روش آب شیرین کن | هوزینگ فیلتر میکرونی | آب سازان

روش آب شیرین کن: آب آشامیدنی یک کالای کمیاب در برخی از نقاط جهان است. آب خالص را می توان با نمک زدایی از آب دریا به دست آورد.

آب یکی از فراوان ترین مواد در این سیاره است. در روی زمین  حدود 1.3 * 1018 m 3 (1.3 میلیارد کیلومتر مکعب) است.

روش آب شیرین کن | هوزینگ فیلتر میکرونی | آب سازان

با این حال، آبی که می‌توانیم برای کشاورزی یا به عنوان آب آشامیدنی استفاده کنیم، تنها بخش کوچکی از این مقدار عظیم  (تقریباً 0.04٪) است.

بیشتر آب در اقیانوس ها یافت می شود و حاوی نمک زیادی است که نمی توان مستقیماً از آن استفاده کرد.

آب آشامیدنی یک کالای کمیاب در برخی از نقاط جهان است. آب خالص را می توان با شیرین کردن آب دریا  به دست آورد. در زیر فرآیندهای شیرین کردن آب را برای شما بررسی می کنیم.

تقطیر

این قدیمی ترین و  رایج ترین روش شیرین کردن آب است. تقطیر آب تقریباً در هر آزمایشگاه یا داروسازی ها یافت می شود. با حرارت دادن،

آب تبخیر می شود و ناخالصی های غیر فرار (نمک ها) در فلاسک تقطیر باقی می مانند. سپس بخار سرد شده و آب خالص به دست می آید.

هوزینگ

با این حال، تقطیر معمولی یک عیب جدی دارد، یعنی اینکه بسیار انرژی بر است. گرمای تبخیر آب بسیار زیاد است،

بنابراین برای تقطیر یک لیتر آب تقریباً 0.7 کیلووات ساعت انرژی مصرف می کنیم. با این وجود، تقطیر معمولی  در جایی که گرمای کافی در دسترس است استفاده شده است.

به عنوان مثال، کشتی ها بیش از 100 سال است که از تجهیزات تقطیر برای تهیه آب آشامیدنی و آب مورد نیاز برای کار ماشین آلات استفاده می کنند.

در مناطقی که نور خورشید زیاد است، دستگاه های تقطیر خورشیدی اغلب به طرز شگفت انگیزی از نظر طراحی ساده هستند.

فیلتر میکرونی

این در واقع نوعی حوض کم عمق با رنگ مشکی است که با شیشه پوشانده شده است و یک مخزن جمع آوری آب دارد. نور خورشید ورودی آب را گرم می کند و بخارات آن بر روی شیشه کولر متراکم می شود و به ناودان و از آنجا به ظرف ذخیره می ریزد.

اسمز معکوس

این روش آب شیرین کن بر اساس جداسازی آب و نمک بر اساس اختلاف نقطه جوش نیست، بلکه بر اساس تفاوت در اندازه ذرات موجود در محلول است.

اساس یک غشای نیمه تراوا ویژه است که منافذ آن به قدری کوچک است که اجازه نفوذ نسبتاً خوبی به مولکول های آب می دهد، اما یون های نمک که دارای پوشش های هیدراتاسیون حجیم هستند (که توسط چندین لایه مولکول آب احاطه شده اند) نمی توانند از طریق غشاء عبور کنند.

اگر در یک طرف چنین غشایی آب خالص و در طرف دیگر محلول نمک وجود داشته باشد،

نفوذ خود به خود آب از طریق غشاء به محلول نمک رخ می دهد. این پدیده اسمز نامیده می شود .

اگر فشار بالای محلول نمک را بالاتر از مقدار به اصطلاح فشار اسمزی (برای آب دریا حدود 30 اتمسفر) افزایش دهیم، آب شروع به برگشت می کند و بنابراین می توانیم به طور مداوم آب تمیز گرفته و آب نمک غلیظ را تخلیه کنیم.

انجماد

این  روش آب شیرین کن با استفاده از کریستالیزاسیون است. این روش قرن هاست

که استفاده می شود. با کاهش دما، کریستال های آب خالص شروع به جدا شدن

از محلول نمک می کنند و نمک در قسمت یخ زده متمرکز می شود. مزیت آن این است

که برای انجماد آب به حرارت کمتری نسبت به تبخیر آن نیاز است، عیب آن این است

که جدا کردن کریستال های یخ خالص از محلول نمک غلیظ دشوار است. این احتمالاً

دلیل اصلی استفاده نادر از این روش است.

جایی که ما منبع ارزان سرما و گرما داریم می تواند از اهمیت خاصی برخوردار باشد.

یک گزینه این است که از تغییرات دما در طول سال استفاده کنید و بگذارید آب در زمستان یخ بزند

و در بهار ذوب شود. سال ها پیش، این روش در دانشگاه داکوتای شمالی (ایالات متحده آمریکا)

در نزدیکی دریاچه نمک آزمایش شد. در طول زمستان، آب پاشیده می شد و به این ترتیب

به تدریج مخروط بزرگی از یخ و محلول نمک غلیظ ایجاد می شد (آب به گردش درآمد و یخ به تدریج

از آن یخ زد و نمک در محلول جمع شد. در بهار، پس از افزایش دما، یخ به آرامی ذوب می شود

و آب حاصل به طور قابل توجهی نمک کمتری دارد.

الکترودیالیز

روش‌های قبلی آب خالص را از مخلوط نمک و آب حذف می‌کردند، در حالی که الکترودیالیز،

از طرف دیگر، یون‌های نمک را با استفاده از جریان الکتریکی از محلول حذف می‌کرد .

دستگاه الکترودیالیز شامل کانال های جداگانه ای است که از طریق آنها آب شیرین شده

جریان می یابد و توسط غشاهایی از یکدیگر جدا می شوند که همیشه فقط به یون های

دارای بار مثبت یا منفی اجازه عبور می دهند. در کانال های بیرونی الکترود وجود دارد.

یون‌های دارای بار مثبت (کاتیون‌ها) از طریق غشای کاتیون‌نفوذ به کانال با الکترود منفی عبور می‌کنند.

یون های دارای بار منفی (آنیون ها) به طور مشابه از غشای آنیون تراوا به کانال با الکترود مثبت

عبور می کنند (بارهای مخالف جذب می شوند)

تبادل یونی

در این حالت از مبدل های یونی برای حذف یون ها از آب استفاده می شود .

آنها مواد پلیمری (به شکل کره) هستند که می توانند کاتیون ها را به یکدیگر متصل کنند

(به اصطلاح برای این کار از کاتیون استفاده می شود) یا آنیون ها (از انکس برای این کار استفاده می شود)

و در عوض یون های هیدروژن یا هیدروکسیل را در محلول آزاد می کنند.

بنابراین، اگر اجازه دهیم آب شور ابتدا از ستونی پر از تبادل کاتیونی و سپس از طریق ستونی

پر از ضمیمه عبور کند، کاتیون ها و آنیون های موجود حذف می شوند و یون های هیدروژن آزاد شده

از تبادل کاتیونی با یون های هیدروکسید از ضمیمه به آن واکنش می دهند. آب را تشکیل می دهند.

به این ترتیب آب کاملاً تمیزی بدست می آوریم. با این حال، پس از مدت زمان معینی، باید کاتکس

و ضمیمه را بازسازی کنیم تا توانایی آن در تبادل یون ها بازیابی شود. این کار با استفاده از محلول اسید

(برای کاتکس) یا هیدروکسید (برای ضمیمه ها) انجام می شود. با این حال، این روش نسبتاً گران است

و بنابراین معمولاً فقط برای تصفیه آب شیرین شده از قبل (مثلاً برای اهداف آزمایشگاهی) استفاده می شود.