شیرین‌سازی آب دریا، به‌عنوان یک راه‌حل مهم برای مشکل کمبود آب در جهان، مؤسسات تحقیقاتی و شرکت‌های متعددی را به سرمایه‌گذاری منابع قابل‌توجهی در تحقیق و توسعه جذب کرده است. با پیشرفت مداوم فناوری و کاهش تدریجی هزینه‌ها، فناوری شیرین‌سازی آب دریا به‌تدریج از آزمایشگاه به کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ منتقل می‌شود. این مقاله به بررسی وضعیت فعلی کاربرد فناوری در شیرین‌سازی آب دریا، روش‌های اصلی و روند توسعه آن‌ها می‌پردازد.
I. مروری بر فناوری شیرین‌سازی
شیرین‌سازی آب دریا به فناوری‌ای اشاره دارد که نمک را از آب دریا از طریق یک سری فرآیندها حذف می‌کند و در نتیجه آب شیرین به دست می‌آید. این فناوری تحت تأثیر زمان، مکان یا آب و هوا قرار نمی‌گیرد و می‌تواند مقدار کل آب شیرین را افزایش دهد و پشتیبانی قوی برای حل مشکل کمبود آب فراهم کند. در سطح جهانی، بیش از صد مؤسسه تحقیقاتی در بیش از ده کشور به تحقیق در مورد شیرین‌سازی آب دریا اختصاص داده‌اند و انواع مختلفی از تأسیسات شیرین‌سازی آب دریا با ساختارها و ظرفیت‌های مختلف را توسعه داده‌اند. این تأسیسات به‌طور گسترده در مناطق ساحلی توزیع شده‌اند و آب شیرین پایداری را برای ساکنان محلی و تولید صنعتی فراهم می‌کنند.
II. فناوری‌های اصلی شیرین‌سازی
در حال حاضر، فناوری‌های اصلی شیرین‌سازی در بازار عمدتاً شامل دو دسته هستند: روش تقطیر و روش غشایی.
تقطیر روشی است که شامل گرم کردن آب دریا برای تبخیر آن، سپس متراکم کردن و جمع‌آوری بخار برای به دست آوردن آب شیرین است. این روش سابقه طولانی و فناوری بالغی دارد که عمدتاً شامل فناوری‌های تقطیر فلش چند مرحله‌ای (MSF)، چند اثر کم‌دما (LT-MED) و تقطیر بخار تحت فشار (MVC) است. فناوری‌های تقطیر فلش چند مرحله‌ای و چند اثر کم‌دما عمدتاً از بخار به‌عنوان منبع حرارت استفاده می‌کنند و اغلب با نیروگاه‌ها ترکیب می‌شوند و بخار زاید توربین‌ها را برای تولید آب مقطر استخراج می‌کنند. فناوری تقطیر بخار تحت فشار از فناوری تبخیر پمپ حرارتی استفاده می‌کند و فقط از انرژی الکتریکی استفاده می‌کند و آن را برای مناطق جزیره‌ای بدون منابع حرارتی مناسب می‌سازد.
فناوری شیرین‌سازی آب دریا مبتنی بر غشا عمدتاً توسط فناوری اسمز معکوس (RO) نشان داده می‌شود. این فناوری از غشاهای نیمه‌تراوا استفاده می‌کند و به آب اجازه می‌دهد تحت فشار عبور کند در حالی که نمک و ناخالصی‌ها را حفظ می‌کند. با بهبود مستمر مواد غشایی و کاهش هزینه‌های تولید، فناوری اسمز معکوس به یکی از روش‌های اصلی شیرین‌سازی آب دریا تبدیل شده است. دستگاه‌های اسمز معکوس مدرن معمولاً از عناصر غشایی مارپیچی ساخته شده از مواد کامپوزیت پلیمری استفاده می‌کنند که دارای ظرفیت تولید آب بالا، مصرف انرژی کم و سهولت نگهداری هستند.
III. نوآوری و توسعه فناوری در شیرین‌سازی آب دریا
در سال‌های اخیر، فناوری شیرین‌سازی آب دریا در زمینه‌هایی مانند نوآوری مواد، بهینه‌سازی فرآیند و عملیات هوشمند پیشرفت‌های قابل‌توجهی داشته است.
از نظر نوآوری مواد، توسعه روش‌های جذب کامپوزیت جدید و اجزای پمپ یونی انتخابی، گزینه‌های بیشتری را برای شیرین‌سازی آب دریا فراهم کرده است. به‌عنوان مثال، اسرائیل در روش جذب کامپوزیت جدید پیشرفت‌های قابل‌توجهی داشته است، با یک ماتریس اکسید آهن - کربن فعال با ساختار فراکتال ویژه که قادر به تشکیل جذب بسیار کارآمد یون‌های کلرید در شرایط دمای معمولی است. پروژه آب شیرین اتحادیه اروپا با توسعه اجزای پمپ یونی انتخابی، راندمان شیرین‌سازی آب دریا را 45 درصد افزایش داده است.
از نظر بهینه‌سازی فرآیند، استفاده از فناوری‌های نوآورانه مانند روش غشای دوتایی، فناوری پیش‌گرمایش آب باقیمانده و مکمل آب، و فناوری تقطیر غشایی، راندمان و اقتصاد شیرین‌سازی آب دریا را بیشتر افزایش داده است. به‌عنوان مثال، فناوری پیش‌گرمایش آب باقیمانده و مکمل آب که توسط نیروگاه سوهار در عمان پیشگام شده است، مصرف برق ویژه تجهیزات تبخیر فلش چند مرحله‌ای را کاهش داده است. تیم MIT و دانشگاه شیامن به ترتیب با اتخاذ غشاهای شکاف هوای PTFE فوق آبگریز و استفاده از روش‌های افزایش آشفتگی با تابش فراصوت، پیشرفت‌های جدیدی در فناوری تقطیر غشایی داشته‌اند تا شار و عملکرد مقاومت در برابر نمک اجزای تقطیر غشایی را بهبود بخشند.
از نظر عملیات هوشمند، با استفاده از ابزارهای دیجیتال و انباشت تجربه مهندسی، مدیریت عملیات و نگهداری پروژه‌های شیرین‌سازی آب دریا دقیق‌تر و کارآمدتر شده است. به‌عنوان مثال، یک آزمایش آزمایشی که توسط یک تیم تحقیقاتی در استان ژجیانگ در مورد حالت تزریق پالس مواد شیمیایی انجام شد، نشان داد که یک روش تمیز کردن دوره‌ای سه فرکانسی می‌تواند رسوب ناخالصی‌ها را 42 درصد کاهش دهد. سیستم متقاطع اتخاذ شده توسط یک کارخانه شیرین‌سازی آب دریا در کوانژو که هشت سال است در حال بهره‌برداری است، هزینه‌های نگهداری را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده است.
IV. چشم‌انداز آینده فناوری شیرین‌سازی
در آینده، انتظار می‌رود فناوری شیرین‌سازی آب دریا در دستگاه‌های میکرو-پرتابل و سیستم‌های گردش صنعتی جدید برای پروژه‌های بزرگ پیشرفت‌هایی داشته باشد. دستگاه‌های میکرو-پرتابل توسعه‌یافته بر اساس اصول میکروفلوئیدیک می‌توانند نیازهای آب شیرین را در مناطق دورافتاده و شرایط اضطراری برآورده کنند. در عین حال، بهبود سیستم گردش صنعتی جدید برای پروژه‌های بزرگ، کاربرد و ارتقای فناوری شیرین‌سازی آب دریا را در مقیاس بزرگتر ترویج خواهد کرد.
علاوه بر این، با تشدید تغییرات آب و هوایی و افزایش وخامت مسائل کمبود آب، فناوری شیرین‌سازی به یک گزینه مهم برای کشورهای و مناطق بیشتری برای رسیدگی به مشکلات منابع آب خود تبدیل خواهد شد. دولت‌ها، شرکت‌ها و مؤسسات تحقیقاتی باید همکاری را برای ترویج مشترک تحقیق و کاربرد فناوری شیرین‌سازی تقویت کنند و به توسعه پایدار بشریت کمک کنند.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!
