우리가 담수를 끓일 수없는 주된 이유는 담수를 얻을 수 없기 때문입니다. 해수의 담수화는 매우 에너지 집약적 인 과정이며 지역 수생 생물에 해를 끼칠 수있는 많은 폐수를 생산합니다.
인간 소비를 위해 담수를 얻는 것은 수년에 걸쳐 큰 어려움이었습니다. 이는 주로 인구의 급증으로 인한 담수에 대한 수요 수준이 상승하기 때문입니다. 담수는 지구상에 존재하는 물의 3%만을 차지하지만, 우리의 눈이 강력한 바다로 향하는 지구상의 또 다른 풍부한 물 공급원을 무시하기는 어렵습니다. 우리는 모든 것을 담수로 변환 할 수 있다면 물이 너무 많습니다. 글쎄, 특히이 업적을 달성하는 과정이나 의미를 논의 할 때는 그렇게 간단하지 않습니다. 먼저 소금물을 담수로 전환하는 데 사용할 수있는 방법을 해결해 봅시다.
(사진 크레디트 :Pixabay)
열 증류
소금이나 다른 불순물을 분리하는 가장 유명하고 오래된 과정은 물을 통해 열을 통과시키는 것입니다. 많은 형태의 증류가 있지만, 우리는 이상적인 열 증류 공정만을 조사 할 것입니다. 먼저 비등점을 정의 하여이 프로세스를 이해하기위한 톤을 설정해 봅시다. 액체의 끓는점은 액체의 증기압이 주변 대기와 동일한 온도로 설명 될 수 있습니다. 이제, 담수화 공장을보다 초보적인 기능으로 확장하기 위해, 우리는 중학교 화학 수업에서 증류 과정이 가르치는 것을 볼 수 있습니다. 증류 실험을 관찰하면 물이 끓는 것으로 시작하여 물이 증기 상태로 바뀌게됩니다. 튜브의 도움으로 증기는 한 비키커에서 다른 비커로 전송됩니다. 다른 용기로 여행하는 동안 물이 응축되고 침전됩니다. 증류에 대한 독특한 점은 물만 증기로 바뀌어 가질 수있는 불순물을 남겨 두어 담수를 도출하는 데 도움이된다는 것입니다.
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(사진 크레딧 :aterockgoblin/wikimedia commons)
이것은 소규모이지만 세상을 도울 수있는 수준까지 확장 될 수있는 독창적 인 방법 일 수 있습니다. 문제는 산업 규모의 물 담수화에는 많은 에너지가 필요하다는 것입니다. 우리가 겪는 또 다른 주요 문제는 소금이 물에 매우 쉽게 용해되어 강한 화학적 결합을 형성하고 그 결합은 파손되기 어렵다는 것입니다. 에너지와 물에 대한 기술은 모두 비싸기 때문에 대규모로 물을 흡수하는 물이 꽤 많이들 수 있음을 의미합니다.
역삼 투
역삼 투 (OR RO)는 널리 알려진대로 RO는 오늘날 시장에서 이용할 수있는 가장 유명한 물 정제 기술 중 하나입니다. 그것은 물을 정화하기 위해 부분적으로 투과성 막을 사용하는 것을 포함합니다. 반 투과성 막은 일부 원자 나 분자가 통과 할 수 있지만 다른 원자는 아닙니다. 간단한 예는 스크린 도어로 공기 분자가 통과 할 수 있지만 화면 도어의 구멍을 통과하는 데있어 해충이나 더 중요한 것을 차단합니다. 모공은 수증기를 통과 할 수있을만큼 크지 만 액체 물이 통과하는 것을 방지하기에 충분히 작습니다. 역 삼투압의 과정을 이해하려면 먼저 삼투압이 무엇인지에 대한 이해를 확립합시다.
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삼투압은 용질 (염) 농도가 낮은 용액이 더 높은 용액으로 용액으로 이동하는 경향이있는 자연 발생 현상입니다. 위의 다이어그램의 도움으로 이것을 더 직관적으로 이해할 수 있습니다. 이제 위의 다이어그램에는 식염수 함량이 낮고 식염수가 많은 식염수가있는 다른 두 가지 솔루션이 있으며 둘 다 투과성 막으로 분리됩니다. 용질 농도가 낮은 물이 더 높은 용질 농도로 물을 향해 이동하거나 이동하는 경향이 있음을 알 수 있습니다.
역삼 투는 이제이 과정의 역전으로 이해 될 수 있으며,이 과정은 외부 힘이나 에너지의 노력없이 삼투가 자연스럽게 발생합니다. 이 물의 움직임이 농도 구배에 위배 될 때 (외부에서) 외부 힘이나 에너지의 적용을 통해 달성됩니다. 역 삼투압에서 반 투과성 막은 물만 통과 할 수있게하고 소금 (또는 다른 것들)의 움직임을 허용하지 않습니다.
단점
우리가 이것에 경제적 인 관점을 가져오고 달러를 적용하려고하더라도 에너지 요금은 장소마다 다르기 때문에 과제는 매우 어려운 일입니다. 달러 수치에 영향을 미치는 특정 요인은 노동, 에너지 비용, 토지 가격, 금융 계약 및 우리가 탈살하려는 물의 소금 수준과 같은 원시적 인 것과 관련이 있습니다. 미국에서는 1 입방 미터마다 $ 1에서 $ 2의 비용이들 수 있습니다. 해수의 1 입방 미터는 264 갤런 또는 999 리터로 시각화 될 수 있습니다. 이제 이것은 처음에는 저렴하게 들릴지 모르지만 강이나 대수층의 원천과 비교하려고하면 1 입방 미터의 물이 약 10-20 센트로 떨어집니다. 얻은 담수는 담수화 과정을 통해 접근하기보다는 자연스럽게 훨씬 저렴합니다.
물고기의 달러와 바다
물 담수화와 관련이있는 환경 문제가 있습니다. 바다 생물은 탈염 식물에 빨려 들어가서 어린 물고기와 플랑크톤을 포함한 작은 바다 생물을 죽여 먹이 사슬을 화나게 할 수 있습니다. 또한 분리 된 소금으로 무엇을 해야하는지에 대한 문제가 있습니다. 이 극도로 짠 물을 다시 바다로 펌핑하면 지역 수생 생활에 해를 끼칠 수 있습니다. 이러한 영향을 줄이는 것은 가능하지만 전체 비용이 추가됩니다. 다시 말하지만, 특히 RO와 관련하여 가정용 RO 기계는 산업 규모만큼 효율적이지 않으며, 생산 된 물의 양은 상당히 높습니다. 가정 RO 기계에서 나오는 거부 물은 가정 편의 시설에 대해 재사용 할 수 없습니다. 비율의 관점에서, 대부분의 가정 RO 기계가 19 L의 담수를 생산하려면 76-135L에 가까운 물을 버려야합니다. 우리가 볼 수 있듯이, 담수의 주요 공급원으로서 해수의 담수화는 경제적으로나 환경 적으로 실현 가능한 방법이 아닙니다.
