Главная проблема любого потерпевшего кораблекрушение — нехватка питьевой воды. Серьёзно, райские острова, с обильными фруктами и чистыми источниками — скорее исключение из правил. Чаще всего приходится выживать на куда менее приспособленных для жизни территориях. И если можно отложить на потом, то проблема добычи воды встаёт сразу и весьма резко.
На самом деле, вариантов достаточно. Можно собирать , можно постараться раскопать на песчаном берегу «колодец», в котором вода, будучи пропущенной через метры песка, окажется вполне питьевой. А можно призвать себе на помощь школьные познания физики и соорудить простейший опреснитель морской воды .
Итак. Для опреснения воды вам понадобятся:
- пластиковая бутылка
- большая светлая ёмкость
- небольшая тёмная ёмкость
- полиэтиленовая плёнка
Дальше всё просто. Закапываем большую ёмкость в землю до краёв, в неё помещаем среднюю тёмную посудину, заполненную морской водой. А в неё помещаем стакан, либо обрезанную пластиковую бутылку, причём всячески стараемся, чтобы солёная вода туда не попадала. Всю эту конструкцию оставляем на солнцепёке, герметично прикрыв плёнкой. Также рекомендуется положить небольшой груз непосредственно на плёнку над стаканом — это предоставит воде возможность стекать туда. И, собственно, всё. Через 8 часов у вас как раз и наберётся стакан миллилитров на 200, в среднем.
Принцип работы прост: под действием солнечных лучей темный материал нагревается, испарение воды усиливается. Полиэтиленовая плёнка не выпускает водяные пары наружу, а стенки большой ёмкости обеспечивают перепад температур, необходимый для конденсации.
Собственно, рецепт может меняться. Некоторые, например, советуют не использовать большую ёмкость, а просто выкапывать в песке яму и именно там размещать тёмную посудину. Другие предпочитают использовать непрозрачный полиэтилен. Короче, варианты есть.
В любом случае, для эффективного опреснения воды одной такой конструкции будет реально мало. А вот штук пять-шесть уже вполне смогут обеспечить вас дневной нормой, ещё и освободят время для более полезных дел. Основная проблема заключается в том, что что потерпевший кораблекрушение часто не располагает вообще никаким имуществом, поэтому о кастрюлях речь не идёт вообще. В таком случае, рецепт преображается и упрощается.
Благодаря загрязнению мирового океана, на побережье практически любых островов можно найти пластиковые бутылки и старые пакеты. Грязные, мятые, местами дырявые, но это лучше, чем ничего. Поэтому копаем яму, кидаем на дно ветки и листья, смоченные морской водой, в цент помещаем обрезанную пластиковую бутылку. Сверху — полиэтилен в несколько слоёв. Периодически воду придётся доливать.
Теоретически, полиэтилен можно заменить широкими листьями, но эта замена ещё сильнее снижает эффективность процесса опреснения воды . Короче, тут уж на высокую результативность рассчитывать не придётся. Но и это лучше, чем ничего.
Одним из наиважнейших факторов, влияющих на качество питьевой воды, является содержание в ней солей. При слишком высокой минерализации вода приобретает солёно-горький привкус. Если количество соли превосходит допустимые нормы, это может сказаться крайне негативно на здоровье людей, употребляющих такую воду.
Также воду, содержащую большое количество соли, крайне нежелательно использовать в бытовых целях. Стиральные и посудомоечные машины, а также другая домашняя техника быстро выйдут из строя под воздействием солевых отложений. Но как опреснить воду и избежать подобных последствий?
В жилые дома вода поступает из артезианских скважин. Такая вода по всем параметрам не допускается для употребления, но за неимением другой воды люди всё равно её пьют, готовят на ней еду, используют в хозяйственных нуждах. Поэтому вода, поступающая в дома, должна быть обязательно опреснена. Артезианскую воду можно опреснить различными способами. Проблема заключается только в том, что все они являются дорогостоящими.
Самым простым методом считается дистилляция воды, но соли, образующиеся в процессе выпаривания пресной воды, засоряют трубы и ухудшают теплопроводность. Наиболее эффективный способ – это термохимическое смягчение воды. Способ довольно действенный, но и дорогой. Он существенно увеличивает себестоимость пресной воды, получаемой в процессе, а кроме того, в ходе работ образуется большое количество побочных продуктов, которые необходимо утилизировать. Всем известно, что утилизация вредных веществ очень дорогая, что также не лучшим образом сказывается на конечной цене.
Обратный осмос – это отделение с помощью мембраны пресной воды и солей, которые в ней находятся. При этом способе артезианскую воду качают под высоким давлением. Недостатками этого метода является то, что мембрана под высоким давлением может быть разорвана, а кроме того, она часто забивается, и может пропускать какое-то количество растворённой в воде соли.
Гелиоопреснение – метод, при котором в большой ёмкости с артезианской водой происходит испарение под воздействием солнечной радиации. Этот способ используется не только для опреснения пресной воды, но и для грунтовых вод. Сложности заключаются в слишком большом количестве дорогостоящей техники. Используют этот метод, как правило, в странах с большим солнечным излучением.
Как опреснить морскую воду
Люди сами начали изменять окружающую среду, активно вмешиваться в природные процессы, и как результат, получили огромные проблемы. Одной из актуальных проблем является то, что многие страны страдают от нехватки пресной воды. Чистой питьевой воды становится всё меньше и меньше. И это способствует развитию производства специализированной техники, открытию новых технологий, что позволяет опреснить морскую воду. Страны Африки, Израиль, север Европы находятся вблизи морской воды, но её невозможно использовать как питьевую. Приходится морскую воду опреснять.
Для того чтобы очистить морскую воду от примесей соли, необходимо использование дорогостоящего оборудования, которое требует больших энергозатрат. И даже несмотря на это, по всему миру имеется большое количество опреснительных установок.
Способы опреснения морской воды следующие: дистилляция, обратный осмос, вымораживание, ионный обмен, электродиализ. Дистилляция может быть мембранной, многоколонной, компрессионной. Метод вымораживания – ещё один вариант очистить морскую воду. Она охлаждается до кристаллизации, из кристаллов потом выделяется пресная вода.
В данное время наиболее распространёнными способами опреснения морской воды являются обратноосмотические фильтры для очистки, а также дистилляция. Менее востребованными методами считаются вымораживание и электродиализ.
Самый лёгкий способ очистить воду дома – это использование фильтров для воды. С их помощью вода очищается от вредных примесей и солей. Однако бытовые фильтры не способны очистить воду от всех вредных веществ. Перед тем, как приобрести и установить фильтр, необходимо получить точную информацию, какая по качеству вода поступает из водопровода. Также понадобится консультация компетентного специалиста, который посоветует, какой именно фильтр потребуется с учётом потребностей, возможностей и изначального качества воды.
Всем известна польза талой воды для здоровья человека. В домашних условиях её очень просто приготовить. В морозильную камеру помещаются стеклянные или пластиковые ёмкости с водопроводной, а ещё лучше, колодезной водой, закрытые полиэтиленовыми крышками. После того, как вода замёрзнет на треть, воду, которая не замёрзла, необходимо слить – как раз в ней остались все вредные вещества и соли. Лёд должен растаять при комнатной температуре, и вот эту талую воду следует пить.
Вода – мощный растворитель. При нормальной температуре (18° С) в 1 л воды можно растворить 90 г питьевой соды, 360 г поваренной соли, 600 г стиральной соды.
В воде также хорошо растворяются газы. При 0° С в 1 л воды растворяется 55 м 3 хлористого водорода.
В 1 л дождевой воды находится до 300 мг примесей. В подземных водах растворено до 22 г солей на 1 л.
Человек может пить воду с засолённостью 1-1,5г на 1 л.
Подземные воды, которые питают колодец, могут растворять соли, находящиеся в грунте и, тем самым, становиться непригодными для потребления человеком даже для технических нужд (появляется накипь на нагревательных элементах чайников, стиральных машин, бойлеров).
Чтобы колодезная вода с высоким содержанием солей стала полезной для использования в обиходе, производят опреснение воды с помощью установок и фильтров.
Опреснение воды — методы
На практике применяются следующие способы опреснения воды:
- выпаривание (дистилляция);
- химическое осаждение;
- ионный обмен;
- электроосмос;
- опреснение вымораживанием;
- обратный осмос.
Опреснение воды методом дистилляции
Это наиболее известный и практикуемый долгие годы метод избавления воды от солей, но это и самый энергозатратный метод. Для опреснения морской воды таким методом на Ближнем Востоке специально построили ядерный реактор.
Более практичным такой метод опреснения больших объемов воды стал после изобретения гелиовых (солнечных) опреснителей.
Метод химического осаждения
Этот метод используется очень ограниченно и только для строго определенных солей. Заключается он в том, что определенные химические элементы переводят растворенные в воде соли в нерастворимые, и они выпадают в осадок.
Ионный обмен
Метод заключается в том, что смолы с избыточным положительным или отрицательным зарядом (аниониты, катиониты) притягивают к себе и связывают соли с противоположным зарядом.
Регенерация смол позволяет применять их многократно, поэтому метод нашел промышленное применение на предприятиях пищевой и электронной промышленности.
Электроосмос
Опреснения с помощью такого метода схоже с ионным обменом, только смолы заменены мембранами под напряжением разной полярности. Метод очень продуктивный но нуждается в периодической замене мембран и затратах электроэнергии для создания потенциала на электродах.
Опреснение вымораживанием
Этот метод основан на том, что растворенные в воде соли замерзают при более низких температурах, чем чистая вода, поэтому они остаются в жидком состоянии, а лед, при замерзании воды, состоит только из молекул Н
2О (явление криоскопии). Метод очень трудоемкий и не гарантирует полной очистки. Может применяться в домашних условиях для небольших объемов воды.
Обратный осмос
Существуют способы опреснения, отличающиеся по принципу действия от вышеописанных-это опреснение методом обратного осмоса, при котором соли растворённые в воде отделяются с помощью мембраны, непроницаемой для солей, но проницаемой для воды.
Принцип действия осмоса был создан природой и является основой для обмена веществ практически всех живых организмов на планете. Осмос действует так, что живые клетки получают питательные вещества, и немаловажно – эти клетки выводят шлаки.
При очистке воды методом обратного осмоса, все вещества и вода, которые растворенные в ней разделяются на два потока, каждый из них имеет различную от другой концентрацию солей. Очищенная вода в одном потоке, и вода с большей концентрацией солей, которая уходит в дренаж.
Фильтры для опреснения воды
Обычные водопроводные фильтры с сетками и угольным наполнением нельзя применять для опреснения воды из колодца. Они с этой задачей не справятся.
Смягчить воду поможет ионный фильтр. В нем применяются ионные смолы (катиониты/аниониты), которые нужно периодически менять. Поэтому, более практичным для бытового использования является фильтр обратного осмоса.
Фильтры обратного осмоса считаются наиболее качественными, поскольку они, используя полимерную половолоконную мембрану, очищают воду до такой степени, что на выходе получается чистая молекулярная вода. В ней не будет иметься абсолютно никаких солей и зловредной органики.
Пить долгое время такую воду нецелесообразно, поскольку для организма человека критически важны как соли, так и минералы.
Поэтому часто данные виды фильтров оснащаются встроенными минерализаторами. Вышеуказанные фильтры стоят больших денег и требуют отдельной инсталляции.
Установки для опреснения воды
Для опреснения воды в промышленных масштабах применяются проточные установки с регенерируемыми смолами (ионные установки) – это наиболее удобный в обслуживании и экономически выгодный вариант. Современная торговля предлагает малогабаритные варианты таких установок для автономного обеспечения водой коттеджных поселков и индивидуального жилья.
Промышленные дистилляторы часто применяются в производственном процессе. Их простота и коррозионностойкие материалы, из которых такие дистилляторы изготовлены, являются существенным аргументом для многих пользователей такого опреснения воды. Такие опреснительные установки применяются в химическом производстве и в пищевой промышленности.
Особенно эффективными оказались выпарители, использующие солнечную энергию, но их пока применяется мало. Требуются большие капитальные затраты и много солнца. Для побережья морей в тропиках – это очень выгодный вариант, но не для коттеджного поселка в средней полосе, возле реки и прохладного леса — эти установки не подходят.
Сравнение эффективности методов и фильтров
По эффективности методов опреснения воды их следует разделить на промышленные и бытовые. Большие объемы воды и очень жесткую воду (например, морскую) эффективнее всего опреснять методом дистилляции или методом ионного обмена, а в быту более эффективным будет метод обратного осмоса.
Так как колодезная вода используется в коллективных и индивидуальных системах автономного водообеспечения, то для ее опреснения необходимо применять методы ионного обмена или обратного осмоса. Примерами такого оборудования для коллективного пользования являются:
- Ecosoft FU-1035-Cab-CG;
- Organic U-1035 Econom;
- Ecosoft FU-835 Cab-CG;
- Organic Big Blue 20;
- Filter cab-1035-U CI;
- Atlas LCS15;
- BWT AQUADIAL Softlife 15.
Для индивидуального использования подойдут следующие фильтры:
- фильтр СВОД АС 10/250;
- СВОД АС 5/100;
- фильтр СВОД АС 5/300.
Но лучше всего в индивидуальном использовании для опреснения колодезной воды подходят фильтры обратного осмоса. Например:
- AURO-505P-JG (100G);
- 400G (на раме) AURO-4005-Rama;
- AURO-4005-FLOW;
- Atoll A560 Em Premium (с минерализатором).
В торговых сетях предложение фильтров для опреснения колодезной воды очень большое, поэтому свой выбор необходимо делать, основываясь на потребностях и возможностях. Оптимальным вариантом будет консультация со специалистами и отзывы других потребителей.
Использование морской воды для полива
Полив почвы во многих засушливых районах связан с недостатком пресной воды из-за отсутствия поблизости естественных пресноводных водоемов. Достаточно сказать, что около 60 % земной поверхности относится к районам, где пресной воды очень мало или ее нет совсем. Зачастую, проблему можно было бы решить, если бы появилась возможность использовать для полива почвы (и для других хозяйственных целей) опресненной морской воды.
Запасы морской воды на Земле поистине неисчерпаемы, но эту воду невозможно использовать для хозяйственных целей из-за высокого содержания солей.
Вода, используемая для полива сельскохозяйственных культур, должна содержать очень мало солей - большинство культур не произрастает, если их поливают водой, содержащей более 0,25% солей. Очень болезненно реагируют растения и на содержание в воде щелочи.
Во многих странах, в том числе и в России изыскиваются пути опреснения морских вод, что сняло бы проблему засухи и недостатка пресной воды в районах, примыкающих к морским солоноводным водоемам.
Нехватка пресной воды все больше ощущается в индустриально развитых странах, как США и Япония, где потребность в пресной воде для бытовых нужд, сельского хозяйства и промышленности превышает имеющиеся запасы.
В таких странах, как Израиль или Кувейт, где уровень осадков очень низок, запасы пресной воды не соответствуют потребностям в ней, которые возрастают в связи с модернизацией хозяйства и приростом населения. В дальнейшем человечество окажется перед необходимостью рассматривать океаны как альтернативный источник воды.
Россия по ресурсам наземных пресных вод занимает первое место в мире. Один только Байкал способен удовлетворить нынешнюю потребность россиян в пресной воде. Достаточно привести такой пример: если попытаться заполнить байкальскую котловину, направив сюда воду всех рек земного шара, то на ее заполнение потребуется почти 300 дней.
Однако до 80% этих ресурсов приходится на малозаселенные и малоосвоенные районы Сибири, Севера и Дальнего Востока. Всего около 20% пресноводных водоемов расположено в центральных и южных областях с высокой плотностью населения, высокоразвитыми промышленностью и сельским хозяйством.
Некоторые районы Средней Азии (Туркмения, Казахстан), Кавказа, Донбасса, юго-восточной части РФ, обладая крупнейшими минерально-сырьевыми ресурсами, не имеют источников пресной воды.
Вместе с тем ряд районов нашей страны располагает большими запасами подземных вод с общей минерализацией от 1 до 35 г/л, не используемых для нужд водоснабжения из-за высокого содержания растворенных в воде солей. Эти воды могут стать источниками водоснабжения только при условии их дальнейшего опреснения.
Важным параметром морской воды при опреснении является ее солёность, под которой подразумевается масса (в граммах) сухих солей (преимущественно NaCl ) в 1 кг морской воды. В разных морях содержание солей в единице объема воды может сильно колебаться (так, например, Черное, Каспийское и Азовское моря считаются слабосолеными). Средняя солёность вод Мирового океана составляет 35 г/кг морской воды.
Наряду с поваренной солью (NaCl) в морской воде содержатся и другие химические элементы, преимущественно, в виде ионов: K+, Mg 2 +, Ca 2 +, Sr 2 +, Br-, F-, H 3 BO 3 , которые можно получать из морской воды в промышленных масштабах. Среди других веществ, содержащихся в морской воде - литий (Li) , рубидий (Rb) , фосфор (P) , йод (J) , железо (Fe) , цинк (Zn) и молибден (Mo) . Всего в морской воде обнаружено около 50 химических элементов в тех или иных концентрациях.
Способы опреснения морской воды
Наиболее известный (с глубокой древности) метод опреснения соленой воды - дистилляция, когда соленая вода испаряется в специальной установке, а затем из пара отбирают конденсат в виде пресной воды. Соли остаются в начальном растворе (тузлуке), который постоянно пополняется свежей морской водой.
Процесс достаточно трудоемкий и энергоемкий, поэтому лучшие умы человечества задействованы на удешевлении технологии получения пресной воды из морской.
Применяются вакуумные установки, позволяющие испарять воду при более низких температурах, а также технология вымораживания соли, когда охлажденная морская вода превращается в кубики пресноводного льда, покрытого кристаллами соли. Эти кристаллы затем смываются пресной водой и получается пресный лед.
Кроме указанных технологий известен способ отделения соли из воды при помощи ионных процессов. Известно, что растворенные в воде соли образуют ионы, имеющие отрицательный или положительный заряд. Благодаря этому явлению появляется возможность выделить ионы соли из воды при помощи электрических (электродиализ) или химических (ионообмен) процессов. Подобные установки уже применяются на практике, хотя технология еще далека до совершенства, и стоимость полученной пресной воды достаточно высока.
Применяются и другие методы опреснения морской воды - экстракция, основанная на том, что в некоторых органических жидкостях при низкой температуре растворяется больше воды, чем при высокой. Холодный экстрагент смешивается с соленой водой и "высасывает" из нее пресную воду, без солей. Пройдя через нагреватель, экстрагент "отпускает" из себя пресную воду.
Кроме перечисленных способов получения пресной воды применяют следующие малоизвестные методы: осмос , ультрафильтрацию, образование и последующее разложение гидратов, а также комбинацию перечисленных технологий.
Практическое применение технологий по добыче пресной воды из соленой в достаточно больших объемах осуществляется с первой половины прошлого века. Опресняющие установки производительностью до нескольких тысяч кубометров в сутки имеются во многих странах, в том числе и в бывшей республике СССР - Азербайджане. Здесь при помощи опреснительных технологий произведена попытка снизить проблему с водоснабжением города Баку.
Проблема с пресным водоснабжением возникла и в Крыму после известных событий, связанных с его присоединением к России в 2014 году. Украина (с целью наказания непокорных) перекрыла канал, подающий на полуостров пресную воду, тем самым создав дефицит, как технической, так и питьевой воды для населения. 
Появились сведения о постройке на полуострове (в г. Керчь) установки для опреснения морской воды производительностью около 50 т/час. Полученная вода будет использоваться, преимущественно, для технических нужд (подпитки теплосетей и паровых котлов), что, в свою очередь, позволит значительно снизить нагрузку на общее водоснабжение.
Морская вода на этой установке будет проходить несколько этапов опреснения по комбинированной технологии. Так, для осветления предлагается использовать мембранную технологию ультрафильтрации, для опреснения - мембранную технологию обратного осмоса, для полировочного умягчения - ионообменную технологию.
Установка будет функционировать в автоматическом режиме, для контроля работы оборудования понадобится всего один оператор.
Современные технологии не позволяют в настоящее время получить качественную и дешевую пресную воду из морской воды, поэтому рентабельность возделывания культур на землях, полив которых осуществляется опресненной морской водой пока стоит под вопросом.
Тем не менее, научные работы в этом направлении постоянной ведутся во всем мире, в том числе и в нашей стране, поскольку нехватка пресной воды на планете с каждым годом становится все ощутимее.
Большие перспективы возлагаются на использование атомной энергии для отделения соли из морской воды, что позволит значительно удешевить опреснительные технологии.
Существующие разнообразные способы опреснения забортной морской воды можно разделить на две основные группы:
- опреснение без изменения агрегатного состояния жидкости (воды);
- опреснение, связанное с промежуточным переходом жидкого агрегатного состояния в твердое или газообразное (паровое).
Опреснение способами первой группы включает в себя такие виды, как химическое, электрохимическое, ультрафильтрация.
При химическом способе опреснения в воду вводят вещества, называемые реагентами, которые, взаимодействуя с находящимися в ней ионами солей, образуют нерастворимые, выпадающие в осадок вещества. Вследствие того что морская вода содержит большое количество растворенных веществ, расход реагентов весьма значителен и составляет примерно 3 - 5% количества опресненной воды. К веществам, способным образовывать нерастворимые соединения с натрием и хлором, относятся ионы серебра и бария, которые образуют выпадающие в осадок хлористое серебро и сернокислый барий. Эти реагенты дорогие, реакция осаждения с солями бария протекает медленно, соли ядовиты. Поэтому химическое опреснение используется редко.
При электрохимическом опреснении (электродиализе) применяют специальные электрохимические активные диафрагмы, состоящие из пластмассы, резины с наполнителем и анионитовых или катионитовых смол. Ванна с рассолом ограничена двумя диафрагмами: положительной и отрицательной. Под действием постоянного тока напряжением 110 - 120 В ионы солей, растворенных в воде, устремляются к электродам. Положительные катионы через катионопроницаемые диафрагмы, а анионы через анионитовую диафрагму проходят в крайние камеры, где встречаются с двумя пластинами: анодом и катодом. Встречаясь с одноименно заряженными диафрагмами, они остаются в этих камерах. В результате в промежуточных камерах оказывается обессоленная вода, которая стекает в отдельный сборник. Соли и рассолы из крайних камер отводятся за борт, а образующиеся газы (хлор и кислород) - в атмосферу.
Камеры, в которых опресняется вода, отделены от рассольных камер полупроницаемыми ионитовыми мембранами.
При достаточном количестве пар мембран между анодом и катодом расход электроэнергии зависит от солености морской и опресненной воды: чем меньше разница между ними, тем процесс протекает экономичнее. Поэтому злектродиализ целесообразно применять для опреснения слабосоленых вод при допустимом высоком солесодержании опресненной воды (500 - 1000 мг/л). На судах, где требования к солесодержанию достаточно высокие, электродиализные опреснители не находят применения. Опытная электродиализная установка эксплуатировалась на траулере «Ногинск».
Опреснение ультрафильтрацией или так называемым способом обратного осмоса состоит в том, что солевой раствор оказывается под давлением со стороны мембраны, проницаемой для воды и непроницаемой для соли. Пресная вода проникает через мембрану в направлении, обратном обычному осмотическому (когда пресная вода вследствие осмотического давления проникает через мембрану в солевой раствор). В существующих установках производительностью около 4 м 3 /сут соленая вода под давлением около 150 кгс/см 2 продавливается через мембраны ацетилцеллюлозного типа, обработанные перхлоратом магния для увеличения их водопроницаемости. С противоположной давлению стороны мембран установлены пористые бронзовые плиты, способные выдержать большое давление. При испытаниях установки с 1,5%-ным солевым раствором была получена вода с солесодержанием 600 - 1000 мг/л Сl. Применение ультрафильтрации как способа опреснения ограничивается малым сроком службы пленок-мембран и большими размерами фильтрующей поверхности.
К методам опреснения второй группы, относятся вымораживание и дистилляция, или термическое опреснение.
Опреснение вымораживанием основано на том, что в естественных природных условиях лед, образующийся в океанах и морях, является пресным. При искусственном медленном замораживании соленой морской воды вокруг ядер кристаллизации образуется пресный лед игольчатой структуры с вертикальным расположением игл льда. При этом в межигольчатых каналах концентрация раствора, а следовательно, и его плотность, повышаются, и он, как более тяжелый, по мере вымораживания оседает вниз. При растаивании игольчатого льда образуется пресная вода с содержанием солей 500 - 1000 мг/л Сl. При быстром замораживании рассол оказывается включенным в толщу льда, и сильное и интенсивное охлаждение приводит к замерзанию всей массы соленого раствора в единое ледяное тело.
Для лучшего опреснения морского льда иногда применяется искусственное плавление его части при температуре ~20°С. Вода, образующаяся при таянии, способствует более полному вымыванию солей из льда. Способ вымораживания достаточно прост и экономичен, но требует сложного и громоздкого оборудования.
Дистилляция, или термическое опреснение , - наиболее распространенный на морских судах способ получения пресной воды из забортной морской. Как известно, морская вода представляет собой раствор, состоящий из воды - летучего растворителя и солей - нелетучего растворенного в воде твердого вещества. Сущность дистилляции заключается в том, что забортную воду нагревают до кипения и выходящий пар собирают и конденсируют. Образуется пресная вода, называемая дистиллятом . Выпаривать воду можно как при кипении, так и без кипения. В последнем случае морскую воду нагревают при более высоком давлении, чем давление в камере испарения, куда направляется вода. Так как при этом температура воды превышает температуру насыщения, соответствующую давлению в камере испарения, то часть поступившей воды превращается в пар, который и конденсируется в дистиллят. Для парообразования используется теплота, содержащаяся в самой испаряемой воде, которая при этом охлаждается до температуры насыщения оставшегося рассола. Основное термодинамическое различие между процессами заключается в следующем: при кипящем процессе теплота подводится от внешнего источника и поддерживает температуру насыщения при данном постоянном давлении в испарителе, т. е. процесс является изотермическим ; при некипящем процессе теплота подводится к морской воде без кипения до температуры выше температуры насыщения, соответствующей давлению в испарителе, и, следовательно, процесс испарения идет за счет внутренней теплоты и является адиабатным . Недостатком термического опреснения избыточного давления является его малая экономичность: на получение 1 кг дистиллята расходовалось до 700 ккал, что соответствует выходу 10 - 12 т дистиллята на 1 т расходуемого топлива. Этот недостаток удалось преодолеть применением вакуумных испарителей с использованием утилизационной теплоты двигателей внутреннего сгорания и парогенераторов.
Дистилляция, как уже было отмечено, - основной способ опреснения морской воды, применяемый на судах промыслового флота, и поэтому в дальнейшем будут рассмотрены только опреснительные установки, работающие на термическом опреснении.
В настоящее время исследуются новые способы водоопреснения, в частности путем образования кристаллогидратов и при помощи гидрофобного теплоносителя.
Принцип кристаллогидратов заключается в выделении пресной воды из соленых растворов в форме кристаллов, которые в специальном расплавителе разлагаются на чистую воду и гидрат-агент. В качестве гидрат-агентов для повторного использования в процессе используются такие вещества, как метилбромидгидраты, метилхлоридгидраты, гидраты изо-бутана.
Сущность гидрофобного теплоносителя заключается в том, что различные смеси углеводородов, парафины, фторированные масла и другие вещества, инертные по отношению к воде и растворенным в ней солям, впрыскивают в теплонесущий дистиллят для нагрева. После этого дистиллят и теплоноситель разделяют и последний впрыскивают в морскую воду. При нагреве часть воды испаряется и образующийся пар в конденсаторе превращается в дистиллят. Гидрофобный теплоноситель отделяют от оставшегося после выпаривания рассола и возвращают в теплонесущий дистиллят для последующего нагрева.
