由于地球上分布不均,淡水也经常被滥用。 存在解决这些获取困难的程序,并提供有希望的结果,就像在塞内加尔一样。
我们蓝色星球上的水含有 97,2% 的盐; 它存在于海洋中,也存在于某些地下水中。 淡水仅占世界总水量的 2,8%。 极地冰川含有2,1%。
至于可获得的淡水,仅相当于必须分配总量的0,7% 在农业、其最大的消费者(约 70% 的取水量)、工业(约 20%)和家庭用水(约 10%)之间.
淡水不仅在地球上的地理分布很差,而且经常被非常糟糕地使用。
这个问题在我们温带国家很严重,在其他地方变得极其严重,缺乏金融和/或技术手段: 世界人口的11% 因此无法获得饮用水,几乎 这个人口的 30% 无法在家中获得安全的饮用水。
祖传或创新的水净化工艺
将最初不可饮用的水转化为可饮用的水已成为小孩子的游戏……或者几乎是小菜一碟。 技术——一些受祖传工艺(蒸馏、吸附剂床等)的启发而其他一些非常创新的技术——已经变得司空见惯,提供了可以适应几乎所有情况的一整套解决方案。
这里可以确定两大类技术:基于蒸馏的技术,因此会消耗热量; 那些使用膜并主要使用电能运行的人。 我们将以第一类的“多重闪蒸”、“蒸汽压缩蒸馏”为例; 其次是“反渗透”、“纳滤”、“电渗析”。
这些技术的主要缺点是它们非常复杂,需要大量投资,没有大量资金或技术手段的国家无法确保这些技术与强大且分支良好的分销基础设施相关。
是否有可能在该领域提供更便宜的解决方案?
含氟水的例子
氟化物是一种微量元素,在人体内以极少量(约 2 克)存在。 低剂量对预防龋齿非常有用; 它有助于骨骼的矿化,就像钙和磷一样。
但当氟化物的剂量变大时,会引起氟斑牙; 并且,在非常高的剂量下,氟骨症。 这两种疾病在非洲很常见,那里的饮用水来自含氟量高的地下水(氟斑牙超过 1,5 mgF-/L,氟骨症超过 4 mgF-/L)。
氟斑牙会导致牙齿出现白斑; 它们随着年龄的增长变成棕色,甚至会导致牙齿钙化。 氟骨症的特点是大量的氟骨固定,通常来自碲化水,导致关节阻塞,甚至严重的运动障碍。
塞内加尔的地下水除氟
在塞内加尔,一项非常古老的技术最近被重新审视,作为改善和加强花生盆地水点的项目的一部分,该技术包括通过吸附在煅烧骨头上来固定氟离子。
该盆地的地下水(Kaolack、Diourbel 和 Fatick)确实以其高氟化物含量而闻名,通常高于 5 mg F-/L。 该项目促成了家庭除氟器的设计和生产。
在经批准的屠宰场收集的动物骨骼经过煅烧、粉碎、筛分,并通过与其他类型的材料(砾石、煤)相关联,制成柱状。 富含F-的井水然后通过该柱,该柱将通过吸附在煅烧骨的细颗粒上来固定大部分F-。
该技术可以以 1,5 至 780 非洲法郎/平方米的成本处理大量水(氟浓度 <2500 mgF-/L)3 处理过的水(即€1,20/m3 3,80 欧元/平方米3).
然而,由于在加工过程中观察到的味道和气味问题,它无法广泛使用。
到目前为止,地方当局一直在推广这种反渗透技术,在大城市有一些固定装置。 不可否认,这种技术可以提供更优质的水,但价格非常高,大约 8 欧元/平方米3 ; 这对民众来说是极其昂贵的。
一个有前途的新工艺
内 巴黎东部化学与材料研究所,我们开发了另一种技术。 这是一种非常简单的膜技术,易于使用且对健康的风险要小得多,但其成本价格与在煅烧骨头上的吸附非常相似。
对面图中描述的这种技术称为交叉离子透析。 使用仅允许负离子通过的阴离子交换膜(MEA)。 它由一块厚度约为 150 µm 的特殊聚合物组成,放置在两个隔间之间; 一个(表示为 F)提供待处理的水,另一个(表示为 C)包含由相同的水制成的溶液,该水富含浓度为 5 g NaCl/L 的食盐 (NaCl)。
在它们浓度差异的影响下,Cl-离子穿过 MEA。 由于正钠离子不能穿过 MEA,因此等量的 F-阴离子必须从隔室 F 传递到 C 以平衡电荷。
因此,水中的 F- 耗尽而富含 Cl-,这是一种人体非常耐受的阴离子,只要其在饮用水中的浓度低于 ~250 mgCl-/L(98 年 83 月 3 日的欧洲指令 1998 /XNUMX )。
为了以非常低的流速循环 F 和 C 隔室的溶液,这里一点低功率的电就足以启动水族箱泵。 在没有电网的情况下,这些以直流电工作的泵可以由光伏电池板供电。 我们也可以简单地利用重力使待处理的水流向隔间 F。
每晚三十升水
使用再生水的实验室测试证明是非常有说服力的,并且可以优化工艺参数。 这些测试通过在 A4 格式飞行员上用真水进行的测试得到证实。
这种形式可以在一夜之间产生足够的水供大约十口之家的日常消耗,即每晚大约三十升。 成本价格仍然很低,因为没有显着的能量消耗,并且使用的膜已被证明是非常有效的。
然而,与任何安装一样,离子透析器需要每两周维护一次。 这包括用相当稀的柠檬酸或醋溶液洗涤,然后用苏打水或石灰洗涤。
该项目在技术层面已做好充分准备,目前正在等待资金将这些离子透析器分发给用户。
拉萨德·达马克, 材料科学与工艺工程教授, 巴黎东克雷泰伊马恩河谷大学 (UPEC)