img-417193806

13.8. Охрана морейи океанов от загрязнений	321
аварий, в ы з ы в а ю щ и х загрязнение мо ря	нефтью, и М е ж д у н а р о д н а я

конвенция о гражданской ответственности за ущерб, вы званный загрязнением нефтью. Конвенции вступили в силу в 1975 г.

О с е н ь ю 1972 г. в Л о н д о н е				на	межправительственной конферен­
ции представители		80 государств			выработали К о н в е н ц и ю по пре­
д о т в р а щ е н и ю загрязнения			мо ря		сбросом отходов и других мате­
риалов	(вступила	в силу	в	1975 г.). П р и л о ж е н и е I Конвенции
содержит «черный		список» —		перечень веществ, полностью запре­
щ е н н ы х	к сбросу:	хлорорганические соединения, ртуть и ее соеди­

нения, кадм ий и его соединения, нефть и нефтепродукты, вещества

для ведения химической и		биологической войны.			П р и л о ж е н и е II
содержит «серый список» —		перечень		сбрасываемых по ра зр еш е ­
н и ю веществ, которые быстро			обезвреживаются химическими или
биологическими	процессами	в	море.	П р и л о ж е н и е	III содержит
правила, р е г у л	и р у ю щ и е сброс.		Конвенция предусматривает запре­

ще н и е захоронения на дне в о об ще всех известных опасных веществ

иматериалов.

П о д эгидой	И М К О	2 ноября	1973 г. в Л о н д о н е	состоялась кон­
ференция, на	которой	б ы л а	принята новая	М е ж д у н а р о д н а я

конвенция по п р ед от вр ащ ен ию загрязнения с судов. Все вредные ве­ щества по степени их вредности разделены на 4 категории. Уста ­ навливается запрещение сброса веществ всех категорий, а допу­ скаемые исключения находятся в строгой зависимости от катего­ рий. В о всех дозволенных случаях сброс м о ж е т быть произведен на расстоянии не менее 12 м и ль от берега и на глубине не менее

2,5	м	с соблюдением установленной					скорости движения.			П р и л о ­
ж е н и я		к Конвенции регулируют				правила		сброса сточных вод с су­
дов	(после предварительной				очистки		на	судне), правила		сброса
мусора, всех видов пластмасс					(определенное расстояние от берега,
скорость			судна, измельчение		и дезинфекция отходов). В					особых
районах			(Средиземное море с заливами,					Балтийское	море	с зали­
вами; Черное, Красное с заливами, Персидский и									О м а н с к и й		за­
ливы )		запрещается		всякий	сброс. С у да			Д о л ж н ы сохранять			все
нефтяные			остатки и	грязный	балласт,		а	затем сдавать их		только
в п р и е м н ы е устройства.											,
	Ассамблея И М К О			23 ноября		1973	г. создала Комитет			по	за­

щ и т е морской среды, обязанностью которого является координа­ ция деятельности по п р е д у п р е ж д е н и ю загрязнения и контролю за загрязнением с судов, содействовать осуществлению п о л о ж е н и й Конвенции.

30 апреля 1982 г., после многолетней и напряж ен но й работы экс­

пертов	всех стран,	III	конференция О О Н приняла но в у ю		К о нв ен ­
ц и ю по	морскому	праву, с о з д а ю щ у ю		договорно-правовую	основу
мирного	использования		пространств	и ресурсов Ми ро в о г о	океана
в интересах всех стран			и народов. Конвенция содержит около т ы ­

сячи международно -правовых норм, ре г л а м е н т и р у ю щ и х все основ­ ные вопросы использования морских пространств, ж и в ы х и м и н е ­

21 Заказ №244

322 Глава 13. Контроль состояния загрязненности

ральных ресурсов моря. Конвенция открыта для подписания с де­

кабря	1982 г.
4.	Международные		соглашения по	предупреждению		радиоак­
тивного загрязнения Мирового океана.				Требования мировой				о б щ е ­
ственности и		борьба социалистических		стран в рамках О О Н				и	на
Других м е ж д у н а р о д н ы х			ф о р у м а х привели к з а к л ю ч е н и ю			в	1963		г.
Московского		договора	о запрещении испытаний		ядерного		о р у ж и я
в атмосфере,		космическом пространстве и под			водой. П о д			благо­

п р ия т н ы м воздействием договора с 1964 г. на планете наблюдается сильное снижение радиоактивности.

Ранее з а кл юч ен ны й договор об Антарктиде от 1 декабря 1969 г. запретил все ядерные в з ры вы и сброс радиоактивных ве­ ществ в районах ю ж н е е 60° ю. ш., в к лю ча я все ш е л ь ф о в ы е ледники. Участки открытого моря в этом районе договором не охватыва­

лись. П о с л е д у ю щ и й			Мо сковский		договор		ликвидировал			пробел.
Б о л ь ш о е	значение		для	предотвращения			радиоактивного				зара­
ж е н и я М и р о в о г о		океана имеет Договор				о запрещении			разм ещ ен ия
на дне океанов и морей и				в их недрах		ядерного о р у ж и я				и	других
видов о р у ж и я		массового		уничтожения,			от кр ыт ый		11	февраля
1971 г. для подписания в Москве,					Ва шингтоне и Лондоне.
Б о л ь ш у ю	опасность радиоактивного					заражения		морской			среды
представляет	погружение			радиоактивных			отходов	на	дно		морей

и океанов, достигшее таких масштабов, что этим вопросом заня­

лось	М А Г А Т Э . Так, С Ш А в период	1946— 1970 гг. захоронили
86 758	контейнеров с радиоактивными	отходами. У ч е н ы м и многих

стран доказана опасность подобного деяния, и поэтому строгие ограничения на захоронение радиоактивных материалов н а ш л и от­

ра же ни е в Ло ндонской конвенции 1972 г.

Су щ е ст ве нн ый вред представляет загрязение сбросами отходов

судами с я д е р н ы м и		энергетическими установками. П о э т о м у		Б р ю с ­
сельская конвенция		1962 г. об ответственности операторов		ядер-
н ы х судов,	Брюссельская конвенция 1971 г. о гражданской			ответ­
ственности	в деле	морских перевозок	р а с щ е п л я е м ы х материалов
п о с в я щ е н ы	проблеме ответственности		за причинение у щ е р б а	в ре­

зультате использования ядерной энергии.

5. Региональное сотрудничество. От дельные р а йо ны Ми ро в о г о океана обладают, определенной спецификой, учесть которую в це­

лях ох ра ны морской			среды могут только государства соответст­
в у ю щ е г о	региона.
Балтийское		море — круп не йш ий		полуизолированный		водоем
с интенсивным		судоходством и высокой степенью			загрязненности.
В марте	1974	г. на	конференции в	Хельсинки, в	которой	участ­

вовали все прибалтийские государства, наблюдатели от Чехосло­

вакии, Норвегии и многих	м е ж д у н а р о д н ы х	организаций ( Ю Н Е П ,
Ф А О , И М К О , В О З , М О К ,	Ю Н Е С К О и др.)	б ы л и приняты З а к л ю ­

чительный акт, Конвенция по защите морской среды Балтийского моря, 6 п р и л о ж е н и й с дополнениями и 7 резолюций по ра зл ич ны м

13.8.- Охрана морейи океанов от загрязнений	323
вопросам. В п р и л о ж е н и я х I и II дается и с ч е р п ы в а ю щ и й	перечень

веществ, за п р е щ е н н ы х к сбросу или захоронению в Балтийском

море и его заливах. П р и л о ж е н и е	III конкретизирует	м е р ы пре­
дотвращения загрязнений: очистка	сточных вод до	требуемых

уровней, емкость и расположение устройств для приема мусора,

нефтеостатков		и других вредных			веществ. П р и л о ж е н и е IV				регла­
ментирует все		в о з м о ж н ы е		в и д ы	сброса с судов, дает распределе­
ние ядовитых		веществ	по	категориям. Конвенция 1974 г. конкре­
тизирует все п о л о же ни я				Ло ндонской		конвенции		1973 г. по отно­
ш е н и ю	к «особым районам», к а к о в ы м является Балтика.
Значительная роль в деле достижения целей конвенции отво­
дится	М е ж д у н а р о д н о й			комиссии по защите морской среды
Балтийского моря, в фу н к ц и и которой						входит на блюдение			за в ы ­
полнением п о л о же ни й конвенции.
На иб ол ее о п ас ны м			для Северного			моря	является загрязнение
н е ф т ь ю	в результате		интенсивного судоходства и д о бы чи						нефти
на материковом шельфе.				М е р ы	по пр ед о т в р а щ е н и ю загрязнения
н е ф т ь ю	содержатся в С о г л а ш е н и и о сотрудничестве по вопросам
^борьбы	против	загрязнения вод			Северного		моря	угйеводороди-
с т ы м и	соединениями от 9 августа 1969 г., подписанном, в. Бонне.

Со гл а ш е н и е делит весь район Северного моря на 8 зон; 6 зой за­

креплены

за государствами: Данией,

Ф Р Г , Нидерландами ,

Н о р ­

вегией, Ш в е ц и е й и

Великобританией,

две

остальные

зоны —

груп­

повые. Ответственность участников сводится к

н а б л ю д е н и ю за

происшествиями, у г р о ж а ю щ и м и

разливами

нефти. Северное

море

включено

в сферу

действия

и

другого

соглашения —

Конвенции

по пр ед о т в р а щ е н и ю

загрязнений

морской

среды

сбросом

веществ

с судов и летательных аппаратов,

подписанной

5

февраля

1972 г.

в О с л о

12 п р и б р е ж н ы м и

государствами.

Конвенция

охватывает

ог ро мн ый

район северо-восточной

Атлантики,

Северного

Л е д о в и ­

того океана и Баренцева м о ря до

о. Колгуев. К ° нвенн,ия

г- О с ло

дополняет Л о н д о н с к у ю конвенцию

1972 г. В феврале

1974 г. в П а ­

р и ж е б ы л а

созвана

конференция

15 государств, которые

приняли

и 4 и ю н я

1974 г. открыли для подписания

К о н в е к ц и ю

по

преду­

п р е ж д е н и ю

загрязнения морской

среды н а з е м н ы м и

источниками,

распространенную на те

ж е

районы.

Конвенция

систематизирует

за гр яз ня ющ ие вещества,

стабилизирует о б ъ е м ы

и

возможности

сбросов,

дает право

п р и б р е ж н ы м

государствам

устанавливать

более строгие стандарты, устанавливает в данн ом

районе

посто­

ян ну ю систему мониторинга.

Средиземное, Красное море и Персидский залив з а н и м а ю т одно

и первых

мест

по степени загрязненности. Н а

Средиземное

море,

как на «особый

район», распространяются поло же ни я всех м е ж д у ­

н а ро дн ых

конвенций, по с в я щ е н н ы х охране океана

от загрязнений.

П о э т о м у

в феврале

1976 г. в Барселоне под эгидой Ю Н Е П

состоя­

лась конференция государств средиземноморского района, которая выработала К о н в е н ц и ю о защите Средиземного моря от загрязне-

21*

324 14. Опреснение морской воды

ний. Конвенцией создана система мониторинга Средиземного моря.

Н а конференции	в Сплите (февраль 1977	г.) 15 средиземномор­
ских государств	приняли «голубой план» —	программу исследова­

ния бассейна Средиземного моря и охра ны его от загрязнений, рассчитанную до 2000 г.

В последние годы С С С Р принимает активное участие в научно-

техническом сотрудничестве со странами— членами								С Э В	по про­
блеме «Глобальная			система	мониторинга		о к р у ж а ю щ е й			среды»,
в ра мк ах		которого	проводятся		исследования,		направленные на
снижение		уровня загрязненности			Балтийского		и Черного		морей.
Т а к и м		образом,	принятие	различных		м е ж д у н а р о д н ы х			конвен­
ций	и их	внедрение — это. первые серьезные шаги,						направленные
на	решение с л о ж н е й ш е й и актуальной п р о б л е м ы						современности —

предотвращения загрязнения Ми ро в о г о океана и охраны морской среды.

Глава 14

14	ОПРЕСНЕНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ
О б щ и й объем	пресных вод на	Земле	достигает 35,03 млн. к м 3,
что соответствует	2,5 % общего	объема	гидросферы. До ступные

ресурсы пресных вод (реки, озера, водохранилища), составляющие

0,3 %	после вычета ледников, распределены весьма неравномерно.
П о э т о м у у ж е в настоящее время до 60 %			п л о щ а д и материков	пла ­
неты испытывает дефицит в пресной воде. Недостаток во ды				о щ у ­
щается в 43 странах мира.
П о	д а н н ы м Ю Н Е С К О ,	в настоящее время п р об ле ма ми опрес­
нения занимаются многие		организации в	15 странах. В С Ш А	ещ е

в 1952 г. организовано Управление по опреснению соленых вод, которое заключает контракты и координирует работу 128 научных

организаций. В Англ ии работами по опреснению						вод ведает К о ­
миссия по			атомной	энергии, во Ф р а н ц и и — аналогичная			комиссия
и Комитет по науке и технике.
В	С С С Р		исследования в области опреснения морской				в о ды на­
чаты	с 1960 г. в связи с п р о м ы ш л е н н ы м				освоением	п-ова М а н г ы ш ­
лак. У ж е		в	1963 г. в г. Ш е в ч е н к о б ы л а запущена крупная опресни­
тельная установка производительностью					5000 м 3/сут, в 1967 г. вве­
дена	в	эксплуатацию установка			м о щ н о с т ь ю	15 000 м 3/сут,
а в 1972 г.—			144 ООО	м 3/сут.
К	1975 г. о б щ а я			производительность всех опреснительных уста­

новок в мире достигла 3,8 млн. м 3/сут. Замечена тенденция	к удвое­
н и ю производства опресненной в о ды к а ж д ы е три года,	поэтому

325

м о ж н о

полагать,

что

к

2000

г. оно

д о л ж н о

возрасти

до

1290 млн.

м 3/сут, что составит

6,6

%

общего мирового водоснабжения.

В о д н ы е растворы

солей

м о ж н о разделить

на

пресную

воду и

рассол дв у м я способами: выделением в о д ы или выделением рас­

творенных веществ. Н а

первом принципе основаны методы

опрес­

нения дистилляцией, в ы мо ра жи ва ни ем , об ра т н ы м осмосом, экст­

ракцией в о д ы и образованием

газгидратов,

на

втором

принципе —

электродиализом,

и о н н ы м

обменом,

осаждением

солей

реагентами,

биологическим

способом.

1.

Д и с т и л л я ц и я

(термическое опреснение).

П р и м е н я ю т с я ис­

парители различных

конструкций и р е ж и м о в работы:

а)

испарители

кипящего

типа.

Передача

тепла

б о л ь ш о м у

объему жи дк ос ти происходит от погруженной в нее поверхности

нагрева. С о вр ем ен ны е установки работают в

р е ж и м е глубокого

вакуума;

б) адиабатные испарители используют

процесс

адиабатного,

или мгновенного, испарения. Нагретая до температуры кипения

вода поступает в последовательно расп ол ож ен ны е

к а м е р ы с более

глубоким вакуумом;

в)

испарители тонкопленочного

типа —

установки, где теплооб­

мен осуществляется в тонких пленках к и п я щ е й

жидкости;

г) гигроскопические испарители. Предварительно нагретый воз­

дух вводится в контакт с распыленной морской водой, достигает

состояния насыщения, а п о сл ед ую ще е ох лаждение его ведет к кон­

денсации и з л и ш к а

влаги.

Главная сложность

эксплуатации дистилляторов

связана с от­

л о ж е н и е м карбонатной и сульфатной накипи на теплопередающих

поверхностях,

что

п о в ы ш а е т

теплопроводность

и

соответственно

расход электроэнергии. Борьба с накипеобразованием ведется при ­

способлением

конструкций,

совершенствованием

р е ж и м о в

их

ра ­

боты и предварительным умягчением воды. В одной из схем исполь­

зуется

низкотемпературное

испарение. П о

другой

схеме

в

корпус

испарителя вводят мелкокристаллическую затравку (тонкоразмо-

ло т у ю накипь), в результате

твердая фаза высаживается

не

на

те пл оп ер ед аю щи х трубках, а на зернах затравки.

Более р а д и к а л ь н ы м методом является

умягчение

воды. М о д и ­

фикация, предназначенная для в о д ы Каспийского моря, предусмат­

ривает вначале обработку в о д ы известью для выделения M g ( O H ) 2,

затем после фильтрования вода поступает

в термоумягчитель,

где

б а р б о т и р у ю щ и м

па ро м

подогревается до

160—

170 °С,

что ведет

к в ы п а д е н и ю C a S 0 4.

Велико значение сх ем ы

комбинированного

умягчения.

П о

од­

н о му из вариантов, к морской воде доба вл яю т

Н 3Р О 4 и N H 3. И о н ы

С а 2+ и M g 2+ вы деляются

в

виде С а Н Р 0 4 и M g N ^ P C U

с некото­

р ы м содерж ан ие м

ценн ых удобрительных фосфатов железа, цинка,

марганца, кобальта, никеля

и

меди. К а ж д а я

тонна

полносоленой

морской в о д ы

м о ж е т

дать

более 9,5 кг удобрений. Т а к и м образом*

326 Глава 14. Опреснение морской воды

эти сх ем ы представляют собой варианты комплексной переработки

морской	воды.	■
М е т о д	бесповерхностного испарения	вместо.теплопередающих

металлических поверхностей использует нерастворимые в.воде ж и д ­ кости, которые предварительно нагреваются и впрыскиваются в ис­

паритель.	П р о б л е м а накипи здесь	не возникает.	В качестве тепло­
носителя	используются жидкости	гидрофобные,	п р о я в л я ю щ и е м и ­

н и м а л ь н у ю растворимость в воде, хорошее расслаивание и хими че ­

скую стабильность		при температуре		контакта		(например	п а ра фи н
и газойль).						■
В настоящее время в мире работают более 800 опреснительных
дистилляционных		установок, из них		половина сосредоточена					на
Ср ед не м	и Б л и ж н е м Востоке. На иб ол ее				крупные установки			нахо­
дятся в	Кувейте (200— 300 тыс. м 3/сут)				и К а л и ф о р н и и		(567		тыс.
м 3/сут). Стоимость		опреснения	ди ст ил ля ци он ны ми методами					0,2— ■
0,6 руб/м3.
К р о м е энергии		ископаемого	топлива,		для	опреснения	в о ды		ис­

пользуют яд ер ну ю энергию, что дает понижение себестоимости пресной воды. Так, на Ше вченковской А Э С она составляет

0,22 руб/м3.

Ведутся исследования по разработке различных схем и уста­

новок, п о т р е б л я ю щ и х		солнечную энергию	(гелиоопреснение).
Провед ен ны е	в С С С Р	исследования показали,		что	в усло­
виях пустынь	стоимость	гелиоопресненной	во ды	достигает 2— ;
3,5 руб/м3. В	гелиоопреснении используются		установки		парнико­

вого типа и с концентраторами. П е р в ы е представляют собой тепло­

изолированный с в е т о п о г л о щ а ю щ и й			бассейн, у к р ы т ы й	прозрачной
пленкой. Гелиоопреснители с концентраторами с н а б ж е н ы					парабо­
лическими	зеркалами, которые собирают солнечные лучи,				концен­
т р ир ую т их	и	н а пр ав ля ют на зачерненные стенки испарителя (го­
рячий ящик),		где вода нагревается	и испаряется при	атмосферном

давлении. П а р отводится в конденсатор, охлаждается и превра­ щается в пресную воду.

Не ко то ры е совхозы Турк ме ни и располагают установками пар ­

никового типа с п л о щ а д ь ю		испарения до	600 м 2 и	производитель­
ностью	1,3 м 3/сут.
2.	В ы м о р а ж и в а н и е .	В пр ир од ны х	условиях	при замерзании

водоемов и нарастании льда происходит его постепенное опресне­ ние за счет гравитационного стекания рассола.

В п р о м ы ш л е н н ы х условиях используется свойство морской воды на первичной стадии замерзания выделять кристаллы чистого льда. Практически опреснение во ды этим методом осуществляется

в интервале температур	от —	1,95 до	— 3,89°С,		когда е щ е		не д о ­
стигается эвтектическая	точка	сульфата		натрия	(— 8,2°С).		Здесь
та к ж е в о з м о ж н ы различные схемы. П о			одной из них деаэрирован­
ная морская вода, ох лажденная до —			2,8 °С, поступает			в замора-
живатель, где поддерживается вакуум			с	остаточным		давлением

							327
440 Па. В о д а вскипает,				охлаждается до — 4 ° С и частично замер­
зает. Л е д	подается в		п р о м ы в н у ю		колонну и отправляется на рас­
плавление. П о другой			схеме в воду впрыскивается			ж и д к и й угле­
водород	(бутан,	пропан		и т. п.),	ни зк ок ип ящ ий и	не	с м е ш и в а ю ­
щ и й с я с	водой.	П р и	не	с л и ш к о м	глубоком вакууме		углеводород

испаряется и за мораживает воду. Затем лед отмывается от рас­

сола, а углеводороды отсасываются, с ж и ж а ю т с я			под	давлением	и
вновь поступают в производство.
Стоимость опресненной во ды	методом в ы м о р а ж и в а н и я 0,15—
0,30 руб/м3 при расходе энергии	35— 70	М Д ж / м 3. К		недостаткам
метода относится непроизводительный		расход	пресной в о ды		на
о т мы вк у солей.
3. О б р а т н ы й осмос. Яв ле ни ем	осмоса	называется		продвижение

растворителя из одного раствора в другой через п о лу пр он иц ае му ю м е м б р а н у в направлении более концентрированного раствора, пока прям ой поток не будет компенсирован давлением со стороны более концентрированного раствора. П о в ы ш е н и е давления сверх осмотического приводит к переносу растворителя в обратном на ­ правлении. Такой процесс получил название обратного осмоса. Осмотическое давление морской во ды соленостью 35 % 0 составляет 25-105 Па, при 20 % о — 14-105 Па. Д л я протекания обратного ос­ моса необходимо пр и л о ж и т ь давление по крайней мере в два раза большее.

В ы с о к и м и рабочими характеристиками об ла д а ю т мембраны, изготовленные из ацетилцеллюлозы, ацетона и раствора перхло­ рата магния. Эти м е м б р а н ы позволяют опреснять воду от 52,5 до 0,5%о при производительности 200— 500 л/(м2-сут) и рабочем дав ­

лении		(980— 1450)-109 П а / с м 2.
П о		поводу механизма полупроницаемости м е м б р а н								существует
несколько			гипотез. В	соответствии с		гипотезой		гиперфильтрации,
полупроницаемая м е м б р а н а имеет					поры, п р о п у с к а ю щ и е					мо ле к у л ы
или	ассоциаты молекул воды, но				не п р о п у с к а ю щ и е				гидратирован­
н ы е	ионы.		Согласно	сорбционной	гипотезе,		на	поверхности			м е м ­
б р а н ы		и в	ее порах	адсорбируется слой связанной					воды, облада­
ю щ е й п о ни же нн ой ра ст во ря ющ ей					способностью.			П о д		действием
давления через м е м б р а н у будет проходить							только		чистая		вода,
а вытесненные из пор м о л е к у л ы в о ды						будут заменяться другими,
со рб ир ов ан ны ми мембраной.
П р и		производительности 5000			м 3/сут получение				пресной		воды
об ра т н ы м осмосом обходится в 0,075						руб/м3. В		настоящее			время
созданы обратноосмотические опреснители ма л о й										м о щ н о с т и
около		10 л/сут, предназначенные			для	потерпевших			кораблекру­

шение.

4. Экстракция. Растворимость в о д ы в некоторых органических

экстрагентах	резко меняется с температурой. П р и температуре
на ибольшей	растворимости вода экстрагируется д а н н ы м раствори­
телем, затем	полученный экстракт отделяется и приводится к тем ­

328 Глава 14. Опреснение морской воды

пературе на им е н ь ш е й растворимости, вследствие чего вода в ы д е ­ ляется из раствора. В качестве экстрагентов наиболее подходят вещества, м о л е к у л ы которых содержат сильноэлектроотрицатель­

ны е группы, склонные к образованию водородных									связей.	Т а к о ­
в ы м и являются		а м и н ы —	соединения		типа	N H 3, в			которых	один
или несколько атомов водорода з а м е щ е н ы						углеводородными				груп­
пами.
Смесь из двух частей метилдиэтиламина и одной части три-
этиламина при		40 °С растворяет 35 %			воды,		а при		55 °С — только
1 0 % .
П о технико-экономическим				показателям			экстракционный			про­
цесс целесообразен при минерализации воды от 2 до 10 г/л.
5.	Электродиализ. В основе электродиализа								л е ж и т	способ­
ность мембран, изготовленных из ио нообменных								материалов, из­
бирательно пропускать			только	катионы		(катионообменные				м е м ­
браны)	или ан ио ны (анионообменные мембраны). Фикс ир ов ан ны е
в м е м б ра на х и о н ы препятствуют проникновению								одноименно		заря­
ж е н н ы х	ионов,	поэтому	м е м б р а н ы пр о н и ц а е м ы только для проти­
воионов.	Если пакет че ре ду ющ их ся анионо- и катионообменных
ме м б р а н	поместить в электрическое				поле	и	пропускать соленую

		Обессоленная				бода
		’ —	т —		Т		т
		Концентрат
Кислота		г—<Lr— г— у — г -						Щелочь
		I	1	I	I	I
+ 1	I	' I '		I ■ I		I	I	1
								1
		I		I	J
	< Ь -		ш
	- ©		- о		- ©		- 0
1	2	3	4	5	В	7	8 3
				i __1 _ J		___t__ i
		Исходная			бода

Рис. 14.1. Схема многокамерного электродиализатора с катионо

(К)- и анионо (А)-обменными мем­ бранами.

воду, то в нечетных камерах, образованных мембранами, концен­ трация солей будет повышаться, а в четных — понижаться

(рис. 14.1).

Н а и б о л ь ш е е распространение получили гетерогенные мембраны, изготовленные на основе по ро шк ов термопластичного полимера и

соответствующего			ионита. .
О б ы ч н о		электродиализаторные установки			используются для
опреснения		солоноватых и артезианских		вод	от	минерализации
10 г/л до 0,5 г/л.
В С С С Р		к 1973	г. работало около 50 подобных			установок м о щ ­
ностью	от	25. до	350 м 3/сут. Стоимость	опреснения солоноватых
вод 0,2—	0,8 руб/м3.

329

Во всех странах к 1975 г. наблюдалось резкое увеличение числа

ипроизводительности электродиализаторных установок. Наиболее

к р у п н ы м и		являются установки на			о. К о ф ф у	(Греция) —
15 000	м 3/сут, в		Бенгазу	(Ливия)-—	19 200 м 3/сут	и в	Фосе
( С Ш А )	—	11 350	м 3/сут.	Практическое	применение	метода	ионного
6.		И он н ы й	о б м е н .

обмена началось в 1935 г. после синтеза искусственных ионообмен­ н ы х смол — вы со комолекулярных веществ, способных при кон­ такте с растворами обменивать ионы, первоначально в них содер­

жащиеся , на эквивалентное количество ионов

из

раствора. К а т и о ­

н и ты способны к обмену с раствором

катионами,

аниониты —

анионами. Обессоливание в о д ы ионитами

происходит

по

схемам:

R lU + K + ^ t R lK + H + -,

RoOH +

А ~ 5 t £ * A +

О Н - ;

H +

+

0 H - ^ t H 20,

где

R i

и

Л г —

по ли м е р н ы е

м а т р и ц ы

соответственно

катионита

и

анионита;

К + и А - —

и о н ы пр им ес ны х солей в воде.

По с л е

истощения

катиониты

регенерируют

кислотой,

анио­

н и ты —

щелочью. Ш и р о к о

пр именяются

катиониты КУ-1, КУ-2-8,

КБ-ЧП-2,

производимые в С С С Р ,

а т а к ж е

« Вофатит »

(ГДР), «Ам-

берлайт»

( С Ш А ) , «Алласион»

(Франция).

°/О

1

I

9 0

-

1

О

2

£

SJ

7о - J

g

-

О;

SO

9

5

Р и с .

14.2. О т н оси т ел ьн ая

ст ои м ост ь

о п р е с ­

5

30 - В

'

— Ч

нения воды , п о

В . Н .

С л е саре н к о

(1 97 3).

;

CJ

/

----------- -

1 — однокорпусный поверхностный испаритель;

2 —

с»

гелиоопреснение;

3 — пятиступенчатый поверхност­

I

to.

i

i

i

i

ный

испаритель;

4 — парокомпрессионный

испари­

k00

800

1200

т / о у т

тель;

5 — электродиализ;

6 — искусственное

вы­

Произдодительность

мораживание;

7 — роторные испарители.

П о

расчетам, при

производительности

установки

700

м 3/сут

и

начальном солесодержании 11 г/л стоимость опресненной в о ды со­ ставит 1,15 руб/м3.

Оц ен ив ая экономическую эффективность рассмотренных мето­

дов опреснения	в	зависимости от	производительности		установки
(рис. 14.2), м о ж н о		сделать вывод,	что из	всех методов	наиболее
в ы г о д н ы м остается дистилляция.
С л е д у ю щ и е	мето ды е щ е не являются			ш и р о к о применяемыми ,
но у ж е выходят	из	р а мо к чисто лабораторных исследований.

330	Глава 14. Опреснение морской воды
7. Г а з г и д р а т н о е	оп р есн ен и е . М е т о д основан на явлении обра ­

зования кристаллогидратов некоторых газов, вв од и м ы х в воду при

определенных температурах и давлениях. О б р а з у ю щ и е с я						газгид-
раты представляют		собой	твердую фазу пресной	в о ды с содержа^
щ и м и с я	в ее структуре мо лекулами гидратообразователя.					В зави­
симости	от свойств	гидратообразующего агента		в о з м о ж н ы		газгид-
раты состава 8 М - 4 6		Н 20	или 8 М - 136 Н 20, где М	—	молекула газа.
Д л я	первоначального		образования газгидратов		необходимо пе­

реохлаждение смеси и введение затравочных кристаллов льда. П е ­ реохлаждение зависит от солесодержания исходной воды. Так, при солености 15— 30 г/л минимальное переохлаждение составляет 1— 2°С. Твердая фаза отделяется от раствора, промывается, пла ­

вится и в виде пресной воды идет на		потребление. В ы д е л я ю щ и й с я
газ вновь возвращается в цикл опреснения.
П р и м е н я е м ы е газы д о л ж н ы	иметь	м а л у ю растворимость в воде,
низкую температуру кипения,	м а л ы й	размер молекул для запол­

нения пустот в кристаллической решетке в о ды и поло жи те ль ну ю

температуру	гидратообразования при			низком	давлении. Наиболее
п р и е м л е м ы	пропан и фреоны. П р о п а н позволяет осуществлять оп ­
реснение в о д ы при температуре			2—	5 °С и	давлении	до 60 X
X Ю 9 Па / с м 2. П о		расчетам И. Н. Медведева,			на 1 м 3 опресненной
воды необходимо		затратить 40	М Д ж	электроэнергии, а		стоимость
опреснения при производительности от 24 до					2400 м 3/сут составит
0,46— 0,11 руб/м3.
8. О п р есн ен и е		п у тем р а з р у ш е н и я		с т р у к т у р ы во д н о го		р а с т в о р а .

Относительно высокая растворимость солей в воде является след­ ствием гидратации ионов. Предполагается, что, подвергая водный раствор избирательному облучению волнами в узком спектре таких

длин,	при	которых	происходило б ы	разрушение гидратных		обо­
лочек ионов, м о ж н о			б ы л о б ы ож ид ат ь	моляризации	ионов и в ы д е ­
ления	солей из раствора. Например, растворимость				N a C l при	0 ° С
в деструктурированном растворе не п р е в ы ш а л а б ы					500 мг/л.	Этот
метод	не	требует бо л ь ш и х затрат энергии, поэтому д о л ж е н				быть
выгодным.
9.	Б и о л о ги ч е ск о е		о п р есн ен и е . И д е я	биологического опреснения

состоит в том, чтобы использовать некоторые водоросли для доста­ точно полного извлечения солей из раствора. П о д воздействием солнечного света и искусственного подогрева процесс фотосинтеза сопровождается поглощением солей. В неосвещенной и холодной среде водоросли в о з в р а щ а ю т соли в раствор.

К а к по казывают прогнозы, наиболее перспективными являются методы дистилляции, электродиализа и обратного осмоса. П о стои­ мости опресненной в о ды дистилляционный метод будет особенно пригоден для опреснения бо л ь ш и х объемов морской воды, элек­ тродиализ и обратный осмос — для обессоливания ш а х т н ы х и тех­ нических вод. Значительное применение найдут методы экстрак­ ции, в ы м о р а ж и в а н и я и газгидратный.