ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Индустрии npeimii воды из "Электролиз в неорганической химии" Королева Англии Елизавета, царствовавшая в XVI веке, издала указ, устанавливающий премию в 10 тыс. фунтов стерлингов за создание достаточно эффективного и дешевого метода опреснения морской воды. Говорят, что это премия до сих пор никому не присуждена. Значит, не только последние 3—5 лет люди начали задумываться над тем, что при всей своей щедрости природные ресурсы все же не беспредельны. Сейчас много говорится и пишется об энергетических ресурсах, подсчитывается, па сколько лет человечеству хватит угля, нефти, газа — продуктов, миллионы лет аккумулировавших энергию Солнца. [c.90] Зазвучали тревожные голоса ученых, предсказывающих истощение ресурсов пресной воды, хотя здесь, казалось бы, особых причин для беспокойства пока пет. Ведь три четверти поверхности Земли покрыты океанами и морями и запасы воды на Земле выражаются астрономической цифрой —1,5 10 (1500 млн. км ), или примерно 500 млн. па каждого человека. К сожалению, однако, 97% всего количества воды, существующей па Земле, малопригодно для использования, так как она со.леная (в среднем 34 г/л растворенных минера.льных солей). К воде для водоснабжения и орошения, подпадающей под категорию пресной, предъявляются строгие требования — в пей пе должно содержаться более 1—2 г/л солей. [c.90] Положение усугубляется еш,е и тем, что запасы воды на Земле распределены крайне неравномерно. Около 60% суши относятся к районам, получающим недостаточное для нормальных условий жизни количество воды. [c.91] Ко всему сказанному следует добавить, что бурное развитие промышленпости и орошаемого земледелия, наблюдаемое в последнее время во всех районах мира, чрезвычайно обостряет проблему пресной воды. Можно привести такие цифры. Среднее потребление воды па одного жителя Земли составляет 300—400 м в год, колеблясь от 20—50 м для засушливых и слабо развитых стран, до 1500—2000 м для стран с развитой промышленностью и орошаемым земледелием. Конечно, часть воды оборачивается, т. е. используется повторно оборачиваемость достигает 30—40%. Главная масса воды потребляется промышленностью и сельским хозяйством для удовлетворения хозяйственнобытовых нужд расходуется гораздо меньше. Например, производство 1 т химических волокон требует 2000 м воды, 1 т алюминия—1500 м 1 т стали—120 м1 На 8 млн. га орошаемых земель в нашей стране требуется ежегодно 150 км воды к 1980 г. площадь орошения возрастет в 2 раза. [c.91] Оценка ученых показывает, что с учетом темпов прироста населения, развития промышленности и сельского хозяйства к 2040 г. водонотребление сравняется с запасами воды. Но из-за неравномерных темпов роста численности населения и развития экономики критическое положение с водой в некоторых странах и в некоторых районах мира наступит значительно раньше, еще в этом столетии. За примерами далеко ходить не надо. Через 10—15 лет бутылка чистой воды будет стоить, например в ФРГ, дороже, чем стоит сегодня бутылка вина. [c.91] Вот почему уже сейчас со всей остротой встает вопрос об использовании соленых вод для хозяйственно-бытового и промышленного потребления, а также для нужд сельского хозяйства. [c.91] Среди многих других методов опреснения соленых вод для нас наибольший интерес представляет электрохимп-ческип. Принцип метода основан на электродиализе — разделении катионов и анионов соли под действием электрического поля. Этот принцип может быть уяснен из рис. 15. [c.93] Из образующихся при этом ионов гидроксила и катионов, проникших через мембрану, получаются щелочи. [c.93] Из ионов П и анионов С1 и 804 получается кислота, и раствор около анода подкисляется. В среднем пространстве электролизера, или, как его называют, электродиализатора, концентрация солей снижается, т. е. происходит опреснение воды. [c.93] как это показано на рисунке, подается соленая вода, а из верхней части отводится опресненная. Процесс может быть непрерывным чем медленнее скорость протока, тем меньше солей остается в опресненной воде. Полнота опреснения зависит и от материала мембраны. Если перегородкой служит пористая диафрагма, неизбежно неприятное явление обратная диффузия щелочи, скапливающейся около катода, и кислоты, накапливаемой в среднем пространстве электролизера ближе к аноду. Значительно больший эффект опреснения может быть достигнут при использовании селективных ионитовых мембран. [c.94] Рассмотрим, например, одну из них. Напряжение на электродиализаторе, схема которого изображена на рис. 16, составляет примерно 4—6 В. Такое напряжение необходимо наложить на клеммы электродиализатора, чтобы преодолеть сопротивление электролита и довести значение потенциалов катода и анода до значений, при которых на них будут выделяться соответственно водород и кислород. В сумме эти потенциалы составляют 3—4 В, т. е. на их долю приходится две трети напряжения на электродиализаторе. Следовательно, две трети электроэнергии расходуется на бесполезный с точки зрения электродиализа процесс — разложение воды. Заметим, что расход электроэнергии на опреснение 1 м воды Каспийского моря в трехкамерном диализаторе (см. рис. 15) достигает 60—70 кВт-ч. Как же решить проблему снижения напряжения, а следовательно, и расхода электроэнергии Наиболее рациональный путь — многокамерные электродиализаторы, создание которых оказалось возможным благодаря появлению ионитовых мембран. [c.95] Принцип многокамерного электродиализатора может быть уяснен из рис. 16. Электродиализатор разделен на ряд камер чередующимися анионитовыми и катионитовыма мембранами. При этом непосредственно около анода находится анионитовая мембрана, около катода — катиони-товая. Соленая вода подается в четные камеры. При этом по 1 действием электрического поля анионы переходят в. левые соседние камеры, а катионы — в правые. Таким образом, в четных камерах собирается опресненная вода, которая непрерывно отводится, а в нечетных скапливается также непрерывно отводимый рассол. На электродах, расположенных только в крайних камерах, происходит соответственно выделение кислорода (и небольшого количества хлора) и водорода. [c.95] Вернуться к основной статье