Белые пятна безбрежного океана - [13]
Существуют естественные сорбенты. Это уже упомянутый нами грунт пустыни. Но естественные сорбенты обладают низкой поглощающей способностью, они дают мало пригодную для питья воду и быстро загрязняются, т. е. теряют очистительную способность.
В этом отношении человек оказался сильнее природы. В химических лабораториях созданы ионообменные смолы - катиониты и аниониты, обеспечивающие полное обессоливание воды. Разумеется, выбор той или иной смолы зависит от типа растворенных в воде солей.
В принципе сорбционный способ опреснения воды подкупающе прост. Но даже лучшие синтетические нониты недостаточно эффективны, они пригодны лишь для малозасоленных вод и не позволяют создать установки промышленного значения, т. е. им не под силу напоить целый город. К тому же эксплуатация сорбционных установок осложняется необходимостью периодической регенерации (восстановления) ионообменных перегородок.
Дальнейшее совершенствование сорбционного способа опреснения привело к созданию электродиализного метода. Мы уже говорили, что в водном растворе соли распадаются на ионы. Так вот, если в таком растворе создать электрическое поле, ионы солей устремятся к катоду и аноду соответственно знаку своих зарядов. Однако в обычном сосуде тенденция к такому направленному движению будет сводиться на нет хаотическим теплым движением молекул растворителя, т. е. самой воды.
Рис. 3. Схема работы многокамерного электродиализатора
Тогда исследователи пошли на хитрость: сосуд, предназначенный для обессоливания, разделили перегородками (диафрагмами), изготовленными из ионообменных смол. Катионитовые и анионитовые диафрагмы чередуются, как это изображено на рис. 3. Диафрагмы не пропускают ни молекул воды, ни ионы солей, пока к ним не присоединяют источник тока. Как только перегородки получат напряжение, катионитовая диафрагма свободно пропустит катионы, но остановит отрицательно заряженные ионы (анионы), Зато анионитовая диафрагма, наоборот, даст путь анионам, но преградит его положительно заряженным частицам (катионам).
Процесс электроионитового опреснения приобретает, таким образом, строго организованный характер. Число камер может быть сколь угодно велико (обычно делают установки на 50-200 камер). Во ионы солей не совершают путешествия через все камеры, в этом нет необходимости. Катион, свободно минуя катионитовую перегородку, будет остановлен в следующей камере анионитовой перегородкой.
Таким образом, из каждой, например четной, камеры ионы солей выбрасываются в нечетные камеры, и в них остается чистейшая вода, которая непрерывным потоком отводится потребителю.
Установки, работающие по описанному способу, называются диализаторами. В нашей стране созданы диализаторы производительностью до 1000 м>3/сут пресной воды. В южноафриканском городе Уэнкоме эксплуатируется электродиализная установка производительностью 11000 м>3/сут. Теперь почти на всех морских судах имеются опреснительные установки подобного типа, дающие от 1 до 200 т воды в сутки.
Замкнутый кругооборот воды
Идея замкнутого кругооборота в использовании пресной воды давно "стучится в дверь" современной техники очистительных сооружений. Без использования замкнутого кругооборота пресной воды не может быть и речи о дальних космических перелетах, тем более о путешествиях в иные звездные системы. Взять с собой запас питьевой воды на многие месяцы или годы - значит, безнадежно перегрузить космический корабль. Регенерация пресной воды при длительных космических полетах в первом приближении осуществлена уже сегодня. Первые испытания установки для этой цели провели на орбитальной станции "Салют-4" космонавты Алексей Губарев и Георгий Гречко.
Замкнутый кругооборот пресной воды внедрен на многих предприятиях нашей страны, например на автозаводе им. Ленинского комсомола, Камском автозаводе, Челябинском трубопрокатном заводе, Магнитогорском и Карагандинском металлургических комбинатах.
Вода из воздуха
В 1888 г. на раскопках в Феодосии обнаружили сеть водопроводных труб, проложенных много веков назад. Установить назначение труб труда не составило: они подводили воду к 114 фонтанам древнего города. Но откуда подводили?
Трубы брали свое начало... в кучах щебня, сложенных на самых возвышенных местах, где, кроме голого камня да ветров, ничего не было. Объяснение дали физики: пары воды, которые проносил ветер, пронизывая рыхлые кучи, конденсировались и оставляли на камнях мириады капелек воды. Несложный расчет показал, что капельки, сливаясь, низвергали в древнюю Феодосию настоящую реку пресной воды - около 700000 л/сут. Древний, испытанный и основательно забытый способ получения воды из воздуха. Природа постоянно демонстрирует его человечеству, оставляя в предутренние часы росу на траве. Эту самую росу, только искусственным путем, получали не знавшие физики, но весьма наблюдательные феодосийские умельцы. Между тем секрет получения воды весьма прост. За ночь камни и окружающий воздух охлаждались. Днем воздух нагревался быстрее, чем щебенка. Просачиваясь между холодными камнями, ветер оставлял на их поверхности то, что в технике именуют конденсатом. Подсчеты показали, что в центральной полосе СССР ветер, дующий со скоростью 5 м/с, проносит за сутки над участком длиной 100 км и шириной 1 км количество воды, достаточное для заполнения водохранилища длиной 1 км, шириной 5 м и глубиной... 60 м! Знатное получилось бы озерцо. И всего за сутки! А суховей, как это ни парадоксально, несет в себе еще больше воды, поскольку скорость его значительно выше. Он мог бы обильно орошать поля, вместо того чтобы их высушивать.
