فرآیند نمک‌ زدایی از آب و تصفیه آب

نمک‌زدایی عملیات ایجاد آب شیرین با از بین بردن نمک آب است. شوری آب درجات مختلفی دارد. که بر دشواری و هزینه‌ی مربوط به تصفیه تأثیر دارد، و درجه نمک آب در میلیون (ppm) اندازه گیری می‌شود. یکی از سازمانهای بین المللی طرحی کلی از ترکیبات مربوط به آب نمک فراهم کرده است: 1000 ppm تا 3000 ppm نمک محلول کم، 3000 ppm – 1000 ppm نمک محلول متوسط و 10000 ppm – 35000 ppm نمک محلول بالا است.
محلول نمک کمتر از 1000 ppm باشد، آب را شیرین در فرض میکنند، و برای آشامیدن و استفاده خانگی, صنعتی و کشاورزی سالم است. برای این که یک مقیاس در نظر بگیریم، نمک آب اقیانوس حدودا 35000 ppm، نمک دریاچه بزرگ نمک بین 50000 - 270000 ppm، و شوری متوسط دریای خزر در حدود 12000 ppm است. هر چه میزان آب, شورتر باشد، برای شیرین کردن آن باید انرژی و تلاش بیشتری صرف شود.
عملیات نمک‌زدایی
برای نمک‌زدایی عملیات متفاوتی وجود دارد که در زیر توضیح داده می‌شوند. اسمز معکوس رایج‌ترین نوع عملیات نمک‌زدایی میباشد و تقطیر سریع عملی است که درحال حاضر بیشترین مقدار آب را تصفیه میکند
تصفیه آب به روش اسمز معکوس
اسمز معکوس عملی است که محلول آب را از میان غشاء همراه با فشار عبور میدهند و غشاء از عبور نمک جلوگیری میکند. عملیات اسمز معکوس از انرژی کمی برخوردار است.
معایبی برای عملیات اسمز معکوس وجود دارد. غشاء‌های باعث جمع شدن باکتری‌های بسیار و "مسدود شدن" میباشند. درصورتی که کلر را برای برطرف کردن باکتری‌ها انتخاب شود، ممبرین‌ها بدتر می‌شوند.
اسمز رو به‌جلو
در اسمز رو به جلو از عملیات اسمز بصورت طبیعی انجام میگیرد؛ مواد از ناحیه با غلظت کم به منطقه‌ای با غلظت بالا حرکت می‌کند. هزینه‌ آن برای این عملیات نصف هزینه‌ی اسمز معکوس میباشد، زیرا برای تکمیل عملیات انرژی کمتری صورت میگیرد.بجای فرآیند فشار عملیات اسمز بصورت طبیعی انجام میگیرد.
اسمز رو به‌جلو، دارای پتانسیل بسیار زیاد است، اما هنوز هم نمک‌ زدایی کاری نوین محسوب می‌شود.
الکترودیالیز
در الکترودیالیز معکوس، مانند اسمز معکوس، از ممبرین استفاده میکند، با این تفاوت که بار الکتریکی به محلول اضافه می‌شود تا یون‌های فلزی از یک طرف جذب قطب مثبت شده، و یون‌های دیگر (نمک) به‌طرف قطب منفی جذب شوند. بارهای مثبت و منفی براساس بازه زمانی تغییر میکنند تا ممبرین دچار آلودگی بیش از حد نشود. یون‌هایی مثبت و منفی که بر روی دو صفحه قرار می‌گیرند می‌توانند برطرف شوند، و آب خالص خارج میکنند. ممبرین‌هایی تولید شده‌اند که در برابر کلر مقاوم هستند و در مقایسه با اسمز معکوس یون‌های مضر بیشتری را از بین میبرند. مشکل اولیه‌ی الکترودیالیز معکوس، هزینه مربوط به سرمایه‌گذاری جهت ایجاد تأسیسات، و نیز هزینه‌های انرژی می‌باشد.
نمک‌زدایی حرارتی
آب شیرین‌ کن حرارتی روشی برای از بین بردن آلودگی های آب است که می‌تواند از طریق عملیات بسیار متفاوتی انجام گردد، و شامل حذف نمک و دیگر آلاینده‌ها است. کل نمک‌زدایی حرارتی عبارت است از عملیات گرم کردن محلول آبی و جمع‌آوری آب خالص، هنگامی‌که بخار سرد می‌شود و چگالش رخ می‌دهد. دو روش نمک‌زدایی از آب که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از:
• تقطیر سریع چندمرحله‌ای
• تقطیر با تأثیر
• معکوس عملیات نمک‌زدایی
جغرافیای آب شیرین کن
عملیات نمک‌زدایی کشورهایی استفاده می‌شود که نیاز شدیدی به آب شیرین دارند، سرمایه دار هستند.و انرژی کافی برای تولید دارا میباشند. خاور میانه یکی از بهترین مناطق برای استقرار آب شیرین‌کن است. بزرگترین تولیدکنندگان آب شیرین نیز عبارتند از: اسپانیا، ایالات متحده آمریکا، الجزایر، چین، هند، استرالیا، و آروبا. انتظار می‌رود که این فن‌آوری به‌طور فزاینده‌ای گسترش یابد، به ویژه در ایالات متحده، لیبی، چین، و هند.
عربستان سعودی رتبه اول در تولید آب شیرین می‌باشد. آنها از روش تقطیر سریع چندمرحله‌ای در چندین نیروگاه بزرگ استفاده می‌کنند، و آب بسیاری از شهرهای بزرگ، از جمله ریاض که بزرگ‌ترین شهر عربستان است و صدها مایل دورتر از ساحل قرار دارد، را تأمین می‌کنند.
در آمریکا، بزرگترین کارخانه دستگاه تصفیه آب در Tampa Bay، فلوریدا میباشد، این درحالی است که خروجی آن در مقایسه با اکثر تأسیسات خاور میانه کم است. ایالت‌های دیگر از قبیل کالیفرنیا و تگزاس نیز در حال ایجاد تأسیسات برای نیروگاه‌های بزرگ نمک‌زدایی هستند.