятий.
2. Двухступенчатые установки различной производительностью от 50 литров до 20 м³/час используют в медицине, в энергетике, радиоэлектронике, металлургии.
3. Установки на весь дом востребованы в частном домостроении. Их приобретают владельцы загородных особняков, дачных коттеджей, подводящие воду из автономных источников.
4. Бытовые системы обратного осмоса пользуются спросом даже у владельцев небольших предприятий общественного питания. В доме компактное устройство размещается под кухонной раковиной и обеспечивает жильцов полезной деминерализованной водицей.

Установки, производящие удаление солей воды, извлекают до 98-99 % примесей, качественно улучшая вкус воды.

Польза обратноосмотических установок обессоливания

Вода, подвергнутая очистке, при нагревании не образует накипь. Надолго продлевается срок службы промышленной техники, бытовых приборов, всех систем жизнеобеспечения – отопительных, водопроводных, канализационных. Очищенные водные растворы можно безопасно использовать на производстве, в гидротехнических сооружениях, в котельных станциях.

Затраты на приобретение установки обратного осмоса быстро окупятся, принесут пользу. Избавят от протечек, поломок гидрооборудования, проблем со здоровьем.

Купить обратный осмос, способный очистить воду от растворенных солей, от взвешенных примесей и коллоидных частиц, удобно в Diasel Engineering. Инженеры компании подберут комплекс, соответствующий задачам частных клиентов, общественных организаций, промышленных производств. Выполнят установку, запуск, тестирование. Дадут исчерпывающую консультацию по использованию оборудования. Обеспечат гарантийное и текущее обслуживание.

Как очистить воду от солей и извести в частном доме

Вода, поступающая в наши дома из скважин, родников и просто трубопровода, очень часто содержит большое количество солей кальция. В быту мы привыкли называть их известью. Как показывает практика, наибольшее количество солей содержаться именно в воде со скважины. Такая жидкость должна быть очищена. В сегодняшней статье я хочу рассказать о том, как очистить воду от солей и чем чревато употребление жидкости с высоким содержанием извести.

Что вы узнаете

Вода с повышенным содержанием солей

• Соли кальция, имеют свойство накапливаться в организме человека, в результате чего нарушают правильный обмен веществ. Они провоцируют возникновение мочекаменных заболеваний.
• Вода с повышенным содержанием извести отличается неприятным вкусом и имеет мутный внешний вид. Довольно часто такая жидкость издает зловонный запах.
• Во время кипячения жидкость образует накипь, что значительно уменьшает срок службы бытовых приборов.
• Повышенное содержание солей кальция в воде пагубно влияет на инженерные коммуникации.
• Постоянное употребление воды с высоким содержанием кальция может привести к ряду заболеваний и общему ухудшению самочувствия человека.

Метод отстаивания

Одним из способов очистить воду от солей кальция является метод отстаивания. Он актуален, когда размер частиц извести превышает 1 мкм. Суть процесса всем понятна. Известь оседает на дне емкости, а сверху находиться чистая вода. Преимуществом данного метода является простота. Кроме этого, вам не нужно приобретать какое-либо оборудование или расходные материалы. Недостаток — необходимость периодического удаления осадка. Указанный метод может использоваться в частных домах. Наличие емкостей для отстаивания и насосов для подачи воды делают данный способ вполне неплохим вариантом очистки воды от солей.

Коагуляция

Известь – это вещество, которое очень хорошо крошится. Для его устранения необходимо предварительно связать все частицы воедино. Решить данную проблему помогут коагулянты. Полученные крупные частицы выпадают в осадок. В качестве коагулянта, способного связать мелкие частицы, выступает полиакриламид. Плюсом метода является сокращение периода очистки воды от солей. Недостаток – это необходимость использования насосов и емкостей. Удалить осадок без определенных устройств довольно проблематично, а сам процесс предусматривает постоянное использование коагулянтов.

Метод ультрафильтрации

Чтобы провести очистку воды с известью, с частицами диаметром меньше 1 мкм, существует метод ультрафильтрации. Жидкость пропускают через фильтрующую мембрану с ячейками диаметром от 0.01 до 0.1 мкм. По своему принципу метод похож на обратный осмос. Основным отличием является то, что при ультрафильтрации используются мембраны другого типа. Метод является бюджетным вариантом и обойдется дешевле, чем обратный осмос. Преимуществом является 100% удаление извести из воды. Недостаток – сложность реализации процесса.

Обратный осмос

Обратный осмос — это наиболее популярный способ очистить воду от солей кальция. Жидкость проходит через фильтрующую мембрану, которая задерживает не только известь, а и другие химические элементы. Плюсом данного способа является многофункциональность системы. Одним из минусов станет необходимость замены фильтрующих элементов и относительная дороговизна оборудования.

Химическая фильтрация

Химический способ очистки воды от солей предусматривает использование гашеной извести. Она засыпается в воду, а в результате химической реакции соли выпадают в осадок в виде карбоната кальция. По окончании данного процесса вода отстаивается и сливается в другую емкость. Ключевым моментом является расчет нужного количества гашеной извести на объем воды. Преимуществом данного способа является небольшая стоимость, а из недостатков стоит выделить сложность организации процесса.

Итог

Надеюсь, моя сегодняшняя статья была вам понятна и полезна. Теперь вы знаете, какие способы очистки воды от солей кальция существуют. По моему мнению, наиболее оптимальным является обратный осмос, так как данный метод обеспечивает комплексную очистку.

Если вы еще не знакомы со статьей моего коллеги «Плавающий экскаватор – отличная возможность очистить пруд и сделать его пригодным для купания!», то прочесть её можно по этой ссылке.

Напишите в комментариях, какими системами очистки воды пользуетесь вы.

Автор статьи: Максим Заворотный

Надеюсь мои статьи будут вам полезны, ведь я стараюсь передать весь имеющийся опыт и знания. С радостью отвечу на все возникшие вопросы и могу дать дельный совет. Буду ждать ваших отзывов, мнений и предложений.

Жесткость (соли жесткости) в воде, влияние на организм

В жесткой воде присутствуют щелочноземельные металлы. Чаще всего это магний и кальций – так называемые соли жесткости. При использовании такой воды в гигиенических целях она сушит кожу. Жесткость (соли жесткости) становится причиной образования накипи на посуде, стенках трубопроводов и отопительного оборудования.  

Нормативные значения жесткости воды в Украине и ЕС

Нормы жесткости (солей жесткости) питьевой воды:

• Украина: ГОСТ – 7 ммоль/л, САНПИН – 1,5-7(10) ммоль/л;
• ЕС – 1,2 ммоль/л (ЕЭС).

Эти требования выдвигаются для улучшения органолептических характеристик питьевой воды. Снижение концентрации жесткости (солей жесткости) делает ее полностью безопасной для здоровья людей и нивелирует негативное влияние жесткой воды на посуду, бытовую технику: кофеварки, электрочайники, посудомоечные и стиральные машины, сантехническое и отопительное оборудование.

Влияние жесткой воды на организм человека

Детальный анализ воды и ее последующая очистка с помощью фильтров для воды позволяют снизить до безопасной для человеческого организма концентрацию солей жесткости. Это – необходимые этапы очистки воды, поскольку, как слишком жесткая, так и очень мягкая вода негативно влияет на здоровье людей.

Жесткая вода

Проведенные учеными и медиками исследования показали, что жесткая вода негативно влияет:

1. На состояние волос и кожного покрова. Соли жесткости разрушают жировую пленку на коже, которая защищает организм человека от негативного влияния климатических факторов. Жесткая вода – причина аллергий, раздражений, сухости и преждевременного старения кожи. Она также вызывает шелушение, перхоть, зуд и сыпь.
2. На желудочно-кишечный тракт. Повышенная жесткость воды ухудшает ее органолептические характеристики. Соли жесткости вступают в реакцию с употребляемыми людьми животными белками, оседают на стенках органов пищеварения. Это ухудшает перистальтику, приводит к дисбактериозу, накоплению в организме человека солей и становится причиной отравлений.
3. На суставы. Ионы магния и кальция в воде вызывают болезни суставов (полиартриты и артриты).

Мягкая вода

Недостаточная концентрация солей жесткости в воде также становится причиной ряда недугов:

• гипертензии;
• кариеса;
• хронического гастрита;
• заболеваний сердца;
• язвы желудка и двенадцатиперстной кишки;
• снижения иммунитета.

Если не проводить анализ воды, ее последующую очистку и нормализацию концентрации кальция и магния, то слишком мягкая вода негативно скажется на состоянии костных тканей, волос и ногтей.

Как очистить воду от солей жесткости?

Компания «ЗИКО» предлагает широкий ассортимент установок для эффективной очистки воды от солей жесткости:

Системы обратного осмоса

Обратноосмотические полупроводниковые мембранные с мельчайшими капиллярами пропускают исключительно молекулы воды. Потоки среды под повышенным давлением проходят через капилляры мембран, примеси кальция и магния остаются снаружи, а впоследствии выводятся в канализацию. Системы обратного осмоса обеспечивают стопроцентную очистку воды от солей жесткости.

Системы комплексной очистки воды – ECOMIX®

Спроектированные в форме колонн из прочного и коррозионно-устойчивого пластика системы комплексной очистки воды – ECOMIX эффективно очищают воду с повышенной концентрацией солей жесткости с помощью натуральных и искусственных сорбционных и ионообменных материалов. Компактные системы комплектуются управляющими автоклапанами и солевыми баками для регенерации установок.

Системы умягчения воды – DOWEX

Изготовленные из надежного и неподдающегося коррозии пластика в форме колонн системы умягчения воды DOWEX снижают концентрацию солей жесткости с помощью ионообменной смолы. В процессе умягчения воды из нее удаляется кальций и магний, среда насыщается натрием. Благодаря этому не образовывается накипь на нагревательных элементах бытовых приборов. Установки также комплектуются встроенными автоматическими управляющими клапанами и солевыми баками для регенерации систем.

Мы предлагаем широкий ассортимент оборудования и установок для очистки и умягчения воды. Специалисты компании «ЗИКО» готовы предоставить исчерпывающую информацию о характеристиках, предназначении и стоимости оборудования онлайн, через форму обратной связи на сайте. Мы также принимаем заказы на поставку фильтров для воды и предложения о сотрудничестве на указанные в разделе «Контакты» телефоны и электронную почту.

Очистка солей, содержащих кристаллизационную воду – СУНЦ МГУ

Занятие 1. Перекристаллизация

Задания

1. В чем заключается сущность перекристаллизации?

2. Перечислите способы перекристаллизации. От чего зависит выбор способа?

3. Перечислите пути загрязнения осадка.

(Для ответа на вопросы 1 – 3 воспользуйтесь книгой Ю.М. Коренева «Общая и неорганическая химия. Часть IV. Растворы»).

4. Получите у преподавателя индивидуальное задание и рассчитайте, сколько технической соли (А г) надо взять для приготовления исходного раствора и сколько очищенной соли (В г) должно выделиться после перекристаллизации, а также выполните другие требуемые расчеты. (Даны содержание безводной соли в кристаллогидрате, растворимость при различных температурах, объем воды, добавляемый для растворения).

Пример расчета:

Пусть А г – масса навески CuSO₄×dH₂O (содержание безводной соли 63,9%), необходимая для приготовления насыщенного раствора CuSO₄ при 80^оС. Тогда 0,639А – масса безводного CuSO₄, 0,361А – масса кристаллизационной воды.

Если мы растворяем соль в 50 мл воды, то, воспользовавшись данными о ее растворимости, получаем пропорцию:

В 100 г воды – растворяется 55,5 г CuSO₄

В (50+0,361А) г воды – 0,639А г CuSO₄

Решая пропорцию, находим: А = 63,1 г CuSO₄×dH₂O.

Масса воды в приготовленном растворе будет равна 50+0,361А = 72,8 г; масса растворенного CuSO₄ составит 0,639А = 40,3 г.

Пусть при охлаждении до 20^оС должно выпасть В г CuSO₄×dH₂O. Тогда в растворе остается 72,8-0,361В г воды и 40,3-0,639В г CuSO₄.

Составим пропорцию:

В 100 г воды – растворяется 20,5 г CuSO₄

В (72,8-0,361В) г воды – (40,3-0,639В) г CuSO₄

Находим В = 45,0 г CuSO₄×dH₂O должно выпасть в осадок.

5. Составьте и проанализируйте графики температурной зависимости растворимости солей по данным, приведенным в конце пособия. Ответьте на вопросы:

– оптимально ли выбрана температура растворения Вашей соли?

– достаточна ли разница в растворимости Вашей соли при высоких и низких температурах для того, чтобы из раствора выделилось значительное количество соли?

– при каких температурах следует вести растворение и кристаллизацию соли, чтобы выход перекристаллизации был оптимален?

– есть ли возможность повысить выход перекристаллизации Вашей соли за счет образования менее растворимых форм – квасцов или шенитов? Если да, то рассчитайте массу сульфата калия или аммония, которую нужно добавить к Вашему раствору для образования квасцов или шенита. Рассчитайте объем воды, необходимый для растворения сульфата калия или аммония в горячей воде.

– как объяснить немонотонность температурной зависимости растворимости (если таковая наблюдается для Вашей соли)?

Обратите внимание, что растворимость дается в расчете на безводную соль, тогда как растворяемая и выделяемая из раствора формы – кристаллогидраты.

Пример графика:

Методика

1. Заполнить воронку для горячего фильтрования водой и начать нагревание.

2. Взвесить А г соли. Мерным цилиндром отмерить необходимое для растворения количество дистиллированной воды. Для веществ, растворы которых обладают высокой вязкостью (сульфаты хрома, алюминия), увеличить количество воды в 1,5 раза.

3. Налить воду в стакан, отметить уровень воды и поместить стакан на треножник (или на кольцо) с асбестовой сеткой.

4. Нагреть стакан пламенем горелки до указанной преподавателем температуры. В процессе нагревания добавлять соль мелкими порциями, помешивая стеклянной палочкой, до полного растворения. * Почему добавлять всю соль сразу не рекомендуется? Если уровень жидкости в стакане уменьшится (* почему это может случиться?), долить горячей дистиллированной воды.

5. Горячий раствор отфильтровать на воронке для горячего фильтрования. * Зачем?

 

Внимание! Если носик воронки не касается стенок стакана, помимо разбрызгивания возможно застывание раствора в носике:

6.  При получении двойных солей к прозрачному горячему фильтрату добавить горячий раствор сульфата калия или аммония и перемешать.

7. Фильтрат охладить в бане с холодной водой, перемешивая содержимое стакана стеклянной палочкой. * Зачем? Можно следить за динамикой роста кристаллов, периодически рассматривая их под микроскопом.

 

Кристаллы помещают под микроскоп на предметном стекле. Вот оно:

Если вы добавляли для растворения лишний объем воды или температурная зависимость растворимости вашего вещества пологая, перед кристаллизацией можно провести упаривание раствора (в 1.5-2 раза). Это увеличит выход продукта. * За счет чего?

Упаривание раствора сульфата кобальта на водяной бане:

Следует избегать охлаждения раствора в снегу или, если это необходимо, быстро проводить последующее фильтрование на охлажденном фильтре, промывая ледяной водой. Когда вы вынимаете раствор из снега, он начинает нагреваться, и выпавшие кристаллы, частично растворяясь, оплывают. Вместо кристаллов с четкими гранями (на фото слева) получаются “обсосанные леденцы” (справа):

8. Отфильтровать кристаллы на воронке Бюхнера (хорошо закристаллизованный осадок можно фильтровать на стеклянном фильтре), поместить в подписанную фарфоровую чашку и оставить сушиться на воздухе.

  

9. Определить массу перекристаллизованной соли С, рассчитать практический выход по формуле (С/В)×100%.

Фотографии кристаллов

CoSO₄×7H₂O и кобальтовый шенит Co(NH₄)₂(SO₄)₂×6Н₂О

NiSO₄×7H₂O и никелевый шенит Ni(NH₄)₂(SO₄)₂×6Н₂О

Медный купорос CuSO₄×5H₂O и медный шенит:

 

Алюмокалиевые квасцы KAl(SO₄)₂×12Н₂О

Хромокалиевые квасцы KCr(SO₄)₂×12Н₂О

Бура Na₂B₄O₇×10Н₂О

Как очищают питьевую воду | РБК Тренды

О том, как очищают питьевую воду, как из маленьких гранул появляются пластиковые бутылки и как напитки разъезжаются по магазинам страны, рассказал ведущий YouTube-канала «РБК Тренды» Николай Дубинин

Воду добывают из скважин, и прежде чем попасть в бутылку, она проходит четыре этапа очистки, упаковку в бутылку, которая создается из маленьких гранул-алмазов, а еще получает свой уникальный код. РБК Тренды проследили путь бутылки воды на примере компании PepsiCo.

Очистка воды

На стадии, когда жидкость отделяют от солей и примесей, которые не могут пройти через мелкую сетку, вода очищается до 95-99%, почти достигая уровня дистиллированной.

Далее жидкость отправляют в лабораторию для проверки на концентрацию солей (TDS) и кислотность (pH). На этом же этапе происходит озонирование — последняя и контрольная стадия очистки.

Выдувание пластиковых бутылок

Все бутылки до выдувания выглядят одинаково: их преформа чем-то напоминает обычную пробирку. Разными они становятся благодаря давлению, которое, раздувая преформы, моментально придает им необходимые размер и форму.

Упаковка воды — автоматизированный процесс. Наливом воды, закручиваем крышки и наклеиванием этикетки занимаются машины. Проверить качество этой работы под силу только «бракиратору», который фотографирует бутылки и оценивает их по нескольким параметрам:

• Количество воды во всех бутылках должно быть одинаковым. Малейшее отклонение от нормы считается браком. Человек может не увидеть разницу заполненности бутылок, но сканер «бракиратора» определяет это запросто;
• Процессом закручивания крышки тоже занимается машина. Любая деформация крышки или недостаточная сила закручивания — это брак;
• На последнем этапе создания бутылки с водой «бракиратор» проверяет и этикетку: так ли она наклеена и есть ли вообще. Бракованные бутылки не проходят на паллетайзер.

Далее все бутылки упаковываются в кейсы и поступают на паллетайзер. На погрузке по штрих-коду диспетчер определяет, в какой магазин отправится партия.

Не стоит бояться, что на полках в магазине вы встретите воду, просто разлитую из-под крана. У каждой бутылки есть своя уникальная кодировка, по которой можно определить, когда и где была разлита вода. По данным Союза производителей соков, воды и напитков, доля подделок на рынке не превышает 1,6%.

Переработка пластиковых бутылок

Из-за неверной утилизации 90% пластиковых бутылок оказывается на свалке или в печах мусоросжигающих заводов. Площадь свалок в России ежегодно увеличивается на 5 тыс. кв. км. Для сравнения, площадь Москвы составляет чуть больше половины этого показателя — 2 561 кв. км. То есть, каждый год свалки буквально разрастаются на две столицы.

На пластикоперерабатывающих заводах бутылки распределяют на большие блоки по цветам. Все сырье вскоре отправляется в измельчитель, а затем проходит через машину, которая проверяет кусочки бутылок по цветам, убирая цветные элементы. Финальная стадия переработки — экструзия. Там измельченные бутылки нагреваются и достигают тягучей формы, напоминающей лизуна из фильма «Охотники за привидениями».

После экструзии появляются нити, вроде тех, которые используют в 3D-принтерах. Именно этот материал измельчают, создавая что-то похожее на маленькие алмазы. Потом эти гранулы станут новыми преформами для бутылок.

Эти преформы всегда получаются прозрачными, даже несмотря на то, что на перерабатывающие заводы поступают бутылки разных цветов. Достигается это за счет того, что сырье нагревают до 280-290 °C, а затем снижают температуру до 90 °C. Резкий перепад не дает образовать сетку, которая делает форму мутной, поэтому она остается бесцветной. Тем не менее, преформу из переработанного пластика определить просто — вторичные гранулы добавляют ее оттенку немного серости.

Как очистить скважинную воду от известковых примесей

Скважинные воды, особенно артезианские, принято считать наиболее чистыми, но это касается только биологического загрязнения.

Совсем другое дело химический состав скважинной воды, который может значительно отличаться в зависимости от того, через какие породы проходит водоносный пласт. В таких случаях обычно говорят о примесях. Самыми распространенными примесями в скважинных водах являются соединения кальция и магния.

Вода с высоким содержанием солей кальция или магния считается жёсткой. Характерным признаком жёсткости воды является тонкая плёнка, появляющаяся при заваривании чая, а также быстрое нарастание слоя накипи на внутренних частях нагревательных приборов.

Пить такую воду настоятельно не рекомендуется, так как содержащийся в ней кальций может откладываться в организме человека и приводить к появлению песка и камней в почках.

Отстаивание и кипячение

Существует несколько способов очистки скважинных вод от известковых соединений. Самый простой и доступный из них — это отстаивание. Всё что вам нужно, так это изготовленная из нержавеющей стали или пищевой пластмассы ёмкость достаточного объёма и дополнительный насос.

Время отстаивания составляет от 6 до 24 часов. Этим нехитрым способом можно очистить воду от примесей соединений кальция с размером частиц от 1 мкм и выше.

Другим доступным методом является кипячение. Он эффективен, но требует высоких затрат энергии, кроме того, ёмкость, в которой производилось кипячение, придётся постоянно очищать от твёрдого как камень кальциевого осадка.

Механическая фильтрация

Удаление из скважинной воды частиц солей кальция способны обеспечить засыпные фильтры, в которых в качестве фильтрующего материала может использоваться кварцевый песок, шунгит, цеолит, активированный уголь и другие подобные материалы.

Засыпной фильтр для очистки воды из скважины

Однако у засыпных фильтров есть несколько серьёзных недостатков. Они не способны задерживать частицы меньше 20 мкм, имеют относительно высокую цену и значительные габариты (в высоту примерно 1,5 метра), кроме того, они трудоёмки в обслуживании.

Более эффективным решением могут послужить съёмные картриджи, в которых в качестве фильтрующего слоя применяется искусственный синтетический материал, например, вспененный полипропилен. Этот материал способен задерживать частицы размером от 5 мкм, но вам придётся следить, чтобы картриджи сменялись вовремя.

Дисковый самоочищающийся фильтр

При высоких расходах воды (от 4 м3/час) стоит задуматься об установке дисковых самоочищающихся фильтров — дорогостоящих, но весьма эффективных конструкций для очистки воды.

Коагуляция

Коагуляция воды для очистки от примесей

Суть этого метода в том, что посредством добавления в воду специального реагента, чаще всего 0,25-процентного раствора полиакриламида, мелкие частицы солей кальция связываются в более крупные и выпадают в осадок.

Как и в случае с отстаиванием, метод коагуляции требует наличия дополнительных насосов и отдельных вместительных ёмкостей, которые потребуется периодически очищать от осадка.

Также вам придётся постоянно следить за дозировкой реагентов.

Вода  после коагуляции и фильтрации

Плюс метода — высокое качество очистки (удаление частиц менее 1 мкм). Альтернативой коагуляции может послужить доступный «народный» метод, в котором вместо полиакриламида используется гашёная известь.

Но он связан с определёнными сложностями, в частности, с точным расчётом количества извести на очищаемый объём воды.

Обратный осмос и ультрафильтрация

Очистка воды – Обратный осмос

Метод обратного осмоса считается одним из самых эффективных. При этом вода, прошедшая предварительную очистку фильтрами из активированного угля, под давлением пропускается через особую мембрану с отверстиями 0,01 – 0,1 микрометров, благодаря чему из неё удаляются не только самые мелкие взвешенные частицы извести, но и микроорганизмы, а также крупные белковые молекулы.

Ультрафильтрация воды 99.99% очистки

По способу реализации ультрафильтрация очень близка к обратному осмосу, только здесь вместо гомогенных рулонных применяются пористые волокнистые мембраны с более крупными порами.
Также при ультрафильтрации через мембраны проходит 100 процентов объёма подаваемой воды, тогда как при обратном осмосе часть воды, именуемой концентратом, сбрасывается обратно в дренаж.

Какой из этих способов лучший?

• • Обратный осмос обеспечивает максимально высокое качество очистки воды, но вместе с загрязнениями из неё удаляются полезные для здоровья человека минеральные соли.
  • Ультрафильтрация на порядок дешевле, она не задерживает минеральные элементы, но так как поры в используемых мембранах имеют больший размер, вместе с минералами в воду могут попасть вредные химические вещества, например, соли тяжёлых металлов и некоторые органические и неорганические соединения.

Оптимальным методом очистки скважинной воды можно считать ультрафильтрацию, а вот в случае содержания в воде вредных растворённых химических соединении лучше отдать предпочтение методу обратного осмоса.

Похожее

Как лучше очищать питьевую воду?

Наше здоровье во многом зависит от качества потребляемой жидкости. К сожалению, вода из водопровода содержит множество примесей и нерастворимых солей, которые оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека. Поэтому перед употреблением водопроводной воды следует проводить ее очистку, используя наиболее надежный и безопасный из существующих методов.

В воде из-под крана может содержаться большое количество вредных веществ, способных отрицательно повлиять на ваше самочувствие. В большинстве случаев водопроводная вода насыщена следующими нежелательными элементами:

• соли магния и кальция, придающие жесткость;
• продукты распада органики, включая нитриты и аммиак;
• примеси железа и марганца;
• нерастворимые частицы ржавчины и окалины из старых труб;
• хлор, обладающий токсичными свойствами.

Исходя из такого сомнительного состава, пить неочищенную водопроводную воду опасно для жизни. В современном мире есть несколько надежных и эффективных способов очистки питьевой воды из водопровода. Ваша задача – выбрать для себя и своих близких именно тот способ, который будет оптимальным с точки зрения безопасности.

Кипячение

Метод пользуется широкой популярностью за счет своей простоты и доступности. Он позволяет достичь следующих результатов.

• Умягчение воды. При кипячении соли магния и кальция оседают на стенках чайников или другой используемой посуды.
• Испарение хлора. Уменьшение содержания хлора в воде прямо пропорционально уменьшению обьёма жидкости вследствие испарения.
• Уничтожение живых микроорганизмов. В процессе кипения бактерии гарантированно погибают.
• Распад вредных химических элементов. Кипячение позволяет удалить из воды аммиак, радон и другие тяжелые соединения.

В целом, метод позволяет получить безопасную для употребления воду. Тем не менее, у кипячения есть и свои минусы.

• Изменение структуры воды. Доведенная до температуры 100⁰С, вода теряет не только теряет вредные вещества. Она становится «мертвой», так как из нее удаляется кислород.
• Исчезновение из воды ценных солей и минералов. Под воздействием высокой температуры происходит избавление не только от бактерий, но и от полезных микроэлементов.
• Развитие заболеваний. При выпаривании некоторого количества воды в оставшейся части возрастает содержание солей, которые оседают на посуде в виде известкового налета и накипи. Эти отложения, ежедневно попадая в желудок, провоцируют образование почечных камней, артрозы и болезни печени. Кроме того, недавно ученые доказали, что в кипящей воде образуется хлороформ – производное от хлора вещество, которое при регулярном употреблении такой воды может способствовать образованию раковых клеток.

Отстаивание

Отстаивание является одним из наиболее простых методов очистки воды. При этом вода должна находится в емкости не менее 2-3 часов, а лучше в течение суток. За данное время из нее испарится около 90% хлора, и верхние слои воды станут чище из-за оседания тяжелых металлов. Однако способ не позволяет избавиться от болезнетворных бактерий, водорослей и загрязнений, поэтому воду после отстаивания все равно нельзя пить без предварительного кипячения.

Замораживание

Суть замораживания воды в целях очистки заключается в фильтрации жидкости путем ее кристаллизации. Принято считать, что метод позволяет получить максимально чистую воду, однако у данного способа есть множество недостатков.

• Сложность. Замораживание воды для ее избавления от вредных веществ представляет собой довольно трудоемкий процесс.
• Особые требования к процессу. Заморозка должна происходить плавно, просто заморозить и разморозить воду недостаточно.
• Сомнительный результат. Качество и вкусовые характеристики полученной воды могут не соответствовать вашим ожиданиям.

Еще один принципиальный нюанс метода состоит в том, что после заморозки необходимо удалить часть замерзшей жидкости из середины емкости. Именно там скапливаются все загрязнения и тяжелые металлы.

Активированный уголь

Активированный уголь обладает сорбционными свойствами, поэтому способен «вытянуть» из воды все вредные вещества, а также удалить специфические запахи. Процесс очистки, как правило, проводится следующим образом.

• Возьмите пять таблеток активированного угля, плотно оберните их марлей и положите на дно сосуда с водой.
• Оставьте жидкость на двенадцать часов в прохладном месте, так как в тепле есть риск размножения в воде болезнетворных бактерий.

Если все правила очистки были соблюдены, то по истечении указанного времени воду можно смело пить. Данный способ отлично подходит для использования в походе или экстремальных ситуациях.

Серебро

Серебро для очистки воды использовали еще в Древней Индии. За счет ионов серебра, проникающих в жидкость, происходит не только ее стопроцентное обеззараживание. Вода, очищенная с помощью этого металла, способствует улучшению обмена веществ и укреплению иммунитета. Для того чтобы очистить воду, используя серебряные изделия или украшения, необходимо погрузить их в емкость с жидкостью на 2-3 дня. После этого вода становится ионизированной.

Шунгит

Исторические источники свидетельствуют о том, что применение шунгита для очистки воды началось примерно в ХVI веке. Однако потом уникальный минерал был незаслуженно забыт до второй половины ХХ века, когда его феномен стали активно исследовать. В результате подтвержденной эффективности шунгита в начале 90-х годов появились первые бытовые фильтры с этим минералом.

Главные особенности шунгита заключаются в его физических и химических характеристиках.

• особая форма молекул углерода – фуллерены;
• высокие показатели прочности;
• более 20 ценных микроэлементов в составе;
• свойства сорбента;
• бактерицидное действие;
• способность наделять жидкость биологической активностью.

Благодаря вышеперечисленным особенностям шунгит позволяет очистить воду от следующих нежелательных компонентов:

• органические соединения;
• нитраты;
• хлор;
• тяжелые металлы;
• бактерии;
• водоросли;
• гельминты.

Шунгитовая вода готовится следующим способом. Шунгит, купленный в аптеке, тщательно промывают и заливают водой из расчета 150 г на 2-3 литра воды. Затем жидкость настаивается в течение 3 дней.

После взаимодействия с шунгитом вода не только становится чистой. Она оказывает на здоровье человека множественный благоприятный эффект.

• Повышение устойчивости организма к вредным факторам окружающей среды.
• Укрепление нервной системы.
• Улучшение работы органов ЖКТ, сердца, сосудов, дыхательной системы и почек.
• Облегчение симптомов при анемии, аллергических реакциях, сахарном диабете и астме.
• Нейтрализация ядов и токсинов.
• Снижение концентрации свободных радикалов.

Однако употребление шунгитовой воды может быть противопоказано при склонности к образованию тромбов, повышенной кислотности желудка и наличии злокачественных опухолей.

Бытовые фильтры

Сегодня существует огромный выбор различных фильтров. Их можно разделить на 2 основных вида.

• Пассивные. Как правило, их работа основана на элементарной фильтрации, то есть некоторое количество загрязняющих частиц просто оседает в мембранах фильтрующей поверхности. При этом в качестве наполнения подобных фильтров нередко используется тот же активированный уголь.
• Активные. Приспособления содержат вещества, которые, вступая в реакции с загрязнителями, нейтрализуют их.

При выборе фильтра важно руководствоваться данными о составе воды, полученными после предварительного анализа в специализированной лаборатории.

Автоматы питьевой воды

Установка автомата питьевой воды (пурифайера) – один из самых надежных и современных способов очистки жидкости из-под крана. Устройство с многоступенчатой системой фильтров подключается напрямую к водопроводу и обеспечивает потребителей практически неограниченным количеством чистой и полезной питьевой воды высокого качества.

• Уникальная технология ультрафиолетового обеззараживания воды Firewall в автоматах Ecomaster обеспечивает максимальную защиту от бактерий и вирусов.
• Особое покрытие корпуса BioCote с ионами серебра предотвращают размножение микроорганизмов на поверхности пурифайера и их попадание внутрь устройства.

Кроме того, аппараты питьевой воды обладают следующими дополнительными функциями:

• нагрев;
• охлаждение;
• газация;
• насыщение воды кислородом.

Автоматы питьевой воды бывают напольными и настольными. Они просты и удобны в применении, экономичны в эксплуатации, имеют стильный дизайн и безупречно очищают воду, сохраняя ее натуральный баланс солей и минералов.

Вода: очистка щепоткой соли

Изменение климата, рост населения и политические проблемы побуждают правительства и инвесторов от Калифорнии до Китая по-новому взглянуть на опреснение. Квирин Ширмайер пробирается внутрь.

У вас есть полный доступ к этой статье через ваше учреждение.

Вода всегда была изменчивой темой в Австралии, самом засушливом населенном континенте в мире, но политический скандал, разразившийся на прошлой неделе, возможно, удивил.Протестующие жалуются, что планируемый опреснительный завод за пределами Мельбурна, Виктория, будет производить слишком много пресной воды.

Государственный завод стоимостью 3 миллиарда долларов США будет производить более 300 000 кубометров питьевой воды в день, когда он откроется в 2011 году, что сделает его одним из крупнейших в мире. Экологические группы заявляют, что завод не нужен. По словам Нила Рэнкина, представителя протестной группы Your Water Your Say, даже если потребление воды вырастет на 25%, к 2016 году предложение превысит потребление примерно на 60%.Цифры Ренкина основаны на увеличении государством других усилий, таких как переработка воды и сбор дождевой воды.

Никто, конечно, на самом деле не беспокоится о возможности иметь слишком много воды – речь идет об ущербе для окружающей среды. «Опреснение – наиболее энергоемкая форма водоснабжения», – говорит Питер Глейк, президент Тихоокеанского института, независимого экологического аналитического центра в Окленде, штат Калифорния. Викторианский завод будет располагаться рядом с ветряной электростанцией с шестью турбинами, но мало кто верит, что небольшая неэффективная ферма сможет обеспечить энергией огромный объект.Высококонцентрированный рассол, сбрасываемый в процессе опреснения, также имеет экологическое значение.

Экономические выплаты тоже высоки. В отличие от массового производства других потребительских товаров, при «производстве» воды нет явной экономии на масштабе – даже крупные растения не могут производить опресненную воду при значительно меньших затратах, чем небольшие коммунальные предприятия.

Кредит: ИСТОЧНИК: GLOBAL WATER INTELLIGENCE

.

Страны все чаще готовы платить цену.В странах от Австралии до Великобритании, от Соединенных Штатов до Китая реализуются проекты по опреснению воды – 75 крупных заводов во всем мире находятся на разных стадиях развития (см. Диаграмму справа). В настоящее время около 15 000 производственных предприятий по всему миру ежедневно производят более 40 миллионов кубических метров опресненной воды. «В следующие 10–20 лет мы увидим резкое увеличение производственных мощностей и производства», – говорит Брюс Дарем, независимый консультант, проработавший в отрасли водоснабжения более 30 лет.Только в Калифорнии были выдвинуты предложения по созданию как минимум 20 новых крупных опреснительных установок (см. Карту), которые в совокупности могли бы в конечном итоге обеспечить около 6% потребности штата в воде в городах.

Снизились затраты. Даже очень энергоемкие тепловые электростанции в регионе Персидского залива, которые очищают морскую воду путем кипячения и конденсации, могут производить пресную воду по цене менее 1 доллара США за кубический метр. А опреснительная установка в Ашкелоне в Израиле, некогда крупнейшая в мире, производит более 300 000 кубометров пресной воды в день по цене около 50 центов за кубометр.Это 1000 литров питьевой воды менее чем за половину розничной цены литровой бутылки Evian. Но в среднем этот метод в 3,5 раза дороже, чем использование других источников пресной воды, таких как перекачка из водоносных горизонтов.

Достижения в области химического машиностроения обещают сделать опреснение более доступным. Полиамидные мембраны являются основными компонентами установок обратного осмоса, которые производят более половины опресненной воды в мире и заменяют менее эффективные установки термической дистилляции.Чтобы удалить растворенные органические вещества и другие примеси, солоноватая вода или морская вода предварительно фильтруются и затем пропускаются под давлением через пучки этих полупроницаемых мембран, которые отделяют соли от воды (см. Рис. 4, стр. 307).

Предварительная обработка не может полностью предотвратить загрязнение и разложение мембран, поэтому их необходимо химически очищать и часто заменять, что является основным фактором затрат. У каждой компании есть свой способ борьбы с «биообрастанием», отложениями солей и другими процессами, которые уменьшают поток воды через мембраны.

Стремясь бороться с обрастанием там, где это позволяет геология, некоторые операторы прибрежных заводов начали забирать воду из прибрежных колодцев, а не из открытого моря. Песок действует как естественный фильтр, предварительно очищая морскую воду. Пляжные колодцы также имеют то преимущество, что предотвращают попадание рыбы и морских обитателей в ловушку и гибель в водозаборных трубах, что является широко распространенной проблемой прибрежного опреснения воды.

Опреснительные установки в прибрежной Испании используют песок в качестве естественного фильтра для предварительной очистки морской воды.Предоставлено: F. GIERTH / DPA / CORBIS

.

Но хотя полимерные мембраны стали более проницаемыми и долговечными с тех пор, как они были впервые разработаны, ни базовая технология, используемая при обратном осмосе, ни материалы мембран, используемые в процессе опреснения, сильно не изменились. Ученые в Сингапуре, который недавно выделили 250 миллионов долларов США на разработку технологий опреснения, тестируют альтернативные методы, такие как мембранная дистилляция, которая сочетает в себе как мембранную технологию, так и процесс выпаривания в одном устройстве.Затем это может быть связано с солнечной энергией, геотермальной энергией или отходящим теплом.

Еще одним многообещающим методом является использование ориентированных углеродных нанотрубок – пипеток молекулярного масштаба, с помощью которых воду можно нагнетать без трения в 1000 раз быстрее, чем через полимерные мембраны. Однако до сих пор никто не продемонстрировал опресняющую способность нанотрубок и не предложил, как решить проблему загрязнения. Кроме того, по мнению экспертов, эта технология, для которой требуется гидравлическое давление, снизит потребление энергии всего на 20%.

Кредит: ИСТОЧНИК: МЕМБРАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Сейчас существуют прототипы технологии опреснения, основанной на «прямом осмосе», которая работает при очень низком давлении. Менахем Элимелех, инженер-эколог из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, возглавляет команду, которая построила пилотную опреснительную установку, в которой используется осмотическое, а не гидравлическое давление (см. Рисунок справа). Исследователи размещают концентрированный раствор растворенного аммиака и углекислого газа за мембраной, создавая осмотическое давление.Это втягивает соленую воду с другой стороны через мембрану. Затем пресную воду можно извлечь из вытяжного раствора, нагревая его до 58 ° C, чтобы аммиак и диоксид углерода выходили из раствора и улавливались.

«В абсолютном выражении этот процесс не так эффективен, как обратный осмос, но приятно то, что вы можете использовать отходящее тепло для разложения солей из раствора», – говорит Элимелех.

Помимо меньшей энергоемкости, прямой осмос значительно снижает выброс рассола.Остаточный рассол от существующих процессов опреснения необходимо разбавить водой до концентрации, безвредной для морской флоры и фауны.

Однако для прямого осмоса требуются мембраны, которые должны быть чрезвычайно тонкими и пористыми и устойчивыми к сильно щелочной воде, а такие устройства еще не коммерчески доступны, говорит Элимелех.

Энергия всегда будет решающим ограничением. Двадцать лет назад для производства одного кубометра опресненной воды требовалось 5–10 киловатт-часов.Современным установкам обратного осмоса, таким как установка в Ашкелоне, сейчас требуется около 2 киловатт-часов для производства того же объема. Мировой рекорд, достигнутый на пилотной установке в Калифорнии, составляет 1,58 киловатт-часов. Законы термодинамики налагают теоретический предел около 0,7 киловатт-часов на энергоэффективность опреснения. А поскольку желаемая высокая скорость потока требует дополнительной энергии, такие установки, как Ашкелон, уже близки к тому, что реально осуществимо.

«Вы можете улучшить мембранные материалы и оптимизировать устройства рекуперации энергии», – говорит Гэри Эми, эксперт по опреснению из Института образования в области водных ресурсов Организации Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры в Делфте, Нидерланды.«Но что бы вы ни пытались, энергоэффективность опреснения скоро выйдет на плато».

Несмотря на эти ограничения, хорошо спроектированные опреснительные установки могут быть более эффективными и экологически безопасными, чем большие плотины, трубопроводы или каналы. «Опреснение – одна из технологий, которая может смягчить проблему нехватки воды. Решение – нет », – говорит Марк Шеннон, инженер-механик из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, который курирует научно-технический центр очистки воды, финансируемый Национальным научным фондом США.

Пока Рэнкин и его сторонники готовятся к новому витку протестов, Мельбурн может сделать похуже, чем смотреть на запад, в сторону города Перт. Его опреснительная установка стоимостью 329 миллионов долларов США, открытая в 2006 году, получила неохотное одобрение. Фактически, сейчас планируется построить второй завод стоимостью 811 миллионов долларов США. Секрет: возобновляемая энергия – энергия поступает в основном от ветряных электростанций, и до 90% ее можно утилизировать с помощью устройств рекуперации энергии.

Дополнительная информация

Дополнительную информацию см. В выпуске Nature News Special on Water

Об этой статье

Цитируйте эту статью

Schiermeier, Q.Вода: очищение с добавлением щепотки соли. Природа 452, 260–261 (2008). https://doi.org/10.1038/452260a

Ссылка для скачивания

Дополнительная литература

• Характеристики развития точечной и щелевой коррозии дуплексной нержавеющей стали 2205 в горячей концентрированной морской воде

  • Hongtao Zeng
  • , Yong Yang
  • , Lele Liu
  • и Moucheng Li

  Журнал электрохимии твердого тела (2021 год)

• Отвод воды с юга на север стабилизирует уровень грунтовых вод в Пекине

  • Di Long
  • , Вентинг Ян
  • , Бриджит Р.Scanlon
  • , Jianshi Zhao
  • , Dagen Liu
  • , Peter Burek
  • , Yun Pan
  • , Liangzhi You
  • и Yoshihide Wada

  Nature Communications (2020)

• Ультратонкая мембрана без поддержки с большим потоком воды для опреснения прямым осмосом

  • Meiyu Zheng
  • , Xiaoyu Zhao
  • , Shu Xu
  • и Dongwei Lu

  Загрязнение воды, воздуха и почвы (2019)

• Опреснение с низким потреблением энергии

  Природа Нанотехнологии (2018)

• Вспомогательный обратный электродиализ – принципы, механизмы и возможности

  • Marjolein Vanoppen
  • , Ella Criel
  • , Griet Walpot
  • , Дэвид А.Вермаас
  • и Арне Верлифде

  NPJ Чистая вода (2018)

Ученые открыли революционный способ удаления соли из воды

Выпейте!

Getty Images

Планета нагревается, промышленность закачивает в окружающую среду все больше соленой воды, и когда начнутся войны за воду, питьевая вода будет более ценной, чем золото (вы впервые услышали это здесь).

Вот почему способность быстро и легко опреснять воду уже давно является целью ученых всего мира. И теперь группа исследователей из Колумбийского университета считает, что они нашли способ сделать это.

Этот процесс называется экстракцией растворителем при изменении температуры и предназначен для очистки гиперсоленых рассолов (вода с высокой концентрацией солей, что делает ее в семь раз более соленой, чем морская вода). Такие сточные воды образуются в промышленных процессах и при добыче нефти и газа, и они представляют собой серьезный риск загрязнения грунтовых вод.

Исследовательская группа, возглавляемая Нгаи Инь Ипом, доцентом кафедры инженерии земли и окружающей среды Колумбийского университета, смешала растворитель (окрашенный в красный цвет) с образцом гиперсоленого рассола (окрашенный в синий цвет).

Кажется, что жидкости остаются разделенными в сосуде, но после их нагревания и последующего переливания красного растворителя в другой сосуд для отдельного нагревания, команда осталась со слоем чистой воды.

Хотя наука сложна, на видео выше показан процесс довольно просто (без Ph.D. требуется).

Самое интересное в этом процессе – это его последствия. Команда смогла удалить до 98,4% соли, что сопоставимо с текущим «золотым стандартом» процесса обратного осмоса. Но в отличие от обратного осмоса или других методов опреснения, этот процесс не требует высоких температур или высокого давления – достаточно низкопотенциального тепла ниже 70 C (158 F).

И это меняет правила игры – как для очистки сточных вод, так и даже для создания питьевой воды, пригодной для потребления человеком.

«TSSE может быть революционной технологией», – сказал Ип. «Он эффективен, действенен, масштабируем и может работать на устойчивой основе».

Вы можете прочитать полное исследование в журнале Environmental Science & Technology Letters или прочитать более краткое описание здесь.

Сейчас играет: Смотри: Как остановить климатическую катастрофу | Какое будущее

6:23

Индонезийский подросток использует гениальный метод фильтрации воды, чтобы выжить в море 49 дней

На 49 дней Aldi Novel Adilang застрял в Тихом океане.18-летний индонезиец, чья работа заключается в обслуживании деревянной рыбацкой хижины у побережья страны, в середине июля застрял на мель, когда сильный ветер оторвал его плавучую ловушку для рыбы. Адиланг оказался в сотнях миль от Гуама, где его сигнал тревоги привлек внимание панамского судна. Его выживание было связано с чрезвычайной изобретательностью и небольшой удачей.

В понедельник, The Jakarta Post сообщила, что Адиланг выжил, ловя рыбу и сжигая части плавучей хижины, называемой «ромпонг», чтобы развести огонь для приготовления пищи.Чтобы утолить жажду, Адиланг полагался на одну из немногих вещей, которые у него были: рубашку. По словам генерального консула Индонезии Мирзы Нурхидаят, Адиланг «пил, потягивая воду из своей одежды, намоченной морской водой».

Это может показаться невозможным: в конце концов, морская вода настолько соленая, что токсична для человеческого организма. Организм может избавиться от избытка соли через почки, но если человек не потребляет пресную воду во время этого процесса, вся эта соль не подвергается разбавлению, необходимому для ее вывода.По данным Национальной океанической службы, человеку придется мочиться больше воды, чем выпить, чтобы избавиться от всей соли, потребляемой в морской воде. В конце концов, этот процесс приводит к смерти от обезвоживания.

Цитата Нурхидаята, похоже, является единственным доказательством того, что Адиланг использовал свою одежду как средство для питья воды, но некоторые торговые точки сообщают, что ему скоро 19 лет, и он использовал свою рубашку в качестве фильтра . И это, по мнению некоторых ученых, действительно может сработать.

Два исследования показали, что фильтрация воды через сари – одежду, которую обычно носят женщины на индийском субконтиненте, – может значительно повысить ее пригодность для питья.В 2003 году ученые обнаружили, что фильтрация воды из рек и прудов в Бангладеш через сложенный кусок хлопковой ткани, взятой из сари, вдвое снижает риск заражения холерой. Интересно, что они отметили, что старая ткань является лучшим фильтром, чем новая ткань, потому что размер пор свободных нитей меньше.

В ходе последующего исследования, проведенного в 2015 году, исследователи обнаружили, что фильтр, сделанный из четырех слоев изношенного хлопкового материала, может отфильтровать более 99 процентов всех бактерий холеры.

Хотя кипяченая вода по-прежнему считается лучшим способом очистки воды, ученые по-прежнему считают, что техника с использованием ткани исключительно полезна. Но вопрос о том, делает ли ткань то же самое с солью, что и с бактериями, остается спорным. Некоторые специалисты по выживанию на YouTube говорят, что это возможно, но другие рекомендуют другой метод, сочетающий ткань с соленой водой: руководство CNN по выбору в море рекомендует использовать рубашку для улавливания влаги из воздуха , а затем отжимать ее.

Использование ткани в качестве фильтра, скорее всего, не удалит и соли из морской воды, но определенно может снизить уровень соли до менее опасных концентраций.По данным Геологической службы США, концентрация солей в пресной воде обычно составляет 1000 частей на миллион (ppm). Для сравнения, в океанской воде содержится 35 000 промилле соли. Вполне возможно, что одежда Адиланга удаляла из воды достаточно молекул соли, чтобы его почки могли обработать ее, не обезвоживаясь.

Если вы когда-нибудь окажетесь по течению и у вас будет доступ к материалам, наиболее часто рекомендуемым методом очистки морской воды является дистилляция.В своей самой простой форме перегонка может означать кипячение морской воды в кастрюле и улавливание пара, когда он конденсируется на поверхности, как в пластиковой бутылке из-под газировки. Полученная вода не должна содержать соли. Конечно, это медленный процесс, но он также может означать разницу между жизнью и смертью.

Сверхтонкий кусок дерева можно использовать, чтобы превратить соленую воду в питьевую

Автор: Лия ​​Крейн

Крупным планом модифицированная древесина, фильтрующая соленую воду

Фильтрация соли из морской воды требует больших затрат энергии или специальных технических средств.Это может исправить тонкая мембрана из пористого дерева.

При мембранной дистилляции соленая вода прокачивается через пленку, обычно сделанную из какого-то полимера с очень узкими порами, которые отфильтровывают соль и пропускают через нее только молекулы воды. Джейсон Рен из Принстонского университета в Нью-Джерси и его коллеги разработали новый вид мембраны из натурального дерева вместо пластика.

«Если вы думаете о традиционной фильтрации воды, вам нужна перекачка под очень высоким давлением, чтобы продавить воду, поэтому для этого требуется много энергии», – говорит Рен.«Это более энергоэффективно, и в нем не используются материалы на основе ископаемого топлива, как во многих других мембранах для фильтрации воды».

Мембрана его команды сделана из тонкого куска американской липы, которая подвергается химической обработке, чтобы удалить лишние волокна в древесине и сделать ее поверхность скользкой для молекул воды. Одна сторона мембраны нагревается, так что, когда вода течет по этой стороне, она испаряется.

Водяной пар проходит через поры мембраны к ее более холодной стороне и оставляет соль, конденсируясь в виде свежей прохладной воды.Это требует гораздо меньше энергии, чем просто кипячение всей соленой воды, потому что нет необходимости поддерживать высокую температуру более чем для тонкого слоя воды за раз, – говорит Рен.

Этот метод фильтрует около 20 кг воды на квадратный метр мембраны в час, что не так быстро, как полимерные мембраны. Исследователи думают, что это может быть связано с тем, что у них не было оборудования, чтобы сделать их мембрану такой тонкой: ее толщина составляет 500 микрометров, тогда как полимерные мембраны обычно имеют толщину ближе к 130 микрометрам.

По словам Рена, сделать древесные мембраны более тонкими не должно быть слишком сложно с правильным оборудованием. «Функциональная часть мембраны имеет толщину микрометр», – говорит он. «Остальное – просто опорная конструкция, чтобы ее было труднее сломать».

Ссылка на журнал: Science Advances , DOI: 10.1126 / sciadv.aaw3203

Еще по этим темам:

Новый способ удаления солей и токсичных металлов из воды

Большинство людей на Земле получают пресную воду из озер и рек.Но на их долю приходится всего 0,007 процента мировой воды. По мере роста численности населения растет и потребность в пресной воде. Теперь два из трех человек в мире сталкиваются с серьезной нехваткой воды, по крайней мере, один месяц в году.

Другие источники воды, такие как морская вода и сточные воды, могут использоваться для удовлетворения растущих потребностей в воде. Но эти источники воды полны соли и обычно содержат такие загрязнители, как токсичные металлы. Ученые и инженеры разработали методы удаления солей и токсинов из воды – процессы, называемые опреснением.Но существующие варианты дороги и энергоемки, тем более, что требуют большого количества шагов. Современные методы опреснения также приводят к образованию большого количества отходов – около половины воды, подаваемой на некоторые опреснительные установки, теряется в виде сточных вод, содержащих все удаленные соли и токсины.

Я докторант в области химической и биомолекулярной инженерии и часть группы, которая недавно создала новый метод очистки воды, который, как мы надеемся, может сделать опреснение более эффективным, с отходами легче управлять и уменьшить размер водоочистных сооружений.Эта технология включает новый тип фильтра, который может улавливать и улавливать токсичные металлы, одновременно удаляя соль из воды.

Создание универсального фильтра

Мембраны, заполненные мелкими частицами, которые могут улавливать определенные токсичные металлы, могут очищать воду за один прием.
Предоставлено: Адам Ульяна, CC BY-ND

Для создания единого фильтра, который мог бы как улавливать металлы, так и удалять соли, моим коллегам и мне сначала понадобился материал, который мог бы удалять из воды множество различных загрязняющих веществ, в основном тяжелых металлов.Для этого мы обратились к крошечным абсорбирующим частицам, называемым пористыми ароматическими каркасами. Эти частицы предназначены для избирательного улавливания отдельных загрязняющих веществ. Например, абсорбирующие частицы одного типа могут улавливать только ртуть. Другие типы специально удаляют только медь, железо или бор. Затем я встроил эти четыре разных типа частиц в тонкие пластиковые мембраны, по сути создав специальные фильтры, которые будут улавливать загрязнения в соответствии с типом частиц, которые я помещаю в мембрану.

Затем мы с коллегой поместили эти мембранные фильтры в электродиализный водоочиститель. Электродиализ – это метод, в котором используется электричество для вывода солей и токсинов из воды через мембрану в отдельный поток отходов. Эти отходы, часто называемые рассолом, могут стать токсичными и дорогостоящими для утилизации в существующих процессах опреснения.

Этот новый подход к опреснению воды, называемый электродиализом с захватом ионов, использует тонкие мембраны и электричество для улавливания токсичных металлов, которые извлекаются из воды вместе с солями.
Предоставлено: Адам Ульяна, CC BY-ND

В модифицированном процессе моей команды, называемом ионно-захватным электродиализом, мы надеялись, что мембраны, заполненные крошечными металлопоглощающими частицами, будут захватывать токсичные металлы вместо того, чтобы позволять им перемещаться в рассол. Это даст одновременно три преимущества с точки зрения энергоэффективности: удаление солей и металлов из воды; токсичные металлы будут захвачены небольшой, легко удаляемой мембраной – или даже потенциально могут быть использованы повторно; и поток соленых отходов будет нетоксичным.

Насколько эффективен электродиализ с захватом ионов?

После того, как наша команда успешно создала эти мембраны, нам нужно было их протестировать. В первом тесте, который я провел, использовались мембранные фильтры со встроенными абсорбентами, улавливающими ртуть, для очистки воды из трех источников, содержащих как ртуть, так и соли: грунтовые воды, солоноватая вода и промышленные сточные воды. К восхищению нашей команды, мембраны улавливали всю ртуть во время каждого теста. Кроме того, мембраны также отлично справлялись с удалением соли – более 97 процентов было удалено из грязной воды.После всего лишь одного прохода через наш новый электродиализный аппарат вода стала идеально питьевой. Важно отметить, что дальнейшие эксперименты показали, что ртуть не может проходить через фильтр до тех пор, пока не будут израсходованы почти все абсорбирующие частицы в фильтре.

Затем мне и моим коллегам нужно было посмотреть, будет ли наш электродиализ с захватом ионов работать с другими распространенными вредными металлами. Я протестировал три мембранных фильтра, содержащих абсорбенты для меди, железа или бора. Каждый фильтр удался.Каждый фильтр улавливал все целевые загрязнители без какого-либо обнаруживаемого количества, попадающего в рассол, одновременно удаляя более 96 процентов солей из воды, очищая воду до пригодных для использования условий.

Традиционные процессы опреснения и очистки производят много часто токсичных сточных вод, называемых рассолом.
Кредит: brozova / iStock через Getty Images

Остающиеся проблемы

Наши результаты показывают, что наш новый метод очистки воды может избирательно улавливать многие распространенные загрязнители, а также удалять соли из воды.Но есть еще другие технологические проблемы, которые необходимо решить.

Во-первых, высокоселективные абсорбирующие частицы – пористые ароматические каркасы – которые мы с моими коллегами добавляли в мембрану, слишком дороги, чтобы помещать их в фильтры массового производства. Вероятно, можно вместо этого поместить в фильтры более дешевые, но более низкого качества абсорбенты, но это может ухудшить эффективность очистки воды.

Во-вторых, инженеры вроде меня все еще нуждаются в испытании электродиализа с захватом ионов в масштабах больших, чем те, которые используются в лаборатории.Проблемы могут часто возникать в новых технологиях во время этого перехода от лаборатории к промышленности.

Наконец, инженерам водоочистных сооружений нужно будет найти способ приостановить процесс прямо перед тем, как мембранные абсорбенты будут исчерпаны. В противном случае токсичные загрязнители начнут просачиваться через фильтр в сточные воды солевого раствора. Затем инженеры могли перезапустить процесс после замены фильтра или после удаления металлов из фильтра и их сбора как отдельных отходов.

Мы надеемся, что наша работа приведет к новым методам, которые могут эффективно и эффективно очищать источники воды, которые более многочисленны – но более загрязнены – чем пресная вода. Работа действительно того стоит. В конце концов, последствия нехватки воды огромны как на социальном, так и на мировом уровне.

Эта статья написана доктором философии Адамом Ульяной. студент факультета химической и биомолекулярной инженерии Калифорнийского университета в Беркли. Эта статья переиздана из The Conversation по лицензии Creative Commons.Прочтите оригинальную статью.

Верхнее фото предоставлено Science Photo Library / Getty Images

Простое удаление соли для получения пресной воды | News

Ученые из США разработали безмембранный метод экстракции растворителем для удаления соли из морской воды, работающий при низких температурах.

Доступ к чистой пресной воде необходим. К сожалению, предложение становится чрезмерно напряженным, и возникает борьба за удовлетворение спроса. В результате все большее значение приобретает разработка технологии опреснения (преобразования соленой воды в пресную).

Современные методы опреснения требуют большого количества энергии или мембран, которые необходимо постоянно менять по мере их засорения. Хотя в этих областях были достигнуты значительные успехи, Ганг Чен и его коллеги из Массачусетского технологического института в Кембридже пошли еще дальше и полностью устранили необходимость в мембране.

Команда использовала декановую кислоту в качестве растворителя для смешивания с водой. При небольшом нагревании наш растворитель растворяет воду, оставляя соли и примеси.Затем при охлаждении смесь под действием силы тяжести разделяется на два слоя, выделяя чистую воду. В отличие от обратного осмоса, в этом методе не используются дорогие мембраны и, в отличие от процессов испарения, не требуется нагрев до высоких температур », – поясняет Чен. Было показано, что процесс эффективен при температурах до 40 градусов по Цельсию, а восстановленная вода соответствовала стандартам солености, установленным Всемирной организацией здравоохранения и Агентством по охране окружающей среды США.

Адель Шариф, эксперт в области гидротехники и директор Центра исследований и применения осмоса в Университете Суррея, Великобритания, считает, что необходимы дальнейшие исследования в таких областях, как масштабируемость и практичность, но считает, что эта концепция многообещающая.«Предлагаемый процесс опреснения может иметь низкий уровень воздействия на окружающую среду, поскольку в нем используется низкопотенциальное тепло, а также низкие капитальные и эксплуатационные расходы, – говорит он.

Чен считает, что эта работа открывает новую область исследований в области опреснения воды. «Будучи простым и недорогим процессом, направленная экстракция растворителем также имеет огромный коммерческий потенциал в опреснении морской воды, очистке промышленных сточных вод, очистке воды, добываемой из нефтяных и газовых скважин, и других подобных применениях», – заключает он.

Ребекка Броди

Ссылка на статью журнала

Безмембранное опреснение при очень низких температурах путем направленной экстракции растворителем Анураг Баджпаи, Тенгфей Луо, Эндрю Муто и Ганг Чен ,? Energy Environ. Sci. , 2011, 4 , 1672 DOI: 10.1039 / c1ee01027a

Соль Vs. Системы фильтрации без соленой воды | Фильтр для воды для всего дома Arizona

В наши дни большинство из них находятся дома, благоустройство дома на высоте.Люди вынуждены сидеть в своих домах, чтобы оглянуться вокруг, чтобы найти некоторые из тех «медовых дел», которые раньше были на второй план. Обычное улучшение дома, на которое обращают внимание многие люди, – это добавление или изменение существующей системы фильтрации воды в доме.

Как мы все хорошо знаем, независимо от того, в какой стране вы живете, система фильтрации воды в вашем доме может значительно улучшить вкус, запах и общее качество вашей воды. Стандарты EPA для городской воды делают ее безопасной для питья, готовки и даже купания, но остаются загрязнители, которые могут вызвать долгосрочные вредные последствия.Вы можете проверить свои баллы по воде в вашем районе и посмотреть, как они справились с последними тестами. Есть много разных веб-сайтов, которые вы можете проверить, это так же просто, как поискать в Google «как моя вода?»

В зависимости от того, где вы живете, результаты в ваших районах меня пугают. В нашей водопроводной воде после водоочистных сооружений остается много вредных веществ. Именно здесь в игру вступает домашняя фильтрация воды. Здесь вы можете дополнительно отфильтровать нежелательные загрязняющие вещества и химические вещества в воде, чтобы дать себе и своей семье отличный вкус, отличный запах и качественную воду прямо у вас дома.

Итак, вопрос не в том, нужна ли вам система фильтрации воды в вашем доме, а в том, какой тип вам нужен и какой вы хотите.

Соль или без соли?

Сегодня на рынке есть много вариантов, и множество компаний, из которых можно выбирать, но главный вопрос, который вам нужно решить в первую очередь, заключается в том, хотите ли вы солевую систему или бессолевую систему.

В течение многих лет обычные солевые системы были оптимальным вариантом, и это был практически единственный вариант на рынке.По мере того, как времена меняются, и становятся доступными более новые и более эффективные технологии, все больше и больше людей отказываются от выбора солевой системы, и еще больше людей меняют свои старые солевые системы на систему без соли и без проблем.

Недостатки солевой системы

Во-первых, вы можете даже не знать, что такое домашняя система фильтрации воды, в которой используется соль. Соляная система – это способ фильтрации воды, поступающей в ваш дом, через солевые таблетки и шарики из смолы.Этот процесс происходит в солевом баке и баке для смягчения воды, которые подключены к вашей основной системе водоснабжения, обычно это подключается в гараже. Резервуар для рассола заполнен гранулами соли, а резервуар для умягчителя – гранулами смолы. Этот процесс представляет собой ионный обмен: вода поступает в резервуар, а отрицательно заряженная смола притягивает нежелательные минералы и обменивает их на натрий. Этот процесс действительно помогает отфильтровать некоторые нежелательные минералы и смягчать воду, но он также создает другие проблемы.Одна из основных проблем – это добавление в нашу воду избытка натрия. Это причина того, что во многих домах также установлена ​​система обратного осмоса под раковиной, которая затем снова фильтруется, чтобы они могли иметь лучший вкус и лучшее качество для питья и использования для приготовления пищи.

Еще один недостаток – сама соль. Мешки с солью – это добавленная стоимость и огромные хлопоты. Они тяжелые, обычно 25-40 фунтов. Вы должны наполнять солевой бак этими большими тяжелыми мешками каждые несколько месяцев или раньше, в зависимости от размера вашего дома и потребления воды.

Соляная система также вредна для окружающей среды. Их системы требуют циклов регенерации и обратной промывки, которые не только расходуют большое количество воды, но и возвращают загрязненную воду в грунтовые воды. По этим причинам все больше и больше сообществ запрещают солевые системы.

Без солевой системы

Сегодня существует больше возможностей и компаний, чем когда-либо, которые предлагают альтернативу водоумягчителю и системе фильтрации на основе соли.В h3o Concepts наша система отличается по дизайну.

Мы используем нашу запатентованную технологию Amp Force для разложения минералов жесткой воды с использованием энергии вместо солевых гранул. Эта система расщепляет минералы кальция и магния, которые вызывают проблемы с жесткой водой. Мы используем высококачественную среду для фильтрации воды, и обе наши системы объединены в один компактный резервуар. Наши бессолевые системы просты и не требуют обслуживания, мы подключаем их, и вы получаете воду лучшего качества, чем бутилированная, из каждого крана в вашем доме, даже не добавляя ничего и не меняя фильтры.Мы также предоставляем на наши продукты 10-летнюю гарантию и производим их прямо здесь, в США.

У нас есть ответ на вопрос Salt Vs. Нет споров о соли, и мы хотим помочь вам и вашей семье иметь в доме воду, которой вы заслуживаете. Позвоните нам сегодня, и мы поможем вам установить систему фильтрации домашней воды без содержания соли, которая позволит вам насладиться прекрасным вкусом, прекрасным запахом и самой качественной водой, доступной в вашем доме, и все это будет в вашем доме и из самой зеленой системы.