Химия
Морская вода → пресная вода
Урок химии
ОАЭ
Сначала факты
35 г
соли в каждом литре морской воды
В стакане (200 мл) — около 7 граммов соли. Это почти полная чайная ложка!
В Персидском заливе вода ещё солонее — около 40 г на литр: солнце сильно испаряет воду, а залив почти закрыт
В Мёртвом море — около 340 г на литр. В такой воде невозможно утонуть: она вытолкнет любого
она примерно в 4 раза солонее нашей крови
а выводить её они умеют только с водой
организм теряет влагу
поэтому моряки не пьют из моря
Парадокс: чем больше пьёшь морской воды, тем сильнее хочется пить
Соль растворена в воде
Фильтр её не ловит
Морская вода
Всё ещё солёная
фильтр
NaCl — натрий и хлор, крепко сцеплены
молекулы воды растаскивают кристалл на части
плавают поодиночке — они в тысячи раз меньше дырочек обычного фильтра
Поэтому солёную воду нельзя «процедить» — соль стала частью самой воды
соль остаётся внизу
капли стекают
…×20
Так делают на заводах в ОАЭ
≈70 °C
при такой температуре вода кипит на вершине Эвереста
Чем меньше давление воздуха, тем легче воде превратиться в пар
На заводах из камер откачивают воздух — вода кипит гораздо ниже 100 °C, и топлива уходит меньше
Пар из одной камеры греет воду в следующей: тепло используют по цепочке много раз
Аристотель описал: пар от морской воды после остывания даёт воду пресную
на кораблях ставили кипятильники, чтобы моряки не умерли от жажды
в странах Персидского залива строят первые огромные заводы
миллионы кубометров пресной воды из моря каждый день
Способ №1
морскую воду греют до кипения — часто теплом от электростанции
вода превращается в пар, а соль остаётся в баке
пар касается холодных труб и снова становится водой
очень чистая пресная вода; соль уходит в виде рассола
Главное отличие от способа №2: здесь воду превращают в пар, а там — продавливают сквозь мембрану
Сито для молекул
очень тонкая плёнка, которая одно пропускает, а другое нет
Мембрана избирательная: молекулы воды проходят сквозь неё, а крупные ионы соли — нет
Такие мембраны есть у каждой живой клетки: через них в клетку попадают нужные вещества
Мембрану для опреснения делают из тонкого слоя пластика, он в сотни раз тоньше волоса
Обычный фильтр — крупное сито, а мембрана — сито размером с молекулу
Способ №2
Морская вода
Na⁺ Cl⁻ H₂O
Пресная вода
только H₂O
мембрана
Насос создаёт давление 50–70 атмосфер — как на глубине 500–700 метров
Дырочки в мембране пропускают молекулы воды, а ионы соли — нет
Энергии нужно заметно меньше, чем на кипячение
Греем, собираем пар. Вода получается очень чистой, но энергии нужно много. Нужна электростанция рядом.
Давим сквозь плёнку. Энергии меньше, но мембраны со временем засоряются, их меняют и промывают.
Старые заводы ОАЭ — в основном дистилляция, а новые большие стройки всё чаще на осмосе
Воду берут из моря
ОАЭ
меньше 100 мм в год
Москва
около 700 мм в год
А летом в ОАЭ бывает за +45 °C — вода испаряется ещё до того, как успеет впитаться
90%+
воды получают из моря
Большие заводы в Дубае и Абу-Даби
Заводы стоят рядом с электростанциями
Нужно много электричества
работают круглый год и иногда делают воды больше, чем людям нужно в этот день
власти Абу-Даби по скважинам закачивают излишки пресной воды глубоко под землю, в пласты песка в пустыне Лива
под землёй вода не испаряется на жаре и лежит как огромный подземный бак
если заводы встанут, воду выкачивают обратно: запаса хватит примерно на 90 дней
100 литров морской воды
≈45 л
≈55 л рассола
пресная вода слева, очень солёный раствор справа (при осмосе)
Рассол почти вдвое солонее моря и тяжелее — он стелется по дну
Его выпускают далеко от берега через трубы, чтобы он быстро смешался с морем
Учёные ищут, как добывать из рассола соль, магний и другие полезные вещества
Работает всегда
Простой и надёжный способ
Вода получается очень чистой
Нужно много энергии
Нужна электростанция рядом
Горячая солёная вода уходит обратно в море
Попробуй дома
налей солёной воды (2 ложки соли на литр), в центр поставь пустой стакан
затяни миску пищевой плёнкой, а над стаканом положи монетку — получится «воронка»
поставь на подоконник на несколько часов — вода испаряется и оседает на плёнке
капли стекают в стакан — там пресная вода. Попробуй: она не солёная!
Это тот же принцип, что и на заводах: испарение → охлаждение → капли
А 3,5 г
Б 35 г
В 350 г
А Фильтр слишком слабый
Б Соль распалась на мельчайшие ионы
В Соль легче воды
А Пресная вода
Б Соль
В Ничего
А Дистилляция
Б Обратный осмос
В Одинаково
1. Сколько соли в литре морской воды?
Б — около 35 граммов, почти 2 столовые ложки
2. Почему обычный фильтр не убирает соль?
Б — ионы Na⁺ и Cl⁻ намного мельче дырочек фильтра
3. Что остаётся на дне кастрюли после кипячения?
Б — пар уходит, а соль остаётся
4. Какой способ тратит меньше энергии?
Б — обратный осмос
Вывод
В ОАЭ так делают питьевую воду из морской