Океан надежд

Существует и диаметрально противоположный способ получения пресной воды, так называемое «вымораживание». Жители Севера давно заметили, что если взять морской лед и подогреть его, чтобы он начал таять, то первые порции воды будут более соленые, чем последующие, которые вполне можно употреблять в пищу. Этот метод и основан сначала на замораживании морской воды, превращении ее в лед, а затем на растапливании льда и получении пресной воды. В морозную погоду жители северных районов соленую воду намывают в виде ледяных горок, затем лед скалывают и собирают в сосуды. При наступлении теплой погоды лед в них тает, образуя пресную воду, пригодную для питья и хозяйственных целей. Причем выход пресной воды при этом способе опреснения зависит от содержания солей в морской воде. Так, при содержании солей 5 г/л выход пресной воды составит 90%, а при 15 г/л — 80%. Теперь существуют опреснительные установки, в которых обессоливают морскую воду с помощью холода.

Можно ускорить замораживание, если в морскую воду добавить сжиженный газ — бутан или пропан, а также бутилен, фреон или хлористый метил, которые не вступают в реакцию с водой и температура которых ниже температуры соленой воды. На больших производственных установках с производительностью не менее 40 тыс. м 3 воды в сутки стоимость 1 л составляет 13 коп. Такие установки работают в СССР, Японии, США, Великобритании и Италии.

Еще один интересный метод опреснения морских вод — метод электродиализа. Он основан на опреснении соленой воды путем создания внутри водной среды электрического поля. Известно, что в воде растворенные соли находятся в виде положительно и отрицательно заряженных ионов. Если раствор поместить в электрическое поле, то ионы солей начнут двигаться согласно своему заряду: положительно заряженные будут притягиваться к катоду, а отрицательно заряженные — к аноду. Если сосуд с соленой водой разделить на три части пористыми перегородками, через которые ионы могут свободно проходить, то через некоторое время большая часть катионов переместится в катодное пространство, а анионов — в анодное, и в средней рабочей части вода опреснится. Опытно-промышленные установки имеются в СССР, США, Южной Африке, в Японии, Нидерландах и других странах. Этот метод эффективен только для опреснения воды с малым содержанием солей.

Довольно распространенный метод получения пресной воды — ионный обмен. Это сложный химический метод, основанный на свойстве катионов и анионов определенным образом реагировать на сульфоуголь (сорт каменного угля, обработанного крепкой серной кислотой). В промышленных масштабах вместо сульфоугля используются синтетические ионообменные смолы, с помощью которых и получается пресная вода. Этот метод так же, как и электродиализ, применяется только для получения пресной воды и из воды с малым содержанием солей. Установки такого рода имеются в США, Австралии и Японии.

Из множества других способов назовем еще лишь два: обратный осмос и поглощение воды органической жидкостью.

Обратный осмос — это способ опреснения соленых вод, основанный на свойстве некоторых искусственно изготовленных фильтров пропускать только молекулы воды. Растворенные в воде соли (ионы солей) через такие фильтры не проходят. При прямом осмосе (т. е. односторонней диффузии) через полупроницаемый фильтр молекулы воды диффундируют от меньшей концентрации к большей, т. е. от чистой воды к рассолу. Но если со стороны рассола создается повышеннре давление, то из рассола молекулы воды будут проходить через фильтр, а соли задерживаться. Этот способ иногда называют ультрафильтрацией и применяют для опреснения только слабо засоленных вод.

Поглощение воды органической жидкостью. Этот способ опреснения соленой воды основан на свойстве некоторых органических растворителей (экстрагентов) в холодном состоянии поглощать пресную воду. При нагревании экстрагента большая часть пресной воды, поглощенной им, выделяется обратно. После охлаждения экстрагент снова смешивается с соленой водой и круговорот повторяется (рис. 4). Экономическая целесообразность применений того или иного способа опреснения соленой воды определяется степенью солености воды. По данным советских ученых, при содержании солей свыше 10—12 г на 1 л воды выгоднее метод дистилляции, от 2,5 до 12 г — метод электродиализа, менее 2,5 г на 1 л — метод ион-нообменных смол. При всем этом необходимо постоянно иметь в виду, что питьевая опресненная вода не должна содержать солей более 1г/л, а вода, идущая на орошение полей и огородов, — более 2 г/л.

Рис.4. Схема основных методов опреснения морской воды.

Самыми перспективными методами опреснения воды считаются метод дистилляции, обратный осмос (несмотря на ряд технологических недоработок этого метода), электродиализ и вымораживание.

Наибольшее распространение для получения пресной воды в крупных промышленных масштабах имеет метод дистилляции.