Dessalinização da água do mar

Dessalinização da água do mar

O processo de dessalinização produz água potável a partir de água do mar.

Tecnologia

Palavras-chave

água do mar, dessalinização, unidade de dessalinização, água, osmose inversa, destilador, aparelho de destilação, destilação, intercâmbio de iões, eletrodiálise, membrana semipermeável, escassez de água potável, sal, água potável, cloreto de sódio, elétrodo, dano ambiental, litoral, técnica, geografia

Itens relacionados

Cenas

Unidade de dessalinização

  • água do mar
  • destiladores
  • água dessalinizada
  • solução fisiológica concentrada

Destilarias

  • aparelho de destilação - Durante a dessalinização, a água do mar é evaporada em destiladores, separando o sal da água. Em seguida, o vapor condensa e o resultado é água potável limpa.

Aparelho de destilação

Destilação

  • termocompressor - O vapor drenado é comprimido e deste modo aquecido.
  • vapor quente - O calor do tubo provoca a evaporação da água do mar, fazendo precipitar o sal, após o que o vapor é direcionado até ao tanque seguinte.
  • água do mar
  • solução salina concentrada
  • água dessalinizada - Durante a dessalinização, a água do mar é evaporada em destiladores, separando o sal da água. Em seguida, o vapor condensa e o resultado é água potável limpa.

Intercâmbio de íons

  • pérolas de resina com carga elétrica - Os íons H⁺ ligam-se à superfície das pérolas carregadas negativamente e os íons OH⁻ ligam-se às carregadas positivamente. Os íons na água do mar (incluindo Na⁺ e Cl⁻) também se ligam à superfície das pérolas, forçando a libertação de íons OH⁻ e H⁺, que se combinam e formam moléculas de água.
  • água do mar
  • água dessalinizada

Eletrodiálise

  • água do mar
  • água dessalinizada
  • tanque

Osmose inversa

  • água do mar
  • água dessalinizada
  • solução salina concentrada
  • membrana semipermeável - Uma membrana enrolada, que deixa passar as moléculas de água, mas bloqueia o caminho aos íons dissolvidos na água. Normalmente, a água dessalinizada fluiria para trás na membrana e misturar-se-ia com a água salgada, mas sob pressão este processo é revertido: a água dessalinizada passa através da membrana, criando uma solução salina concentrada.

Animação

  • termocompressor - O vapor drenado é comprimido e deste modo aquecido.
  • vapor quente - O calor do tubo provoca a evaporação da água do mar, fazendo precipitar o sal, após o que o vapor é direcionado até ao tanque seguinte.
  • água do mar
  • solução salina concentrada
  • água dessalinizada - Durante a dessalinização, a água do mar é evaporada em destiladores, separando o sal da água. Em seguida, o vapor condensa e o resultado é água potável limpa.
  • pérolas de resina com carga elétrica - Os íons H⁺ ligam-se à superfície das pérolas carregadas negativamente e os íons OH⁻ ligam-se às carregadas positivamente. Os íons na água do mar (incluindo Na⁺ e Cl⁻) também se ligam à superfície das pérolas, forçando a libertação de íons OH⁻ e H⁺, que se combinam e formam moléculas de água.
  • água do mar
  • água dessalinizada
  • pérolas de resina com carga elétrica - Os íons H⁺ ligam-se à superfície das pérolas carregadas negativamente e os íons OH⁻ ligam-se às carregadas positivamente. Os íons na água do mar (incluindo Na⁺ e Cl⁻) também se ligam à superfície das pérolas, forçando a libertação de íons OH⁻ e H⁺, que se combinam e formam moléculas de água.
  • contra-íons
  • elétrodo - Atraem íons com a carga elétrica oposta, pelo que estes íons são removidos da água. Quando a polaridade dos elétrodos é revertida, os íons são libertados pelos elétrodos, podendo assim ser removidos do aparelho. A polaridade é depois novamente revertida e o processo de dessalinização pode continuar.
  • elétrodo
  • libertação de íons - Quando a polaridade dos elétrodos é revertida, os íons são libertados pelos elétrodos, podendo assim ser removidos do aparelho. A polaridade é depois novamente revertida e o processo de dessalinização pode continuar.
  • dessalinização
  • água do mar
  • água dessalinizada
  • solução salina concentrada
  • membrana semipermeável - Uma membrana enrolada, que deixa passar as moléculas de água, mas bloqueia o caminho aos íons dissolvidos na água. Normalmente, a água dessalinizada fluiria para trás na membrana e misturar-se-ia com a água salgada, mas sob pressão este processo é revertido: a água dessalinizada passa através da membrana, criando uma solução salina concentrada.
  • membrana semipermeável - Uma membrana enrolada, que deixa passar as moléculas de água, mas bloqueia o caminho aos íones dissolvidos na água. Normalmente, a água dessalinizada fluiria para trás na membrana e misturar-se-ia com a água salgada, mas sob pressão este processo é revertido: a água dessalinizada passa através da membrana, criando uma solução salina concentrada.
  • poro

Narração

Enquanto é possível sobreviver sem comida até 30-40 dias, nós só conseguimos viver sem água durante 3-4 dias. Existem muitos lugares no mundo onde a água doce é escassa, pelo que as pessoas fazem de tudo para conseguir água potável.

Há uma grande abundância de água salgada no mundo, mas é perigoso bebê-la em grandes quantidades, pois o seu elevado conteúdo de sal pode provocar desidratação. Uma pequena unidade doméstica é suficiente para dessalinizar uma pequena quantidade de água, mas para necessidades mais elevadas é necessária tecnologia em grande escala.

As unidades de dessalinização são normalmente construídas junto à costa. Primeiro, a água é purificada mecanicamente. Em seguida, podem ser usados vários métodos para a dessalinização. O mais simples é a destilação, que é também utilizado na unidade apresentada nesta animação. O seu propósito é remover o sal da água através da sua ebulição.

A unidade de dessalinização é constituída por vários blocos, todos contendo vários tubos de calor. O vapor quente é bombeado para estes tubos, enquanto a água salgada não aquecida é aspergida, a partir do topo, para a superfície dos tubos quentes. A água do mar arrefece o fluxo de vapor quente, que condensa sob a forma de água doce no interior do tubo e flui para o exterior pelo fundo. Ao mesmo tempo, o vapor da água do mar aquecida é direcionado para o tubo de calor existente no bloco seguinte.

A água dessalinizada é recolhida do tubo de calor no bloco de destilação, enquanto a água concentrada em sal sai pelo fundo do destilador. O vapor vindo do último bloco é reintroduzido no primeiro bloco através de um termocompressor, que aumenta a pressão e a temperatura do vapor.

O permutador de íons dessaliniza a água do mar através de pérolas de resina eletricamente carregadas. Estas são colocadas num tanque, ao qual é ligado um tubo de saída. A água do mar é adicionada ao tanque pelo topo. Depois, flui até ao fundo através dos poros entre as partículas. Enquanto flui, as pérolas de resina absorvem o sal da água do mar e a água acumulada flui através de um filtro na abertura de saída. Finalmente, a água dessalinizada sai do tanque pelo tubo de saída.

Inicialmente, na superfície da resina carregada eletricamente, existem contra-íons carregados positivamente e negativamente. Estes são os íons de hidrogênio e de hidróxido da água.

A força iônica dos íons de sódio, carregados positivamente, e dos íons de cloro, carregados negativamente, presentes na água do mar que flui pelos poros, é maior do que a dos contra-íons, repelindo-os da superfície das pérolas de resina. Como resultado, os íones de sódio e de cloro ligam-se à superfície das pérolas, e os contra-íons repelidos formam novamente moléculas de água. Ao fim de algum tempo, estas pérolas não conseguem ligar mais sal sendo necessário proceder à sua regeneração. A desvantagem do método de resina de permuta iônica é que são necessários ácidos e bases muito fortes para limpar os íons de sódio e de cloro da superfície das pérolas, o que por sua vez pode provocar danos graves ao meio ambiente.

Durante a eletrodiálise, a água do mar é bombeada a alta pressão através de membranas às quais é aplicada corrente elétrica.

Os íons na água do mar ligam-se às membranas com a carga correta. Os íons de cloreto, carregados negativamente, ligam-se à membrana carregada positivamente, isto é, o ânodo, enquanto os íons de sódio, carregados positivamente, ligam-se ao cátodo carregado negativamente. Após algum tempo, as superfícies do ânodo e do cátodo não podem ligar mais sal e têm de ser limpas.

Para a limpeza das superfícies das células de eletrodiálise é também necessário fazer passar uma corrente elétrica. Normalmente, os íons de sal ligam-se eletricamente às superfícies carregadas; por conseguinte, durante o processo de limpeza, o fluxo da corrente elétrica é invertido, de forma a separar os íons das superfícies do ânodo e do cátodo. Os íons de sal removidos são retirados do compartimento da célula em conjunto com a água.

A dessalinização da água por osmose inversa baseia-se na diferença de tamanho entre as partículas de sal e de água, em vez de depender das suas forças iônicas. Durante o processo, a água é bombeada sob alta pressão para o reator de pressão, no qual uma membrana semipermeável em multicamadas feita de um plástico especial é colocada à volta do tubo. A elevada pressão força a água do mar através das diferentes camadas.

Quando a água do mar atravessa todas as camadas, já todo o sal foi filtrado pelas diferentes membranas e a água dessalinizada flui pelo tubo de saída. O sal é mantido no interior do tubo pela membrana, acumulando-se num outro tubo de saída e saindo do recipiente de pressão sob a forma de solução concentrada de sal. A osmose inversa é um dos métodos de dessalinização mais usados. Além disso, é também um dos métodos mais amigos do ambiente, pois não requer a utilização de quaisquer reagentes químicos perigosos.

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