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海水の淡水化

海水の淡水化

海水から脱塩法で飲み水を生産します。

技術

キーワード

海水, 脱塩, 海水脱塩炉, 水, 逆浸透, 蒸留器, 蒸留装置, 蒸留, イオン交換, 電気透析, 半透膜, 飲料水の不足, 塩, 飲料水, 塩化ナトリウム, 電極, 環境被害, 海岸, 技術, 地理

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シーン

淡水化プラント

  • 海水
  • 蒸留所
  • 脱塩された水
  • 濃厚塩溶液

蒸留所

  • 蒸留装置 - 脱塩の間、海水は蒸留装置に蒸発させ、水から塩が取り除かれます。蒸気が凝結し、飲料水が形成します。

蒸留装置

蒸留

  • 熱圧縮機 - 排出された蒸気は凝結されることにより加熱されます。
  • 熱い蒸気 - パイプの熱のため、海水を蒸発させ、塩分は凝結します。蒸気は次のコンテナに流されます。
  • 海水
  • 濃厚塩溶液
  • 脱塩水 - 脱塩の間、海水は蒸留装置に蒸発させ、水から塩が取り除かれます。蒸気が凝結し、飲料水が形成します。

イオン交換

  • 電荷を持つビーズ - 負電気を帯びたビーズの表面にH⁺イオンは結合し、正電気を帯びたビーズの表面にOH⁻イオンが結合します。海水の中のイオン(Na⁺とCl⁻を含み)もビーズの表面に結合し、ビーズは水分子を形成するOH⁻とH⁺イオンを放出します。
  • 海水
  • 脱塩水

電気透析

  • 海水
  • 脱塩水
  • タンク

逆浸透

  • 海水
  • 脱塩水
  • 濃厚塩溶液
  • 半透膜 - 水分子を通すが、水に含まれるイオンを通さない巻かれた膜です。一般的に、脱塩水は膜を通り、塩水と混ざります。しかし圧力をかけると、この過程は逆にされます:脱塩水は膜を通り、濃度が高い食塩水は放出されます。

アニメーション

  • 熱圧縮機 - 排出された蒸気は凝結されることにより加熱されます。
  • 熱い蒸気 - パイプの熱のため、海水を蒸発させ、塩分は凝結します。蒸気は次のコンテナに流されます。
  • 海水
  • 濃厚塩溶液
  • 脱塩水 - 脱塩の間、海水は蒸留装置に蒸発させ、水から塩が取り除かれます。蒸気が凝結し、飲料水が形成します。
  • 電荷を持つビーズ - 負電気を帯びたビーズの表面にH⁺イオンは結合し、正電気を帯びたビーズの表面にOH⁻イオンが結合します。海水の中のイオン(Na⁺とCl⁻を含み)もビーズの表面に結合し、ビーズは水分子を形成するOH⁻とH⁺イオンを放出します。
  • 海水
  • 脱塩水
  • 電荷を持つビーズ - 負電気を帯びたビーズの表面にH⁺イオンは結合し、正電気を帯びたビーズの表面にOH⁻イオンが結合します。海水の中のイオン(Na⁺とCl⁻を含み)もビーズの表面に結合し、ビーズは水分子を形成するOH⁻とH⁺イオンを放出します。
  • カウンターイオン
  • 電極 - 電極は逆の電気を帯びたイオンを引き付けるので、これらのイオンは水から引き抜けられます。電極の両極性は逆になると、電極からのイオンが放出され、装置から除去されます。その後は両極性が逆になり、脱塩化は続きます。
  • 電極
  • 電極のクリーニング - 電極の両極性は逆になると、電極からのイオンが放出されます。その後は両極性が逆になり、脱塩化は続きます。
  • 脱塩
  • 海水
  • 脱塩水
  • 濃厚塩溶液
  • 半透膜 - 水分子を通すが、水に含まれるイオンを通さない巻かれた膜です。一般的に、脱塩水は膜を通り、塩水と混ざります。しかし圧力をかけると、この過程は逆にされます:脱塩水は膜を通り、濃度が高い食塩水は放出されます。
  • 半透膜 - 水分子を通すが、水に含まれるイオンを通さない巻かれた膜です。一般的に、脱塩水は膜を通り、塩水と混ざります。しかし圧力をかけると、この過程は逆にされます:脱塩水は膜を通り、濃度が高い食塩水は放出されます。
  • 細孔

ナレーション

食べ物がなくても30‐40日は生き残れますが、水がないと3‐4日しか生きられません。新鮮な水が不足しているところは世界中でたくさんあります。人は水が手に入れるのために頑張っています。

地球上、海水が無限の量にありますが、大量で飲むのは危険です。その理由とは、塩分が多いため脱水症状を引き起こします。少量の海水から塩分を取るのは小さな蒸留装置も使えますが、大量の海水から塩分を取るには大型技術が必要です。

海水淡水化プラントは一般的に海岸で設置されています。最初、海水は機械的に浄化されます。淡水化に複数の方法があります。最も単純なのは蒸留であり、そのためにアニメーションで見れる装置が使われています。水を沸騰させることによって塩分を取り除かれます。

蒸留ユニットに複数のブロックが含まれ、すべてのブロックにはヒートパイプが入っています。これらのパイプの中に熱い蒸気がポンプされる間、冷たい海水は熱いパイプの表面に噴霧されます。熱い蒸気の流れは海水に冷やされ、熱い蒸気は凝結し、パイプの下から淡水として排出されます。それとともに、熱くなった海水からの蒸気はヒートパイプを通じて次の蒸留ブロックに流されます。

脱塩水は蒸留ブロックのヒートパイプから集められ、塩分濃度が高い海水は蒸留器の下から排出されます。最後のブロックからの蒸気は熱圧縮機を通じて最初のブロックに戻されます。熱圧縮機は蒸気温度気圧を上昇します。

イオン交換体は電荷を帯びた樹脂ビーズにより海水を脱塩します。これらのビーズは出口管があるコンテナに満たします。海水は樹脂ビーズの間のを通じてコンテナの下に流れます。水が流れると、樹脂ビーズは海水の塩分を結合し、集めた水はフィルターを通じて穴に流れます。最後、脱塩水は出口管を通じてコンテナから出ます。

電荷を帯びた樹脂ビーズの表面には正と負の電荷をもつ対イオンがあります。これらは水を構成する水素水酸化物イオンです。

孔の間に流れる海水には正電気を帯びたナトリウムイオンと負電気を帯びた塩化物イオンのイオン強度が対イオンのイオン強度より強く、樹脂ビーズの表面から反発されます。その結果として、ナトリウムイオンと塩化物イオンは樹脂ビーズの表面に結合され、反発される対イオンからが形成されます。時間が経つと、ビーズがより多くの塩分を結合できず、再生が必要です。イオン交換分析法の弱点なのは、ビーズの表面からナトリウムイオンと塩化物イオンを取り除くに環境に有害な強酸アルカリが必要です。

電気透析法の間、電流が流れる膜の間に高圧力をかけて海水を流されます。

海水にあるイオンは適切な電気を帯びた膜に結合されます。正電気を帯びた陽極に負電気を帯びた塩化物イオンが結合し、負電気を帯びた陰極に正電気を帯びたナトリウムイオンが結合します。時間が経つと、陽極と陰極の表面に塩分が結合しなくなり、掃除する必要があります。

電気透析の装置の表面を清潔にするため、電流が必要です。一般的に、電気を帯びた表面に塩のイオンが結合されます。しかし、清潔する間、電気の流れが逆になり、陽極と陰極の表面からイオンが離れます。取り除かれた塩のイオンは水とともにセルコンパートメントから排出されます。

逆浸透はイオンの強さではなく、塩と水の粒子のサイズの大きさによって海水を脱塩化します。この過程の間、水は高圧力をかけて圧力容器にポンプされます。この圧力容器には管を囲む重層化された特徴的なプラスチック製の半透膜があります。海水は高圧力によって層を通ります。

海水はすべての膜を通るまで、塩分が完全にろ過され、脱塩水は出口管に放出されます。膜に蓄積した塩分は違う管に集まり、濃度が濃い食塩水がコンテナから放出されます。逆浸透は脱塩化の最も一般的な方法に一つです。その上、この方法には危険な化学試薬が必要ないので、最も環境にやさしい方法でもあります。

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