Žala gėlinimo sūrymui ir jo išteklių panaudojimui

1. Druskingumo svyravimai

Jūros vandens atvirkštinio osmozės sūrymas turi didelę druskos koncentraciją. Tiesioginis išleidimas į vandenyną gali pakeisti druskingumo pasiskirstymą vandenyse, supančiuose išmetimo uoste. Tokie drastiški druskingumo pokyčiai gali pakenkti jūrų ekosistemoms ir paveikti jūrų gyvybės gyvenamąją aplinką.

Koralų rifų sistemos: Koralų sveikata yra glaudžiai susijusi su druskingumu. Staigūs druskingumo pokyčiai gali sukelti koralų balinimą, dėl kurio mirštamumas nuo koralų. Koralų mirtingumas veikia ne tik pačius koralus, bet ir įvairius nuo jų priklausančius jūrinius organizmus, tokius kaip žuvys ir bestuburiai.

Žuvys: Daugelis žuvų rūšių auga ir dauginasi optimaliai druskingumo diapazone. Staigūs druskingumo pokyčiai gali sukelti kiaušinių perėjimo gedimus ir padidinti nepilnamečių mirtingumą, o tai daro įtaką žuvų populiacijų stabilumui.

Planktonas: Fitoplanktonas ir Zooplanktonas yra labai jautrūs druskingumo pokyčiams. Staigūs druskingumo pokyčiai gali sumažėti jų populiacijose, todėl jūrinės maisto grandinės stabilumas ir, savo ruožtu, pusiausvyra tarp plėšrūnų ir grobio.

2. Temperatūros poveikis

Atvirkštinio osmoso proceso metu sūrymo temperatūra gali būti aukštesnė nei aplinkiniame jūros vandenyje, sukeldamas šiluminę taršą. Ilgas - Aukšto - temperatūros sūrymo terminas gali sukelti lokalizuotą vandenyno temperatūrą, o tai paveiks jūros gyvybės reprodukciją ir augimą.

Šilumos stresas: Esant aukštai temperatūrai, daugelis jūrų organizmų, tokių kaip žuvys, vėžiagyviai ir moliuskai, patiria šilumos stresą, pasireiškia kaip sumažėjęs augimas, sutrikusio imuninės sistemos ir net mirtis. Šilumos stresas taip pat gali sukelti organizmo elgesio ir reprodukcinių modelių pokyčius.

Ekologinis disbalansas: lokalus vandens temperatūros padidėjimas gali pakeisti jūrų gyvybės pasiskirstymą. Pavyzdžiui, atogrąžų rūšys gali migruoti į aukštesnes platumas, gali sutrikdyti esamus ekologinius balansus ir paveikti vietines rūšis.

Tirpumas deguonimi: padidėjusi vandens temperatūra sumažina ištirpintą deguonies kiekį. Daugeliui jūrų organizmų, tokių kaip žuvys ir vėžiagyviai, yra didelė deguonies poreikis. Mažas deguonies kiekis gali pakenkti jų fiziologinėms funkcijoms ar net sukelti jų mirtį.

3. Cheminis užteršimas

Cheminės medžiagos, naudojamos atvirkštinio osmoso procese (pvz., Ansekalantai ir biocidai), gali likti sūryme. Tiesioginis šių cheminių medžiagų išleidimas į vandenyną gali užteršti jūrų ekosistemą ir paveikti jūrų gyvybės sveikatą.

Vandens kokybės pablogėjimas: Cheminiai vaistai gali padidinti kenksmingų medžiagų koncentraciją jūros vandenyje, todėl pablogėja vandens kokybė. Šios medžiagos gali reaguoti su kitais jūros vandens komponentais, kad sudarytų naujus teršalus, dar labiau padidindamos aplinkos taršą.

4. Biologinis toksiškumas

Sunkiųjų metalų ir kitų toksiškų medžiagų poveikis sūrymui jūrų gyvybei yra::

Fiziologinės funkcijos: Sunkieji metalai ir toksiškos cheminės medžiagos gali trukdyti atlikti jūrinių organizmų fiziologines funkcijas, tokias kaip žuvų kvėpavimo takų ir nervų sistemų pažeidimas, darantis įtaką jų augimui ir išgyvenimui.

Reprodukcinis pajėgumas: Toksiškos medžiagos gali neigiamai paveikti jūrinių organizmų reprodukcines sistemas, tokias kaip kiaušinių perėjimo mažinimas ir embriono vystymosi poveikis, galiausiai paveikti populiacijos reprodukcinį pajėgumą.

Ekosistemų poveikis: toksinų kaupimasis organizmuose gali paveikti kitus organizmus per maisto grandinę, dėl kurių įvairių ekosistemos populiacijų anomalijos gali sukelti anomalijų ir pakenkti ekosistemos stabilumui.

5. Žuvininkystės išteklių žala

Vandenynas yra gyvybiškai svarbus žuvininkystės išteklių žmonijai šaltinis. Sūrymo išleidimas gali pakenkti žuvininkystės ištekliams, darant įtaką žvejams pajamoms ir pragyvenimui.

Žuvininkystės derlius: druskingumo, temperatūros ir cheminės taršos pokyčiai gali sumažinti žuvų ir kitų svarbių jūrų rūšių sumažėjimą, tiesiogiai paveikdami jų išgyvenimą.

Atsižvelgiant į šiuos pavojus, būtinas tinkamas atvirkštinės osmosos (RO) sūrymo gydymas. Druskos ir teršalų pašalinimui iš sūrymo naudojamos kelių- stadijos RO ir išgarinimo kristalizacijos technologijos, užtikrinančios, kad apdorotas vanduo atitiktų iškrovos standartus. Apdorotas vanduo gali būti naudojamas pramoniniam aušinimui, žemės ūkio drėkinimui ir kitoms reikmėms, sumažinant poveikį aplinkai. Nulinio - išleidimo sistemų projektavimas ir įgyvendinimas, naudojant išsamų pažangių technologijų panaudojimą, užtikrina, kad visi RO proceso metu susidarę šalutiniai produktai būtų veiksmingai traktuojami arba naudojami. Šios priemonės padės sumažinti RO sūrymo poveikį jūrų aplinkai.

Praėjus pro RO membranas, jūros vandens ro sūrymas palieka dideles druskos koncentracijas, taip pat kitus mineralus ir retus elementus, įskaitant natrio, kalio, magnio, bromido ir ličio druskas.

Natrio chloridas (NaCl): kaip pirminė druska jūros vandenyje, natrio chloridas sudaro didžiąją dalį sūrymo. Tai yra ne tik pagrindinis stalo druskos komponentas, bet ir daugybė pritaikymų maisto perdirbimo, chemijos pramonėje ir kitose srityse.

Kalio druskos (tokios kaip kalio chloridas, KCL): Kalis yra svarbi maistinė medžiaga augalų augimui. Kaip pagrindinis kalio trąšų šaltinis, kalio chloridas yra labai svarbus žemės ūkio gamybai.

Bromidai (tokie kaip natrio bromidas, NABR): brominas egzistuoja jūros vandenyje kaip bromido jonai ir yra svarbi cheminė žaliava, plačiai naudojama gaminant dezinfekavimo priemones, liepsnos ir farmacijos gaminius.

Magnio druskos (tokios kaip magnio chloridas, MgCl₂): Magnio jonų gausu jūros vandenyje. Po ekstrahavimo magnio chloridas gali būti naudojamas gaminant lengvus lydinius, trąšas ir ugniai atsparias medžiagas.

Ličio druskos (tokios kaip ličio chloridas, LICL): Ličio yra pagrindinė akumuliatorių pramonėje žaliava, ypač plačiai naudojama ličio - jonų baterijos, dėl kurios nuolat augo ličio poreikis.

Uranas (pvz., Uranatai): Kaip pagrindinė žaliavinė branduolinės energijos gamybos žaliava, urano gavyba turi didelę reikšmę energetikos pramonei ir nacionaliniam saugumui.

Sunkusis vanduo (D₂O): Pagrindinis skirtumas tarp sunkaus vandens ir paprasto vandens yra tas, kad jo molekulėse vandenilio atomai pakeičia deuterio atomais, todėl jis yra vertingas kaip neutronų moderatorius branduoliniuose reaktoriuose.

Rubidium (RB): kaip retas metalas, rubidium parodė svarbią taikymo vertę daugelyje aukštų - technologijų laukų. Jis daugiausia naudojamas gaminant superlaidžius, optoelektroninius įtaisus ir specialius lydinius. Nors dabartinis „Rubidium“ rinkos dydis yra palyginti mažas, nuolat tobulinant mokslą ir technologijas bei plėtojant kylančias taikymo sritis, jo taikymo perspektyvos yra labai plačios. Ypač superlaidžių medžiagų srityje, pridedant rubidiumą, galima žymiai pagerinti superlaidžių medžiagų savybes, kurios turi didelę reikšmę skatinant inovacijas energetikos, transporto ir kitose srityse.

1. Atvirkštinės osmoso koncentruotos vandens druskos gamyba

(1) Garinimo kristalizacija

Natūralus išgaravimas: Naudojant saulės spindulius ir vėją natūraliomis sąlygomis, jūros vandens koncentrato vanduo palaipsniui išgaruoja, o druska palaipsniui kristalizuojasi. Šis metodas tinka teritorijoms, kuriose yra sausas klimatas ir pakankamai saulės, pavyzdžiui, druskos laukai Viduržemio jūros pakrantėje.

Mechaninis garinimas: įskaitant daugialypį - efekto garintuvą ir blykstės garintuvą. Vandens išgarinimo procesas pagreitėja kaitinant, o tai pagerina gamybos efektyvumą ir sutrumpina perdirbimo ciklą. Šis metodas yra tinkamas apdoroti didelį - mastelio jūros vandens koncentratą.

2. Kalio ekstrahavimas iš atvirkštinės osmoso koncentrato

(1) jonų mainai

Jonų mainų metodas grindžiamas mainų reakcija tarp jonų mainų dervų ir jonų tirpale. Jonų mainų dervos paprastai gaminamos iš organinių polimerų (tokių kaip polistirenas) su fiksuotais jonais (tokiais kaip vandenilio ir natrio jonai) paviršiuje. Šios dervos gali keistis jonais su jonais tirpale. Selektyvus dervos adsorbcijos gebėjimas kalio jonams naudojamas norint atskirti kalio jonus nuo tirpalo. Šis metodas yra efektyvus, labai selektyvus ir tinkamas dideliam - mastelio gamybai.

Naudojamos katijonų mainų dervos, kurios turi neigiamą krūvį ir gali adsorbuoti katijonus tirpale. Selektyvi adsorbcija grindžiama jonų dydžiu, krūvio tankiu ir afinitetu. Kai atvirkštinės osmoso koncentratas teka per dervą, natrio jonai (arba vandenilio jonai) dervoje yra pakeičiami kalio jonais (K⁺) tirpale. Dervos nuplaunama didele kalio chlorido (KCL) tirpalo koncentracija, kad adsorbuoti natrio jonai būtų pakeičiami kalio jonais, taip atkurdami dervos mainų pajėgumą.

(2) tirpiklio ekstrahavimas

Tirpiklio ekstrahavimas grindžiamas kalio jonų pasiskirstymo tarp organinio tirpiklio ir vandeninės fazės pasiskirstymo skirtumu. Selektyvūs tirpikliai (tokie kaip fosfatai ar kiti kompleksiniai agentai) gali sudaryti kompleksus su kalio jonais ir perkelti juos iš vandeninės fazės į organinę fazę. Šis metodas yra tinkamas gydyti žemus - koncentracijos kalio tirpalus, tačiau būtina išspręsti tirpiklio atkūrimo ir pakartotinio naudojimo problemą.

Pasirinkite tirpiklius, turinčius didelį selektyvumą ir koordinavimo galimybes. Pavyzdžiui, fosfato tirpikliai gali sudaryti stabilius kompleksus su kalio jonais. Maišant ar purtant, atvirkštinė osmozė koncentruotas vanduo ir tirpiklis yra visiškai sumaišyti, o kalio jonai perkeliami iš vandeninės fazės į organinę fazę. Po to organinė fazė ir vandeninė fazė yra atskirti stovint ar centrifuguojant, o kalio jonai išplaunami iš organinės fazės eliuente (pvz., Praskiesto rūgšties ar druskos tirpalu), kad būtų galima atkurti kalio jonus.

(3) Kristalizacijos metodas

Kristalizacijos metodas sudaro kristalines kalio jonų nuosėdas, keičiant tirpalo sąlygas. Kalio druskų tirpumas mažėja tam tikromis sąlygomis, o kietos formos nusodinamos. Kalio druskos tirpalo prisotinimas keičiamas išgarinant, aušinant ar pridedant nuosėdų. Kristalizacijos temperatūra, koncentracija ir aušinimo greitis kontroliuojama, kad būtų gauta aukštų - grynumo kalio druskos kristalų.

3. Bromino ištraukimas iš atvirkštinės osmoso koncentrato

(1) Dujų absorbcijos metodas

Bromino dujos sukuriamos chloro ir bromido reakcijoje, o tada bromo dujos renkamos kondensacija, kad būtų gautas skystas bromas. Šis metodas gali veiksmingai atskirti bromą, tačiau jam reikia griežtai kontroliuoti reakcijos sąlygas ir apdoroti dujomis.

(2) Adsorbcijos metodas

Adsorbcijos metodas naudoja adsorbentus (tokius kaip aktyvuota anglies ar kitos adsorbuojančios medžiagos), kad būtų pašalintas bromas iš atvirkštinės osmoso koncentrato. Adsorbentiniai adsorbų bromido jonai jo paviršiuje atliekant fizinį ar cheminį poveikį.

(2) tirpiklio ištraukimo metodas

Šis metodas yra tinkamas aukštam - koncentracijos bromido skysčiams gydyti. Tirpiklio ekstrahavimas naudoja selektyvias organinių tirpiklių ekstrahavimo savybes brominui perkelti iš vandeninės fazės į organinę fazę. Šis metodas paprastai naudoja bromą -, kuriame yra organinių tirpiklių (pvz., Chloroformo) ar specialių ekstraktų. Brominas ekstrahuojamas iš koncentrato, naudojant selektyvius organinius tirpiklius, o aukštai - grynumo bromo druskos gaunamos atliekant tolesnį apdorojimą.

Pasirinkite organinį tirpiklį, kuris gali efektyviai išgauti bromą (pvz., Chloroformą, anglies disulfidą ir kt.) Arba naudokite bromino - selektyvųjį ekstraktantą, kad atskirtumėte organinę fazę ir vandeninę fazę, naudokite elientą, norėdami atkurti brominą iš organinės fazės, susikoncentruoti ir nusausinti teuciją, kad gautumėte kietąjį bromidą.

(3) Elektrocheminis metodas

Elektrocheminis metodas naudoja elektrolizės procesą, kad atskirtų bromą nuo tirpalo. Bromido jonai yra oksiduojami į bromo elementą per elektrolitinę reakciją.

Naudokite tinkamus elektrodus ir elektrolitus elektrolitinėje ląstelėje, kad oksiduotumėte bromido jonus į bromo elementą. Bromo elementas nusėda elektrolitinėje ląstelėje burbuliukų pavidalu ir yra surinktas. Surinktas dujas galima paversti skysčiu arba kietu bromu kondensacijos ar kitais gydymo metodais.

4. Atvirkštinės osmoso koncentruoto vandens magnio gamyba

(1) Cheminio kritulių metodas

Cheminio kritulių metodas skiria atskyrimą, pridedant nuosėdų, kad tirpale susidarytų netirpios magnio jonų nuosėdos. Paprastai tai apima magnio jonų kaip magnio hidroksido (Mg (OH) ₂) ar kitų magnio junginių nusodinimą.

Pridėkite nuosėdų (tokių kaip natrio hidroksidas (NaOH) arba amoniakas (NH₃ · H₂O)) prie atvirkštinio osmoso koncentruoto vandens, kad magnio jonai nusodintų į magnio hidroksidą. Susidarius nuosėdoms, jis yra nusėdęs arba filtruojamas, nuplaunamas ir džiovinamas, kad gautų neapdorotą magnio druską. Tuo pačiu metu magnio hidroksidas gali būti dar labiau kaitinamas -, gydomas arba reaguojamas su rūgštimi, kad jį pavertė kitomis magnio junginių formomis.

(2) tirpiklio ekstrahavimas

Tirpiklio ekstrahavimas yra organinių tirpiklių, kurie yra selektyvūs magnio jonams ekstrakcijai, naudojimas, o paskui vėliau apdorojimas, pavyzdžiui, kristalizacija ar krituliai, norint gauti aukštą - grynumo magnio druskos.

Naudokite selektyvų ekstraktantą (pvz., Organinę rūgštį, amino junginį ar kitą specialų tirpiklį), kad susidarytumėte kompleksą su magnio jonais, perkelkite iš vandeninės fazės į organinę fazę, sumaišykite atvirkštinį osmosą koncentruotą vandenį su tirpikliu ir perkelkite magnio jonus į organinę fazę. Ištraukimo procesą gali reikėti pakartoti kelis kartus, kad pagerintumėte atkūrimo greitį. Eksatas yra koncentruotas ir džiovinamas, kad būtų galima gauti magnio druskas (tokias kaip magnio chloridas).

5. Ličio ekstrahavimas iš atvirkštinės osmoso koncentruoto vandens

(1) Tirpiklio ekstrahavimas

Naudokite organinį tirpiklį, kad suformuotumėte tirpų kompleksą su ličio jonais. Šis metodas yra labai efektyvus gydant žemus - koncentracijos ličio tirpalus.

Norėdami išgauti ličio jonus iš ličio tirpalo, naudokite selektyvų tirpiklį (pvz., Fosfato tirpiklį). Fosfato tirpikliai (pvz., Dioktilo fosfatas, DOP) turi aukštą selektyvumą ir gerą tirpumą. Ličio jonai reaguoja su fosfatu, kad sudarytų tirpų kompleksą. Esteris sudaro kompleksą ir atskiria kitas priemaišas.

(2) jonų mainai

Jonų mainai yra atskirti ličio jonus ir pašalinti priemaišas per specifines dervas. Jis tinka apdoroti didelius kiekius ličio -, kuriuose yra skysčių ir gauna aukštą - grynumo ličio druskos.

6. Urano ekstrahavimas iš atvirkštinės osmoso koncentruoto vandens

(1) kritulių metodas

Kritulių metodas yra pridėti nuosėdą, kad tirpale susidarytų netirpios nuosėdos tirpale, taip pasiekiant atskyrimą. Dažniausiai naudojami krituliai yra amoniako vanduo, natrio sulfatas ar kiti tinkami krituliai.

Į atvirkštinį osmosą sukoncentruotą vandenį pridedamas nuosėdos (pvz., Amoniako vanduo), kad urano jonai nusodintų į urano hidroksidą arba. Susidarius nuosėdoms, jis pašalinamas nusodinant ir filtruojant. Neapdorotas uranas gaunamas plaunant ir džiovinant. Druska. Tuo pačiu metu urano hidroksidas gali būti dar labiau paverčiamas urano druska arba urano oksidu.

(2) tirpiklio ištraukimo metodas

Tirpiklio ekstrahavimo metodas naudoja organinį tirpiklį, kad suformuotų kompleksą su urano jonais, ir perkelti juos iš vandeninės fazės į organinę fazę. Šis metodas daugiausia naudoja specialų ekstraktantą, pavyzdžiui, fosfato junginį ar amino junginį. Organinis tirpiklis naudojamas kompleksui su urano jonais suformuoti, kad būtų galima išgauti ir pašalinti priemaišas. Šis metodas yra tinkamas apdoroti aukštą - koncentracijos urano skystį ir gauti aukštą - grynumo urano produktus.

Pasirinkite ekstraktantą, turintį didelį urano jonų selektyvumą, pavyzdžiui, tributilfosfatą (TBP) ar kitus tinkamus komplekso agentus, ir sumaišykite atvirkštinį osmozę koncentruotą vandenį su organiniu tirpikliu, kuriame yra ekstraktantas. Urano jonai sudaro kompleksą su ekstraktantais ir perkeliant iš vandeninės fazės į organinę fazę. Organinė fazė ir vandeninė fazė yra atskirti. Urano jonai išplaunami iš organinės fazės su tinkamu eliuentu (pvz., Plyšio rūgšties tirpalu). Eksatas yra koncentruotas, džiovinamas arba kristalizuojamas, kad būtų gautas urano junginys (pvz., Uranatas ar urano oksidas).

(3) jonų mainai

Jonų mainų metodas atskiria urano jonus nuo tirpalo, naudodamas jonų mainų dervą. Dervos keičiasi su urano jonais, o urano jonai fiksuojami ant dervos. Naudojamos jonų mainų dervos, turinčios didelį selektyvumą urano jonams, paprastai dervos, turinčios sulfonrūgščių grupes ar aminų grupes.

Atvirkštinis osmozės koncentruotas vanduo praleidžiamas per kolonėlę, užpildytą jonų mainų derva. Urano jonai pašalinami dervos metu. Adsorbcija, kiti jonai (pvz., Natris, kalcis) neįtraukiami, o adsorbuoti urano jonai išplaunami su tinkamu regeneracijos agentu (tokiu kaip praskiesta rūgštis), o dervos jonų mainų pajėgumas yra atkurtas. ELUT yra koncentruotas, džiovinamas arba kristalizuojamas, kad gautų urano junginius.

7. Atvirkštinė osmosas sukoncentruotas vanduo, kad išgautų sunkų vandenį

(1) distiliavimo metodas

Distiliavimo metodas naudoja virimo taškų skirtumą tarp deuteruoto vandens (D₂O) ir paprasto vandens (H₂O), kad būtų galima atsiskyrimui. D₂O virimo taškas yra didesnis nei H₂O, todėl jį galima atskirti distiliavimu. Deuterio ir vandenilio atskyrimas pasiekiamas atliekant daugybę išgarinimo ir kondensacijos procesų, taip gaunant aukštą - grynumo sunkų vandenį. Šis metodas reikalauja griežtai kontroliuoti išgarinimo ir kondensacijos sąlygas, kad būtų užtikrinta produkto kokybė.

(2) Cheminio mainų metodas (vandenilio izotopų mainų metodas)

Sunkusis vanduo yra atskirtas nuo vandens cheminės mainų reakcijoje tarp deuterio ir vandenilio. Šis metodas dažnai naudojamas branduoliniuose reaktoriuose ir laboratorijose, kur reikia aukšto - grynumo sunkaus vandens.

Atvirkštinis osmozės koncentruotas vanduo sumaišomas su vandeniliu ar amoniaku, o mainų reakcija atliekama tinkamu katalizatoriumi. Deuterium -, kuriame yra sunkusis vanduo ir paprastas vanduo, yra atskirti per po - reakcijos atskyrimo etapus (tokius kaip kondensacija, išgarinimas ir kt.). Pakartotiniai mainai atliekami siekiant padidinti deuterio koncentraciją.

8. Rubidžio ištraukimas iš atvirkštinės osmoso koncentruoto vandens

(1) jonų mainų metodas

Rubidiumo jonai koncentruotame vandenyje yra atskirti nuo kitų jonų dideliu selektyviu Rubidium jonų mainų dervos adsorbcijos pajėgumu į rubidiumo jonus. Šis metodas metodas turi didelio efektyvumo, stipraus selektyvumo ir paprasto veikimo pranašumus ir yra ypač tinkamas gydyti didelius - skalės atvirkštinės osmoso koncentruotą vandenį.

Atvirkštinis osmozės koncentruotas vanduo praleidžiamas per kolonėlę, kurioje yra rubidium jonų mainų dervos, o rubidio jonai adsorbuojami dervos. Rubidiumo jonai iš dervos išplaunami tinkamu eliuente, o eliate renkami ir toliau apdorojami, pavyzdžiui, išgarinimas ir kristalizacija, kad būtų gauta rubidiumo junginių.

(2) tirpiklio ištraukimo metodas

Naudojant tam tikrų organinių tirpiklių selektyvų tirpumą rubidio jonams, rubidiumo jonai perkeliami iš vandeninės fazės į organinę fazę. Vėlesni kristalizacijos ir rafinavimo procesai suteikia aukštą - grynumo rubidio druskos. Tirpiklio ekstrahavimas yra labai efektyvus atskyrus ir praturtinant rubidžio jonus, o produkto grynumą ir išeigą galima pagerinti pasirinkus tinkamą tirpiklį ir optimizuojant ekstrahavimo sąlygas.

Jūros vandens atvirkštinės osmoso koncentratas gali būti naudojamas daugybei aukštų - vertės medžiagų išgauti. Atgaunant ir panaudojant retus elementus atvirkštinės osmoso koncentrate, padeda sumažinti išteklių atliekas ir sumažinti neigiamą poveikį jūrų ekosistemoms. Tai taip pat generuoja didelę mokslinę ir ekonominę naudą.