Как морскую воду сделать пресной

Морскую воду делают пресной, отделяя воду от растворённых солей. Два основных промышленных способа – дистилляция, при которой воду испаряют и конденсируют, и обратный осмос, при котором насосы продавливают её через полупроницаемые мембраны. Одного бытового фильтра недостаточно: растворённые ионы намного меньше пор обычных механических картриджей.

Что растворено в море

Средняя солёность океана близка к 35 граммам солей на килограмм воды, хотя меняется по районам. Основную долю составляют ионы натрия и хлора, но присутствуют магний, кальций, калий, сульфаты и другие вещества. Почему соли накапливаются, объясняет статья о солёной океанской и пресной речной воде.

Пить морскую воду опасно. Почки выводят соль с мочой, но не способны создать настолько концентрированный раствор, чтобы удалить поступившую соль меньшим объёмом воды. В итоге организм теряет больше воды и обезвоживание усиливается.

Дистилляция

При нагревании молекулы воды переходят в пар, а большинство солей остаётся в сосуде. Пар охлаждают в отдельном теплообменнике и получают конденсат. Принцип прост, но испарение требует много энергии. Морская вода также вызывает коррозию и образует накипь.

На крупных установках применяют многоступенчатое мгновенное испарение или многокорпусную дистилляцию. Пониженное давление позволяет воде кипеть при меньшей температуре, а тепло повторно используют на нескольких ступенях. Иногда опреснение объединяют с электростанцией и используют доступное тепло.

Обратный осмос

При обычном осмосе вода самопроизвольно проходит через мембрану к более солёному раствору. Чтобы обратить движение, со стороны морской воды создают давление выше осмотического. Молекулы воды проходят через мембрану, а большая часть солей задерживается.

Мембрана не работает как простое сито: разделение определяется её молекулярной структурой и взаимодействием с водой. Для морской воды нужны насосы высокого давления. Устройства рекуперации возвращают часть энергии из концентрированного рассола и заметно снижают расход электричества.

Зачем нужна предварительная очистка

Перед мембранами удаляют песок, ил, водоросли и органические частицы. Воду пропускают через решётки и фильтры, иногда коагулируют загрязнения и корректируют химический состав. Без подготовки поверхность быстро загрязнится, давление возрастёт, а производительность упадёт.

После разделения продуктовая вода содержит слишком мало минералов и может быть химически агрессивной к трубам. Её стабилизируют, добавляют необходимые минералы, обеззараживают и проверяют по нормам питьевой воды. Поэтому пресная вода на выходе мембраны ещё не всегда готова к подаче в кран.

Куда девается соль

Установка выпускает не сухую соль, а концентрированный рассол. Его сброс способен повышать солёность у дна и влиять на организмы. Выпуск проектируют с рассеивателями, выбирают место с хорошим перемешиванием и контролируют качество воды. На некоторых объектах рассол смешивают с другими потоками или исследуют извлечение полезных веществ.

Забор воды тоже важен: мелкие организмы могут попадать в трубы или прижиматься к решёткам. Подземные скважины и медленный забор уменьшают воздействие, но подходят не каждому берегу.

Можно ли опреснить воду дома

В аварийной ситуации небольшое количество можно получить дистиллятором, если пар действительно собирается в чистой ёмкости. Простое кипячение без улавливания пара не удаляет соль и делает остаток ещё солонее. Самодельный солнечный испаритель работает медленно и не гарантирует обеззараживание загрязнённой исходной воды.

Не следует путать опреснение с созданием воды из элементов, о котором говорится в статье «Можно ли сделать воду». Опреснитель не создаёт новые молекулы, а разделяет существующий раствор.

Выбор технологии зависит от солёности, цены энергии, масштаба и местных экологических условий. Обратный осмос обычно энергоэффективнее термических методов, но дистилляция полезна при очень солёной или сложной воде. В любом случае опреснение – полноценная система очистки, а не один чудесный фильтр.