La desalinizzazione dell'acqua di mare consiste nell'utilizzare la desalinizzazione dell'acqua di mare per produrre acqua dolce. [1] È una tecnologia incrementale open source per realizzare l'utilizzo delle risorse idriche. Può aumentare la quantità totale di acqua dolce e non è influenzata dal tempo, dallo spazio e dal clima. Può garantire l'approvvigionamento idrico stabile dell'acqua potabile dei residenti costieri e dell'acqua di reintegro delle caldaie industriali.

Il processo per ottenere acqua dolce dall'acqua di mare è chiamato desalinizzazione dell'acqua di mare. I metodi di desalinizzazione dell'acqua di mare utilizzati includono il metodo di congelamento dell'acqua di mare, il metodo di elettrodialisi, il metodo di distillazione, il metodo dell'osmosi inversa e il metodo di scambio ionico del carbonato di ammonio. L'applicazione del metodo della membrana ad osmosi inversa e del metodo di distillazione è il mainstream nel mercato. Più di 100 istituti di ricerca scientifica in più di 10 paesi nel mondo stanno conducendo ricerche sulla desalinizzazione dell'acqua di mare e stanno funzionando centinaia di impianti di desalinizzazione dell'acqua di mare con diverse strutture e capacità. Un moderno impianto di desalinizzazione su larga scala può produrre migliaia, decine di migliaia o addirittura quasi un milione di tonnellate di acqua dolce ogni giorno. Il costo dell'acqua è in costante diminuzione. In alcuni paesi, è stato ridotto quasi al prezzo dell'acqua del rubinetto. L'acqua di desalinizzazione in alcune aree ha raggiunto la scala dell'approvvigionamento idrico nazionale e urbano.

Scopo principale

La desalinizzazione dell'acqua di mare consiste nell'utilizzare la desalinizzazione dell'acqua di mare per produrre acqua dolce. [3] È una tecnologia incrementale open source per realizzare l'utilizzo delle risorse idriche. Può aumentare la quantità totale di acqua dolce senza essere influenzata dal tempo, dallo spazio e dal clima. La qualità dell'acqua è buona e il prezzo sta diventando sempre più ragionevole. Può garantire l'approvvigionamento idrico stabile dell'acqua potabile dei residenti costieri e dell'acqua di reintegro delle caldaie industriali. Il processo per ottenere acqua dolce dall'acqua di mare è chiamato desalinizzazione dell'acqua di mare. [4]

La desalinizzazione dell'acqua di mare serve principalmente a fornire acqua potabile e acqua agricola. A volte il sale commestibile viene prodotto come sottoprodotto. La desalinizzazione è popolare in Medio Oriente ed è utilizzata anche su alcune isole e navi.

La capacità cumulativa di desalinizzazione dei progetti realizzati e imminenti della Cina è di circa 600000 tonnellate al giorno. Dal punto di vista della pianificazione delle politiche, nel prossimo decennio lo spazio di crescita della capacità del mercato del settore è più di cinque volte superiore e la prospettiva è ottimistica. Il costo della desalinizzazione dell'acqua di mare è stato ridotto a 4-5 yuan/ton e la fattibilità economica è stata notevolmente migliorata. Considerando la riduzione dei costi apportata dal futuro progresso tecnologico e dal supporto politico, si prevede che l'industria della desalinizzazione dell'acqua di mare crescerà in modo esplosivo in futuro.

Evoluzione storica

desalinizzazione dell'acqua di mare

La desalinizzazione dell'acqua di mare è un sogno perseguito dall'umanità da centinaia di anni. Nei tempi antichi, c'erano storie e leggende sulla rimozione del sale dall'acqua di mare. L'applicazione su larga scala della tecnologia di desalinizzazione dell'acqua di mare è iniziata nell'arido Medio Oriente, ma non è limitata a questa regione. Poiché oltre il 70% della popolazione mondiale vive entro 120 chilometri dal mare, la tecnologia di desalinizzazione dell'acqua di mare è stata applicata rapidamente in molti paesi e regioni al di fuori del Medio Oriente per oltre 20 anni. Le ultime informazioni lo dimostrano.

Già 400 anni fa, la famiglia reale britannica offriva una ricompensa per i metodi economici di desalinizzazione.

Ma fu solo nel XVI secolo che le persone iniziarono a fare sforzi per estrarre acqua dolce dall'acqua di mare. A quel tempo, gli esploratori europei usavano la stufa della nave per far bollire l'acqua di mare per produrre acqua dolce durante il loro lungo viaggio. Riscaldare l'acqua di mare per produrre vapore, raffreddare e condensare può ottenere acqua pura, che è l'esperienza della vita quotidiana e l'inizio della tecnologia di desalinizzazione dell'acqua di mare.

La desalinizzazione in senso moderno è stata sviluppata solo dopo la seconda guerra mondiale. Dopo la guerra, a causa del vigoroso sviluppo del petrolio in Medio Oriente da parte del capitale internazionale, l'economia e la popolazione di questa regione si sono sviluppate rapidamente e la domanda di risorse di acqua dolce in questa regione originariamente arida è aumentata di giorno in giorno. La posizione geografica e le condizioni climatiche uniche in Medio Oriente, insieme alle sue ricche risorse energetiche, rendono la desalinizzazione dell'acqua di mare una scelta realistica per risolvere la carenza di risorse di acqua dolce nella regione e presentano i requisiti per i dispositivi di desalinizzazione dell'acqua di mare su larga scala.

Dagli anni '50, la tecnologia di desalinizzazione dell'acqua di mare ha subito un'accelerazione con l'intensificarsi della crisi delle risorse idriche. Tra le oltre 20 tecnologie di dissalazione sviluppate, la distillazione, l'elettrodialisi e l'osmosi inversa hanno raggiunto il livello della produzione industriale su larga scala, [5] e sono ampiamente utilizzate in tutto il mondo.

Già nel 1958, il ricercatore Shi song condusse per la prima volta la ricerca sulla desalinizzazione dell'acqua di mare mediante elettrodialisi con membrana a scambio ionico in Cina. In precedenza, nel 1953, CE Reid suggerì che il Dipartimento degli Interni degli Stati Uniti includesse la ricerca sull'osmosi inversa nel piano nazionale.

All'inizio degli anni '60, è nata la tecnologia di desalinizzazione flash multistadio e la moderna industria della desalinizzazione è entrata in un'era di rapido sviluppo.

Successivamente, nel 1967, la Commissione statale per la scienza e la tecnologia organizzò una battaglia nazionale per la desalinizzazione dell'acqua di mare e organizzò una battaglia nazionale d'élite per la desalinizzazione dell'acqua di mare in varie discipline come il trattamento delle acque e la chimica analitica, la chimica dei materiali e la meccanica dei fluidi.

desalinizzazione dell'acqua di mare

Nel 1970, la forza principale della battaglia si riunì a Hangzhou, nella provincia di Zhejiang, e organizzò il primo laboratorio di desalinizzazione dell'acqua di mare del paese. Durante questo periodo, hanno utilizzato la tecnologia di elettrodialisi per la desalinizzazione dell'acqua di mare, hanno sviluppato con successo una speciale membrana filtrante microporosa per il monitoraggio marino e hanno costruito la più grande stazione di dissalazione dell'acqua di mare per elettrodialisi: la stazione di desalinizzazione dell'acqua di mare dell'isola di Xisha Yongxing. Un tempo leader mondiale nella desalinizzazione dell'acqua di mare.

Nel 1982, la Società cinese per la desalinizzazione e il riutilizzo dell'acqua è stata fondata a Hangzhou con l'approvazione del Dipartimento dell'Associazione cinese per la scienza e la tecnologia. Tuttavia, dopo dieci anni di catastrofe, si è ancora indebolita. In questo momento, la membrana composita in poliammide completamente aromatica e i suoi componenti in rotolo negli Stati Uniti oltreoceano sono stati pubblicati in modo prominente.

Nel 1984, l'Amministrazione statale oceanica ha istituito il centro di ricerca e sviluppo per la tecnologia di trattamento delle acque di Hangzhou dell'amministrazione statale oceanica con l'ufficio di ricerca sulla desalinizzazione dell'acqua di mare come ente principale. La Cina ha iniziato a prestare attenzione alla tecnologia delle membrane. Tuttavia, la membrana composita e i suoi componenti a spirale per la desalinizzazione dell'acqua di mare negli Stati Uniti sono stati commercializzati in una vasta area e messi in uso nazionale e civile.

Nel 1992, al fine di colmare il divario tra la tecnologia delle membrane e il mondo, Junding della Commissione statale per la scienza e la tecnologia ha istituito il centro di ricerca nazionale per la tecnologia di ingegneria delle membrane per la separazione dei liquidi basato sul centro di ricerca e sviluppo della tecnologia di trattamento delle acque di Hangzhou dello Stato Oceanic Administration, e iniziò a sviluppare silenziosamente membrane ad osmosi inversa domestiche.

Entro il 2003 sono stati costruiti e appaltati nel mondo impianti di desalinizzazione dell'acqua di mare e salmastra, con una capacità produttiva di 36 milioni di tonnellate di acqua dolce al giorno. La desalinizzazione dell'acqua di mare si è diffusa in 125 paesi e regioni in tutto il mondo e l'acqua desalinizzata alimenta circa il 5% della popolazione mondiale. Infatti, la desalinizzazione dell'acqua di mare è diventata una scelta strategica ampiamente utilizzata per risolvere il problema della carenza idrica in molti paesi del mondo. La sua efficacia e affidabilità sono state ampiamente riconosciute.

Prima del 21° secolo, la tecnologia delle membrane ad osmosi inversa era monopolizzata da paesi stranieri, mentre la Cina non ha iniziato a padroneggiare la tecnologia di produzione delle membrane ad osmosi inversa fino alla fine degli anni '90. Questa storia può essere fatta risalire ai primi giorni della fondazione della Repubblica popolare cinese, quando i nostri leader nazionali avevano realizzato la prospettiva della desalinizzazione dell'acqua di mare e il suo ruolo nella società in futuro.

Osmosi inversa

È un metodo di separazione e desalinizzazione a membrana, utilizzato solo nel 1953. Questo metodo utilizza una membrana semipermeabile che consente solo la penetrazione del solvente e non consente la penetrazione del soluto per separare l'acqua di mare dall'acqua dolce. In circostanze normali, l'acqua dolce si diffonde sul lato dell'acqua di mare attraverso la membrana semipermeabile, in modo che il livello del liquido sul lato dell'acqua di mare aumenti gradualmente e non si fermi fino a una certa altezza. Questo processo è l'infiltrazione. In questo momento, la pressione statica della colonna d'acqua sopra il lato del mare è chiamata pressione osmotica.

Se una pressione esterna maggiore della pressione osmotica dell'acqua di mare viene applicata a un lato dell'acqua di mare, l'acqua pura nell'acqua di mare invertirà l'osmosi in acqua dolce. Il più grande vantaggio dell'osmosi inversa è il risparmio energetico. Il suo consumo energetico è solo 1/2 di quello dell'elettrodialisi e 1/40 di quello della distillazione. Pertanto, dal 1974, paesi sviluppati come gli Stati Uniti e il Giappone hanno successivamente spostato il loro focus sullo sviluppo verso l'osmosi inversa.

La tecnologia di desalinizzazione dell'acqua di mare ad osmosi inversa si è sviluppata rapidamente e il costo del progetto e il costo operativo sono stati continuamente ridotti. La principale tendenza allo sviluppo è quella di ridurre la pressione operativa della membrana ad osmosi inversa, migliorare il tasso di recupero del sistema di osmosi inversa, una tecnologia di pretrattamento economica ed efficiente e migliorare la capacità antinquinamento del sistema.