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Dissalazione dell’acqua di mare

Dissalazione dell’acqua di mare

Attraverso il processo di dissalazione si ottiene acqua potabile dall'acqua di mare.

Tecnologia

Etichette

acqua di mare, dissalazione, impianto di dissalazione, acqua, osmosi inversa, dissalatore, Scambio ionico, elettrodialisi, membrana semipermeabile, mancanza di acqua potabile, sale, acqua potabile, cloruro di sodio, elettrodo, danno ambientale, costa, tecnica, geografia

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Scene

Impianto di dissalazione

  • acqua di mare
  • dissalatori
  • acqua desalinizzata
  • soluzione salina concentrata

Dissalatori

  • dissalatore - Durante la desalinizzazione l'acqua di mare viene fatta evaporare in dissalatori, separando il sale dall'acqua. Successivamente il vapore condensa, dando come risultato acqua potabile.

Dissalatore

Dissalazione

  • termocompressore - Il vapore drenato viene compresso e quindi riscaldato.
  • vapore caldo - Il calore del tubo fa evaporare l'acqua di mare facendone contemporaneamente precipitare il contenuto di sale, mentre il vapore viene convogliato nella vasca successiva.
  • acqua di mare
  • soluzione salina concentrata
  • acqua desalinizzata - Durante la desalinizzazione l'acqua di mare viene fatta evaporare in dissalatori, separando il sale dall'acqua. Successivamente il vapore condensa, dando come risultato acqua potabile.

Scambio ionico

  • perle di resina cariche elettricamente - Gli ioni H⁺ si legano alla superficie delle perle caricate negativamente, mentre gli ioni OH⁻ si legano alla superficie di quelle caricate positivamente. Anche gli ioni dell'acqua di mare (compresi ioni Na⁺ e Cl⁻) si legano alla superficie delle perle, mentre le perle rilasciano ioni OH⁻ e H⁺, che formano molecole d'acqua.
  • acqua di mare
  • acqua desalinizzata

Elettrodialisi

  • acqua di mare
  • acqua desalinizzata
  • serbatoio

Osmosi inversa

  • acqua di mare
  • acqua desalinizzata
  • soluzione salina concentrata
  • membrana semipermeabile - Un rotolo di membrana che permette alle molecole d'acqua di passarvi attraverso, impedendo però agli ioni disciolti in acqua di passare. Normalmente l'acqua desalinizzata rifluirebbe attraverso la membrana e si mescolerebbe con l'acqua salata, ma sotto pressione questo processo è invertito: l'acqua desalinizzata passa attraverso la membrana, lasciando una soluzione salina concentrata.

Animazione

  • termocompressore - Il vapore drenato viene compresso e quindi riscaldato.
  • vapore caldo - Il calore del tubo fa evaporare l'acqua di mare facendone contemporaneamente precipitare il contenuto di sale, mentre il vapore viene convogliato nella vasca successiva.
  • acqua di mare
  • soluzione salina concentrata
  • acqua desalinizzata - Durante la desalinizzazione l'acqua di mare viene fatta evaporare in dissalatori, separando il sale dall'acqua. Successivamente il vapore condensa, dando come risultato acqua potabile.
  • perle di resina cariche elettricamente - Gli ioni H⁺ si legano alla superficie delle perle caricate negativamente, mentre gli ioni OH⁻ si legano alla superficie di quelle caricate positivamente. Anche gli ioni dell'acqua di mare (compresi ioni Na⁺ e Cl⁻) si legano alla superficie delle perle, mentre le perle rilasciano ioni OH⁻ e H⁺, che formano molecole d'acqua.
  • acqua di mare
  • acqua desalinizzata
  • perle di resina cariche elettricamente - Gli ioni H⁺ si legano alla superficie delle perle caricate negativamente, mentre gli ioni OH⁻ si legano alla superficie di quelle caricate positivamente. Anche gli ioni dell'acqua di mare (compresi ioni Na⁺ e Cl⁻) si legano alla superficie delle perle, mentre le perle rilasciano ioni OH⁻ e H⁺, che formano molecole d'acqua.
  • controioni
  • elettrodo - Attirano gli ioni con carica elettrica opposta in modo da poterli estrarre dall'acqua. Quando la polarità degli elettrodi viene invertita, gli ioni vengono rilasciati dall'elettrodo e possono essere rimossi dall'apparecchio. Poi la polarità viene invertita nuovamente e il processo di desalinizzazione continua.
  • elettrodo
  • rilascio di ioni - Quando la polarità degli elettrodi viene invertita, gli ioni vengono rilasciati dall'elettrodo e possono essere rimossi dall'apparecchio. Poi la polarità viene invertita nuovamente e il processo di desalinizzazione continua.
  • dissalazione
  • acqua di mare
  • acqua desalinizzata
  • soluzione salina concentrata
  • membrana semipermeabile - Un rotolo di membrana che permette alle molecole d'acqua di passarvi attraverso, impedendo però agli ioni disciolti in acqua di passare. Normalmente l'acqua desalinizzata rifluirebbe attraverso la membrana e si mescolerebbe con l'acqua salata, ma sotto pressione questo processo è invertito: l'acqua desalinizzata passa attraverso la membrana, lasciando una soluzione salina concentrata.
  • membrana semipermeabile - Un rotolo di membrana che permette alle molecole d'acqua di passarvi attraverso, impedendo però agli ioni disciolti in acqua di passare. Normalmente l'acqua desalinizzata rifluirebbe attraverso la membrana e si mescolerebbe con l'acqua salata, ma sotto pressione questo processo è invertito: l'acqua desalinizzata passa attraverso la membrana, lasciando una soluzione salina concentrata.
  • poro

Narrazione

Il corpo umano può sopravvivere senza cibo per 30-40 giorni, ma senza acqua al massimo per 3-4 giorni. Numerose sono le aree nel mondo in cui le acque dolci sono estremamente scarse, perciò si fa tutto il possibile per ricavare acqua potabile.

L'acqua di mare è disponibile quasi senza limiti​, ma il suo consumo in grandi quantità può essere pericoloso a causa dell'elevato contenuto di sale, che può portare alla disidratazione. Per desalinizzare una piccola quantità di acqua è sufficiente avere un dissalatore per uso domestico, ma solo una tecnologia su larga scala permette di soddisfare maggiori esigenze.

Gli impianti di dissalazione vengono costruiti lungo le coste. In questi impianti l'acqua viene desalinizzata con un trattamento meccanico. Esistono diversi metodi per la desalinizzazione: il più semplice è basato sulla separazione dell'acqua dai sali. Questo metodo viene utilizzato dall'impianto presentato nell'animazione. Lo scopo del processo è quello di rimuovere il sale dall'acqua mediante evaporazione.

Ogni blocco dell'impianto comprende diversi tubi termici. Nei tubi viene introdotto del vapore caldo, mentre sulla superficie dei tubi arroventata viene spruzzata l'acqua marina non riscaldata. L'acqua marina raffredda il vapore caldo che all'interno del tubo si condensa in acqua dolce e fuoriesce dalla parte inferiore. Allo stesso tempo il vapore dell'acqua marina riscaldata viene convogliato nel tubo termico del blocco successivo.
L'acqua dissalata viene raccolta dal tubo termico del blocco, mentre la soluzione salina concentrata esce attraverso il fondo del distillatore. Il vapore proveniente dall'ultimo blocco viene reintrodotto nel primo settore attraverso un termocompressore che aumenta la pressione e la temperatura del vapore.

Lo scambiatore di ioni desalinizza l'acqua di mare grazie a perle di resina elettricamente cariche. Queste perle vengono versate in un contenitore dotato di un tubo di scarico. L'acqua di mare viene introdotta nel contenitore dall'alto e fluisce verso il basso attraverso le perle. Mentre l'acqua scorre, il sale contenuto nell'acqua marina viene legato dalle perle di resina, mentre l'acqua accumulata fluisce attraverso un filtro nell'apertura. Infine, l'acqua dissalata esce dal contenitore attraverso il tubo di scarico.

All'inizio del processo, sulla superficie delle perle di resina elettricamente cariche vi sono controioni carichi positivamente e negativamente. Questi sono ioni di idrogeno e di idrossido provenienti dall'acqua. L'acqua marina che fluisce attraverso i pori contiene ioni di sodio caricati positivamente e ioni di cloruro caricati negativamente. La forza ionica di questi ioni è superiore a quella dei controioni, perciò questi ultimi vengono rimossi dalla superficie delle perle di resina. Dopo ciò gli ioni di sodio e di cloruro si legano alla superficie delle perle, mentre i controioni rimossi formano di nuovo molecole d'acqua. Dopo un certo tempo, le perle non sono più in grado di legare sale, perciò hanno bisogno di essere rigenerate. Lo svantaggio del processo di scambio ionico è che l'eliminazione degli ioni di sodio e di cloruro dalla superficie delle perle richiede l'uso di sostanze chimiche molto forti. Gli acidi e le basi forti usati in grandi quantità costituiscono un enorme onere per l'ambiente.

Durante l'elettrodialisi, l'acqua di mare viene pompata ad alta pressione attraverso membrane a cui viene applicata la corrente elettrica.

Gli ioni dell'acqua marina si legano alle membrane che hanno la carica adeguata. Gli ioni di cloruro caricati negativamente si legano alla membrana caricata positivamente, mentre gli ioni sodio caricati positivamente si legano alla membrana caricata negativamente. Dopo un certo tempo, le superfici anodiche e catodiche non possono più legare sale, perciò devono essere pulite.

Per pulire le superfici della cella utilizzata per l'elettrodialisi viene usata la corrente elettrica. Normalmente, gli ioni di sale si legano alle superfici elettricamente cariche. Di conseguenza, la pulizia consiste nell'invertire il flusso della corrente elettrica, così gli ioni si separano dalle superfici anodiche e catodiche. Gli ioni di sale rimosso escono dalla cella insieme all'acqua.

L'osmosi inversa desalinizza l'acqua rimuovendo le particelle a seconda delle loro dimensioni, piuttosto che a seconda della loro forza ionica. Durante il processo l'acqua viene pompata ad alta pressione in un recipiente contenente un tubo circondato da un sistema fornito di una membrana multistrato semipermeabile, fatta di una plastica speciale. L'alta pressione spinge l'acqua marina attraverso i vari strati.

Mentre l'acqua marina passa attraverso tutti gli strati, le membrane filtrano il sale. L'acqua desalinizzata esce attraverso il tubo di uscita. Il sale trattenuto dalle membrane si accumula in un altro tubo di uscita e lascia il recipiente a pressione sotto forma di soluzione salina concentrata. L'osmosi inversa è uno dei metodi più diffusi per la dissalazione. Inoltre, è uno dei metodi più rispettosi dell'ambiente, in quanto non richiede l'uso di reagenti chimici pericolosi.

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