التقنيات المستخدمة لعملية تحلية مياه البحر

2002 في رحاب الكيمياء

الدكتور نزار رباح الريس , الدكتورة فايزة محمد الخرافي

KFAS

عملية تحلية مياه البحر الكيمياء

لقد شكلت عملية تحلية مياه البحر هدفاً للعلماء على مر القرون ، وذلك لتوفير حاجة الإنسان من المياه العذبة . 

ويقدر حجم مياه البحار المحيطات بحوالي 10₂₁ X 1.5 لتراً تحتوي على %3.5 من وزنها مواد ذائبة .  ويمكن إجمال حوالي %99 من هذه المواد الذائبة في الجدول التالي :

وعلى الرغم من التقدم العلمي والتكنولوجي الهائل الذي أحرزه الإنسان ، فإن عملية تحلية مياه البحر ، على بساطتها ، تبقى عملية مكلفة مثلها مثل عملية غرسال رائد فضاء إلى القمر .

وهناك عدد من التقنيات التي تستخدم في مجال التحلية نوجز أهمها فيما يلي :

 

(1 التقطير

تعد عملية التقطير أقدم وسائل التحلية وأكثرها انتشاراً حيث تساهم في إنتاج ما يقرب من %90 من مجمل المياه المحلاة في سائر أنحاء العالم ، تلك التي يبلغ حوالي 500 مليون غالون يومياً . 

وتعتمد هذه العملية على تبخير ماء البحر ثم تكثيف بخار الماء الناتج، وتعتمد معظم أنظمة التقطير الحالية على الطاقة الحرارية . 

ولقد بذلت المحاولات لاستبدال الطاقة الحرارية بالطاقة الشمسية بهدف خفض الكلفة ، ويبدو هذا التوجه معقولاً ، لأن المناطق الجافة التي تحتاج إلى المياه العذبة تتمتع غالباً بأشعة الشمس القوية ،

ولكن على الرغم من الأبحاث المكثفة في هذا المجال فلا يزال هناك عدد من المشكلات التكنولوجية التي تحتاج إلى حل ، وسيبقى استخدام المقطرات الشمسية محدوداً حتى نجد الحلول الناجعة لهذه المشاكل .

 

(2 التجميد

تجري عملية تطوير التحلية عن طكريق التجميد من سنين عديدة ، ولكنها لم تحقق نجاحاً ملموساً على النطاق التجاري . وتعتمد هذه الطريقة على أن ماء البحر حينما يتجمد يكون الثلج المتكون خالياً من الاملاح والشوائب التي كانت في الماء الاصلي . 

والميزة الرئيسة لهذه التقنية هي قلة استهلاكها للطاقة ، بالمقارنة مع التقطير ، وهذا يخفض مجمل الكلفة لعملية التحلية .  ذلك أن حرارة التبخير للماء تبلغ 40.79 كيلو جول/مول في حين أن حرارة الإنصهار تبلغ فقط 6.01 كيلو جول / مول . 

ومن مساوئ هذه الطريقة بطء تكون الثلج في أثناء عملية التبريد وصعوبة فصل الأملاح العالقة بالثلج المتكون .

 

(3 التناضح العكسي

لاحظنا في التقنيتين السابقتين استخدام الطاقة لإجراء عملية التبخير او التجميد بهدف تحقيق التغيير المطلوب في الأطوار ، كتغير الطور السائل إلى البخار أو إلى الطور الصلب .

لكن تقنية التناضح العكسي لا تشتمل على تغير طوري ، مما يجعلها أكثر قبولاً من الناحية الاقتصادية .  وتعتمد تقنية التناضح العكسي على الضغط المرتفع لدفع الماء من المحلول الأكثر تركيزاً إلى المحلول الأقل تركيزاً وذلك عبر غشاء شبه نفوذ . 

ويبلغ الضغط الأسموزي لماء البحر حوالي 30 ضغطاً جوياً وهذا هو الضغط اللازم لدفع الماء المالح عبر الغشاء إلى منطقة الماء الخالي من الأملاح . 

 

وتبدو تقنية التناضح العكسي أقل كلفة من الطرق الأخرى المستخدمة في مجال تحلية مياه البحر ، وهي لا تحتاج إلى كمية الطاقة اللازمة في عملية التقطير ، ولا تعاني من المشكلات المصاحبة لعملية التجميد . 

وتكمن الصعوبة الوحيدة في هذه التقنية في إنتاج الأغشية التي تسمح بنفاذ الماء عبرها دون السماح بعبور المواد الذائبة فيه ، وكذلك التي لها القدرة على احتمال الضغط العالي المستخدم في أثناء العملية.

ويبدو أن هذه المشكلة في طريقها إلى الحل ، فإذا توافرت مثل هذه الأغشية وبكلفة مقبولة فسوف تتصدر هذه التقنية كل التقنيات الأخرى المستخدمة في تحلية مياه البحر .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]