ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีสำคัญในการจัดการกับการขาดแคลนน้ำทั่วโลกการกลั่นน้ำทะเลส่วนใหญ่อาศัยวิธีการแยกเมมเบรนสองวิธี: reverse osmosis และ electrodialysis . ในหมู่พวกเขาระบบ Desalination ROได้กลายเป็นเทคโนโลยีกระแสหลักเนื่องจากการใช้งานอุตสาหกรรมที่ครบกำหนดมีส่วนช่วยให้ประมาณ 60% ของความสามารถในการแยกเกลือออกจากโลก . เทคโนโลยีนี้บรรลุการกลั่นน้ำทะเลผ่านการแยกทางกายภาพมากกว่าการกลั่นความร้อนโดยมีการใช้พลังงานลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับวิธีการดั้งเดิม
ฉัน . กลไกการทำงานหลักของเทคโนโลยี reverse Osmosis
แกนกลางของระบบ Desalination RO เป็นหลักการของการแยกเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ . เมื่อปั๊มแรงดันสูงดันน้ำทะเลให้มีความเข้มเฉพาะ รักษาไว้ . กระบวนการนี้ต้องการการควบคุมความเข้มข้นของเกลืออย่างต่อเนื่องเช่นการแทรกซึมของน้ำจืดความเค็มของสารละลายที่เหลือจะเพิ่มขึ้นและระบบจะออกเป็นระยะ ๆ ส่วนหนึ่งของน้ำเกลือเข้มข้นเพื่อป้องกันความดันออสโมติกที่เพิ่มขึ้น
ระบบ RO ของน้ำทะเลที่สมบูรณ์ประกอบด้วยสี่ขั้นตอนที่มีการประสานงานอย่างแม่นยำ:
1. การปรับสภาพ:ลบอนุภาคแขวนลอยคอลลอยด์และจุลินทรีย์ผ่านการกรองหลายขั้นตอนและเพิ่มสารต่อต้านการปรับขนาดเพื่อปรับค่า pH ปกป้องส่วนประกอบเมมเบรนที่ตามมา .}
2. แรงดัน:ปั๊มแรงดันสูงจะยกระดับน้ำที่ปรับสภาพให้เป็นแรงดันที่จำเป็นสำหรับการแยกเมมเบรนคิดเป็นประมาณ 70% ของการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดของระบบ .}
3. การแยกเมมเบรน:หน่วย desalination หลัก RO ใช้โครงสร้างเมมเบรนแบบเกลียวหรือเส้นใยกลวงเพื่อให้ได้อัตราการแยกเกลือออกจาก 99%.}
4. หลังการรักษา:ทำให้เป็นแร่หรือปรับค่า pH ของน้ำผลิตภัณฑ์เพื่อแก้ไขปัญหาการกัดกร่อนในน้ำบริสุทธิ์เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐานน้ำดื่ม .
II . ข้อได้เปรียบที่ไม่ซ้ำกันและสถานการณ์แอปพลิเคชันของเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลซิส
Electrodialysis (ED) ขับเคลื่อนการย้ายถิ่นของไอออนผ่านสนามไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าโดยตรง: ไพเพอร์เจาะเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนบวกและแอนไอออนเจาะเยื่อหุ้มประจุลบประจุประจุลบ
1. ข้อดีสำหรับอุปกรณ์มาตราส่วนขนาดเล็กถึงขนาดกลาง:เหมาะสำหรับสถานการณ์เช่นเรือและเกาะโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์แรงดันสูง . ED แยกไอออนที่มีประจุเท่านั้นและไม่สามารถกำจัดสารอินทรีย์ที่เป็นกลางได้ .}
2. ความสามารถในการรักษาที่มีความเค็มสูง:เอ็ดมีประโยชน์มากกว่าสำหรับน้ำกร่อย (ความเค็ม<10 g/L), as energy consumption and maintenance costs surge under high salinity.
3. ความสะดวกในการบำรุงรักษา:เมมเบรนเปรอะเปื้อนสามารถทำความสะอาดตัวเองได้โดยการย้อนกลับขั้วขั้ว .}
III . การพิจารณาคีย์สำหรับการเลือกเทคโนโลยี
1. การเปรียบเทียบการใช้พลังงาน:
- ค่าเฉลี่ยของโรงงาน desalination 2-4 kwh/m³ (เมื่อติดตั้งอุปกรณ์กู้คืนพลังงาน) .
- การใช้พลังงาน ED มักจะมาถึง 7-15 kWh/m³; ED อาจมีการใช้พลังงานต่ำกว่า RO ในน้ำกร่อยที่มีความเค็มต่ำ แต่ RO ยังคงเป็นตัวเลือกพลังงานต่ำสุดสำหรับการกลั่นน้ำทะเล .}
2. ความแตกต่างของโครงสร้างต้นทุน:
ค่าใช้จ่ายเมมเบรน RO นั้นต่ำกว่าเยื่อหุ้มเซลล์ไอออนแลกเปลี่ยนอย่างมีนัยสำคัญ แต่ปั๊มแรงดันสูงและวัสดุทนต่อการกัดกร่อนเพิ่มการลงทุนเริ่มต้น . ED ช่วยลดข้อกำหนดการบำรุงรักษาสำหรับท่อและวาล์วภายใต้การดำเนินการแรงดันต่ำ .}}
3. การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม:
พืชกลั่นน้ำทะเลแบบย้อนกลับแบบย้อนกลับขนาดใหญ่ต้องการการรักษาด้วยน้ำเกลือเข้มข้นอย่างเข้มงวดในขณะที่อุปกรณ์ ED ขนาดเล็กมีผลกระทบน้อยลงต่อระบบนิเวศทางทะเล .}
iv . ทิศทางการพัฒนาในอนาคต
ระบบ Desalination RO ในปัจจุบันกำลังเพิ่มความยั่งยืนผ่านการอัพเกรดสามครั้ง:
1. นวัตกรรมวัสดุเมมเบรน:การพัฒนาเยื่อหุ้มคอมโพสิตที่มีความสามารถสูงเพื่อลดความต้องการความดันในการทำงาน .
2. การเพิ่มประสิทธิภาพการกู้คืนพลังงาน:อุปกรณ์การกู้คืนที่ใช้กังหันสามารถลดการใช้พลังงานได้ 35%-60%.
3. การรวมพลังงานทดแทน:ระบบลม/พลังงานแสงอาทิตย์จะได้รับการแยกเกลือออกจากคาร์บอนเป็นศูนย์ในพื้นที่นอกกริด .
ในขณะเดียวกันเทคโนโลยี ED ปรับปรุงประสิทธิภาพโดยการพัฒนาเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนที่เป็นเนื้อเดียวกันและรูปแบบระบบไฮบริดด้วย RO สำหรับการใช้ทรัพยากรการใช้ประโยชน์ .
บทสรุป
ไม่ว่าจะเป็นที่โดดเด่นระบบ Desalination ROหรือเทคโนโลยี ED ที่มีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกันในสาขาเฉพาะเป้าหมายหลักของพวกเขาคือการทำให้การกลั่นน้ำทะเลในมหาสมุทรเป็นเสาหลักที่เชื่อถือได้สำหรับการใช้ทรัพยากรน้ำอย่างยั่งยืนโดยลดการใช้พลังงานและค่าใช้จ่ายอย่างต่อเนื่อง . ด้วยการพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์วัสดุและเทคโนโลยีการจัดการพลังงาน