Выпаривать воду для соли

16 лет успешной работы в сфере подготовки к ЕГЭ и ОГЭ!

1602 поступивших (100%) в лучшие вузы Москвы

Подготовка к ЕГЭ, ОГЭ и предметным Олимпиадам в Москве

Записаться на годовой курс!

home
map
mail

У Вас возникли вопросы?
Мы обязательно Вам перезвоним:

Видео с опытом по выпариванию соли демонстрирует один из самых простых способов разделения смесей веществ. Изучайте химию вместе с нами!

Преобладающее количество веществ нашей планеты находятся в виде соединений, смесей и растворов, а не в чистом виде. Существует множество способов получения чистых веществ, как в химических лабораториях, так и в промышленности и быту. Способов разделения смесей существует несколько: фильтрование (отделение нерастворимых веществ), выпаривание соли и других растворимых веществ, дистилляция и др.

Метод выпаривания применяют для того, чтобы сделать раствор более концентрированным, для того, чтобы выделить растворенные в растворе вещества или для того, чтобы получить растворитель в чистом виде.

В основном выпаривают водные растворы, растворы нелетучих или малолетучих веществ.

В лабораторных условиях выпаривание соли (видео) производят следующим образом. Сначала растворяют поваренную соль в воде. Фильтруют ее от примесей. Помещают сосуд над горелкой и греют до тех пор, пока вся вода не испарится, и на дне не будет сухая соль в виде кристаллов.

В промышленных условиях для выпаривания соли применяют специальные выпарные аппараты и установки.

Издревле выпаривали соль из морской воды путем естественного испарения. Морская вода собиралась в специальных водоемах и за несколько лет вода испарялась и соль кристаллизовалась.

Источник

Почему соль легко выпарить, а сахар сложно?

Наверняка каждому знаком простой, но увлекательный химический опыт с солью из школьной программы, а именно – выращивание кристалла. Если надолго оставить в емкости насыщенный соляной раствор, то со временем в нем появятся кристаллы соли. Возможно ли проведение такого эксперимента с сахаром? И как оба вещества взаимодействуют с водой?

Как и зачем выпаривают соль?

Если смешать соль с водой, она будет находиться в растворе в виде ионов натрия и хлора (Na+ и Cl-). Для этих ионов дальнейший распад не характерен, а образовывать они могут только соляные кристаллы. Таким образом, если оставить концентрированный соляной раствор на открытом воздухе в емкости, то со временем вода испарится, а на дне останутся маленькие кристаллы соли. Этот процесс можно ускорить, выпаривая воду под воздействием температуры. Соль хорошо выпаривается благодаря подходящему химическому составу.

Существует множество разновидностей соли, которые получают разными способами. Так, морская соль добывается путем выпаривания морской воды. Этот процесс происходит в специальных искусственных водоемах.

Выпаривание морской соли

Больший интерес вызывает обычная соль, которую употребляют в пищу. На протяжении многих лет на упаковках с данным продуктом указывалось название «поваренная соль», но теперь она будет называться пищевой в соответствии с требованиями ГОСТ. Дело в том, что поваренной можно называть только ту соль, которая получена путем солеварения. Это технологический процесс, в ходе которого на заводах из солевого раствора на выпарных аппаратах получают кристаллы соли (она также называется выварочной).

Но соль можно получать и другим способом, например многократной очисткой добытого минерала галита (каменная соль) и дальнейшей сушкой с помощью центрифуги.

Можно ли выпарить сахар?

Получить сахар по такому же принципу, как и соль, намного труднее, но все же это возможно. Так что нельзя утверждать, что сахар не выпаривается. Если растворить его в воде и нагревать в течение длительного времени, получится сироп. Дело в том, что сахароза под влиянием высокой температуры подвергается процессам карамелизации. В результате появляется большое количество новых веществ, которые как раз затрудняют процесс выпаривания.

Но если продолжать нагревание, постепенно вода испарится. В итоге останется максимально концентрированный сахар, который необходимо высушить. Можно поступить и другим путем – налить сироп в тарелку и оставить в таком положении на открытом воздухе. Процесс будет длиться долго, но рано или поздно вода испарится.

Сахар выпаривают в производственных масштабах, что служит еще одним доказательством возможности данного явления. В частности таким способом его получают из специального растения – сахарного тростника. Вкратце этот процесс можно описать следующим образом:

На производство поступают только стебли тростника. Их отжимают с целью получения сока.
Жидкость очищается несколькими способами, в частности происходит отделение ненужного осадка при помощи извести. Это сложные технологические процессы, конечная цель которых – получить максимально чистый тростниковый сок без примесей.
Чистый сок отправляется на выпарку. В ходе этого процессе жидкость становится намного гуще.
Следующий этап – получение утфеля. Это масса, которая состоит из кристаллов сахарозы и раствора. Варка занимает много времени и осуществляется в специальном вакуумном аппарате. На этом этапе происходит заводка кристалла – к сиропу добавляют сахарную пудру, в результате чего получается много мелких кристаллов.
Утфель поступает на кристаллизацию – охлаждение, а затем отбеливается в специальных центрифугах и получается сахар.

Интересно, что примерно по такому же принципу добывают обыкновенный свекольный сахар. Но в технологии есть некоторые различия. Например, сок из свеклы добывают не путем отжима, а при помощи метода экстрагирования. Если говорить простым языком, то свекла нарезается в виде стружки и заливается горячей водой в диффузионной батарее. В результате этого процесса сок из свеклы попадает в воду. Полученную жидкость в дальнейшем обрабатывают примерно по такому же принципу, как и тростниковый сок.

Короткий ответ

Сахар и соль можно выпарить, но в случае с сахаром этот процесс является более длительным и сложным. Предрасположенность соли к выпариванию объясняется ионами натрия и хлора, которые не распадаются на новые элементы, а объединяются в кристаллы. Сахар под воздействием нагревания карамелизируется, а сахароза образует при этом множество новых веществ. Но полное выпаривание сахара возможно, несмотря на сложности. За счет этого получают сахар из сока свеклы и тростника на производствах.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Открыт способ дешевого извлечения соли из морской воды

Новое в нем — использование принципа регенерации

Ведущий норвежский океанограф профессор Бьорн Хелланд-Хансен изобрел новый производственный процесс, который может принести громадную пользу норвежской индустрии.

Фото: Виктор Коротаев, Коммерсантъ

Это способ извлечения соли из морской воды путем выпаривания на специально для этого созданном заводе с использованием принципа регенерации. Новый метод отличается маленьким расходом энергии и отсутствием проблем, возникавших у тех, кто ранее пытался извлекать соль в промышленных масштабах. Морская вода циркулирует по системе вертикально расположенных трубок, нагреваемых снаружи паром, что приводит к активному испарению. Получившийся солевой пар с помощью насоса заново подается в систему, в пространство между трубками.

Утверждается, что для испарения 800 фунтов (362,9 кг) морской воды требуется всего лишь один фунт (454 г) угля. Таким образом, испарение морской воды для извлечения из нее соли является очень выгодным в тех странах, где электроэнергия стоит дешево.

Бьорн Хелланд-Хансен — директор Геофизического института при Бергенском музее и профессор океанографии Бергенского университета. Он автор многочисленных научных работ о погодных явлениях в северной части Атлантического океана, автор книги «Гидрография Фареро-Шетландского пролива». Профессор ранее также проявлял себя и как талантливый изобретатель, создав фотометр, получивший позднее его имя.

О новом методе выпаривания соли из морской воды сообщил журнал Scientific American 10 апреля 1920 года со ссылкой на норвежский журнал Teknisk Ukeblad.

Источник

Опреснение морской воды: технологии современного мира

Вопросы, рассмотренные в материале:

Почему назрела необходимость в опреснении морской воды
Какие существуют способы опреснения морской воды
Как опреснить морскую воду в домашних условиях
Какие проблемы присущи процессу опреснения морской воды

Очищение и опреснение морской воды – это промышленный процесс, в результате которого из неё удаляются соли и получается продукт, пригодный для использования в быту и употребления. Наша статья расскажет о методах и технологиях опреснения морской воды.

Насколько актуально опреснение морской воды

Земная поверхность на 60 % состоит из территорий, где источников пресной воды или нет совсем, или есть, но очень небольшое количество. Поскольку во многих засушливых областях мало пресноводных водоемов, возникают проблемы с поливом почвы. Их можно было бы решить благодаря возможности использовать для этих целей опресненную морскую воду. На Земле присутствуют значительные запасы такой воды, но из-за высокого содержания солей ее невозможно применять в хозяйственных целях.

Чтобы выращивать сельскохозяйственные культуры, необходимо поливать их водой с очень низким содержанием солей. Если растения получат с влагой более 0,25 % солей, они просто не будут расти. Также на них отрицательно скажется присутствие в воде щелочей. Многие государства, в том числе и Россия, ищут пути опреснения соленых водных источников, что помогло бы справиться с проблемами засухи в областях, расположенных недалеко от моря.

В странах с хорошо развитой промышленностью все острее ощущается нехватка пресных водных запасов. В частности, это касается США и Японии, где требуемые для промышленности, сельского хозяйства и бытовых нужд объемы воды давно превысили имеющиеся.

Количество пресной воды не соответствует потребностям и в развитых странах с низким уровнем осадков, таких как Израиль и Кувейт.

Первое место в мире по наземным пресноводным ресурсам занимает Россия. Достаточно одного только Байкала, чтобы удовлетворить сегодняшнюю потребность российского населения и промышленности в пресной воде. Это озеро настолько глубокое, что если направить в его котловину потоки всех рек земного шара, то заполняться она будет почти 300 дней.

Однако большая часть водных ресурсов России сосредоточена в практически не заселенных и не освоенных районах Сибири, Севера и Дальнего Востока. На высокоразвитые центральные и южные регионы с высоким уровнем промышленности, сельского хозяйства и плотности населения приходится только 20 % пресноводных запасов.

Определенные страны Средней Азии (Туркмения, Казахстан), а также Кавказ, Донбасс и юго-восточная часть РФ обладают огромными минерально-сырьевыми ресурсами, а пресноводных источников не имеют.

Рекомендуемые статьи по данной теме:

В России есть большое количество подземных источников, уровень минерализации которых составляет от 1 до 35г/л. Они не могут применяться для нужд населения, так как содержат большое количество солей, но после опреснения их вполне можно будет использовать.

В процессе опреснения морской воды важным параметром является её соленость, под которой понимается масса сухих солей в граммах на 1 кг вещества. Количество солей в единице объема жидкости может существенно колебаться в зависимости от моря. Например, Черное, Каспийское и Азовское моря характеризуются как слабосоленые. Средний показатель солености Мирового океана составляет 35г/кг.

Кроме поваренной соли (NaCl), морская вода содержит и ряд других химических элементов, в основном в виде ионов, которые можно получать из нее в промышленных масштабах: K+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Br-, F-, H3BO3. Всего в морских недрах обнаружено около 50 химических элементов в разной концентрации, среди которых литий (Li), рубидий (Rb), фосфор (P), йод (J), железо (Fe), цинк (Zn) и молибден (Mo).

Способы опреснения морской воды

Морские водные запасы содержат в своем составе более 50 химических элементов. Концентрация каждого из них крайне мала, но их общая масса определяет соленость жидкости. Для пищи может быть пригодна только вода, в которой содержится не более 0,001г/мл солей. Для того чтобы достичь подобной концентрации, применяются различные технологии опреснения морской воды. Специалисты пытаются разработать такие системы опреснения, которые бы потребляли мало энергии, но при этом максимально очищали воду для использования населением.

Сегодня применяются следующие методы опреснения морской воды: дистилляция, обратный осмос, ионизация и электродиализ.

Обычная, или многостадийная дистилляция – наиболее популярный способ, в основе которого лежит использование свойства воды закипать и образовывать пар при высоких температурах. Более половины пресных водных ресурсов получают именно путём дистилляционного опреснения морской воды.
Мембранная дистилляция – метод, при котором производится нагрев воды с одной стороны мембраны, которая пропускает только пар и образует из него пресную воду.
Метод обратного осмоса – довольно дешевая технология: один вложенный доллар позволяет получить 16 тонн пресной воды.
Технология обратного осмоса для опреснения морской воды заключается в том, что вода под давлением проходит через мельчайшие фильтры, в результате чего содержание солей становится очень низким. Степень очищения и производительность мембраны зависят от таких факторов как количество соли в исходном сырье, солевой состав, температура и давление.
Электродиализ – метод, при котором водный поток пропускают через камеру с электродами, в результате чего катионы и анионы распределяются на соответствующих электродах. Плюсом подобного способа опреснения морской воды является использование химически и термически стойких мембран, что дает возможность осуществлять очистку при высокой температуре.
Газогидратный метод основывается на способности углеродных газов при определенном давлении и температуре создавать с участием воды соединения клатратного типа. Соленую воду замораживают, затем обрабатывают газом, вследствие чего формируются кристаллы. Эти кристаллы отделяют от рассола, промывают, плавят и в итоге получают чистую пресную воду.

В южных регионах активно используют солнечные опреснители, в которых происходит нагрев и испарение морской воды. Существует и противоположный способ, при котором солёную воду замораживают, а затем отделяют от нее пресную, поскольку она замерзает быстрее.

По какому принципу работают установки для опреснения морской воды

Опреснитель морской воды – устройство, которое может удалить из воды соли, растворенные в ней. После процедуры очистки получают воду, которую можно использовать не только для хозяйственных нужд, но и для питья. Конструкцию аппарата отличает удобство и практичность в эксплуатации.

Однако опреснённая вода не является вместе с этим чистой, ведь в ней сохраняются и другие компоненты, от плотности которых и зависит область ее применения. Так, на морских судах требуются разные виды водных запасов:

питьевая, которая используется только для готовки и питья;
вода для личной гигиены и мытья палубы;
вода для парогенераторов, или питательная;
техническая вода, которая применяется в качестве охлаждающей жидкости для двигателей;
дистиллированная вода.

Для получения всех этих видов используют разные судовые опреснители.

Среди технологий опреснения выделяют следующие:

Дистилляционная, при которой опреснитель нагревает и испаряет морскую воду. Полученный пар «ловится» и доводится до необходимой температуры.
Фильтрационная, при которой устройство работает по принципу обратного осмоса. Соленая вода очищается без перехода из одного состояния в другое. Работа такого аппарата основывается на доведении концентрации растворенных примесей до оптимальной. Очень высокое давление позволяет «выдавить» лишние частицы солей.

В израильском городе Хадере находится самый большой на планете опреснитель. Этот агрегат по размеру соизмерим с целым заводом. Каждый год он опресняет около тридцати трех миллиардов галлонов морской воды. Работает опреснитель по принципу обратного осмоса, вследствие чего средиземноморские воды не подвергаются тепловой обработке.

Установка полностью герметична, в ней создается эффект парника, при этом не допускается утечка испарений наружу. В итоге чистый водный остаток сохраняется в большем объеме. В конце откручивается пробка, и очищенная жидкость сливается в какую-либо емкость.

Подобные аппараты применяются в морском флоте. Они используют тепло жидкости, которая служит для охлаждения главных и вспомогательных дизелей. Очищенная вода, подогретая до 60 °С, на входе поступает через трубы батареи нагрева. При выходе температура жидкости снижается примерно до 10 °С.

Вакуумный опреснитель вырабатывает в час порядка 800 литров дистиллированной воды. Он может удовлетворить всю потребность в пресном водном запасе без излишних трат на топливную энергию, а полная автоматизация позволяет сэкономить на сервисном обслуживании. Поскольку температура испарений довольно низкая, водоопреснитель может работать от шести до двенадцати месяцев, не требуя очистки.

Известно, что население Израиля страдает от серьезной нехватки питьевых запасов. Работа описанного выше аппарата позволяет покрыть почти две трети потребности в воде целой страны.

Сегодня для опреснения морской воды используется самое разное оборудование, в том числе уникальные опреснители, работающие на солнечной энергии. В них заливается вода, которая под воздействием солнечного тепла превращается в пар, конденсируется на стенках корпуса и затем оседает в нижней части прибора.

Какие технологии используются в промышленном опреснении морской воды

На сегодняшний день в промышленности широко применяются два метода опреснения: мембранный (механический) и термальный (дистилляционный). В первом случае используется технология обратного осмоса. Морская вода пропускается через полунепроницаемые мембраны под давлением, существенно превышающим разницу давления пресной и морской воды (для последней это 25-50 атм.).

Микроскопические поры фильтров свободно пропускают только небольшие водные молекулы, задерживая более крупные ионы соли и других примесей. Материалом для таких мембран служит полиамид или ацетат целлюлозы, выпускают их в виде полых волокон или рулонов.

Метод глубокого обратноосмического опреснения воды обладает рядом плюсов по сравнению с другими способами. Во-первых, аппараты просты и компактны, а во-вторых, не требуют больших затрат энергии. К тому же, управление системой обратного осмоса происходит в полуавтоматическом и автоматическом режиме.

Но все же данный способ имеет и свои минусы. Качество очистки здесь зависит от того, насколько эффективной была предварительная обработка. Помимо этого, полученная питьевая вода всё равно содержит достаточно большое количество соли (500 мг/м3 общей концентрации солей). Также этот способ требует повышенных эксплуатационных расходов, поскольку необходима регулярная закупка сопутствующих химикатов и смена мембранных фильтров.

Wonthaggi Desalination Plant – самый большой в мире завод по опреснению воды с помощью мембранных фильтров, расположенный в Мельбурне. Он способен перерабатывать в день 440 тысяч кубометров воды. В израильском городе Ашкелоне располагается завод, где воду очищают от солей методом обратного осмоса. Он обрабатывает в день 330 тысяч кубометров воды.

Суть термального способа (дистилляции) в том, что на станции опреснения морской воды жидкость кипятят, а полученный в итоге пар аккумулируют и конденсируют. Так образуется дистиллят – пресная вода. Выпаривать воду можно и не доводя до кипения. В этом случае её нагревают при более высоком давлении, чем в камере испарения. Для образования пара используют теплоту самой воды. При этом она охлаждается до температуры насыщения оставшегося рассола. Минусы этого способа – затратность, высокая энергоемкость, наличие внешнего источника пара. Однако именно он дает самый большой объем пресной воды за единицу времени. К примеру, завод Shoaiba 3 (Саудовская Аравия) производит дистилляционным методом до 880 тысяч кубометров пресной воды в день.

Эти два метода можно сравнить по нескольким ключевым параметрам:

Источник