Довольно распространенный метод получения пресной воды — ионный обмен. Это сложный химический метод, основанный на свойстве катионов и анионов определенным образом реагировать на сульфоуголь (сорт каменного угля, обработанного крепкой серной кислотой). В промышленных масштабах вместо сульфоугля используются синтетические ионообменные смолы, с помощью которых и получается пресная вода. Этот метод так же, как и электродиализ, применяется только для получения пресной воды и из воды с малым содержанием солей. Установки такого рода имеются в США, Австралии и Японии.
Из множества других способов назовем еще лишь два: обратный осмос и поглощение воды органической жидкостью.
Обратный осмос — это способ опреснения соленых вод, основанный на свойстве некоторых искусственно изготовленных фильтров пропускать только молекулы воды. Растворенные в воде соли (ионы солей) через такие фильтры не проходят. При прямом осмосе (т. е. односторонней диффузии) через полупроницаемый фильтр молекулы воды диффундируют от меньшей концентрации к большей, т. е. от чистой воды к рассолу. Но если со стороны рассола создается повышеннре давление, то из рассола молекулы воды будут проходить через фильтр, а соли задерживаться. Этот способ иногда называют ультрафильтрацией и применяют для опреснения только слабо засоленных вод.
Поглощение воды органической жидкостью. Этот способ опреснения соленой воды основан на свойстве некоторых органических растворителей (экстрагентов) в холодном состоянии поглощать пресную воду. При нагревании экстрагента большая часть пресной воды, поглощенной им, выделяется обратно. После охлаждения экстрагент снова смешивается с соленой водой и круговорот повторяется (рис. 4). Экономическая целесообразность применений того или иного способа опреснения соленой воды определяется степенью солености воды. По данным советских ученых, при содержании солей свыше 10—12 г на 1 л воды выгоднее метод дистилляции, от 2,5 до 12 г — метод электродиализа, менее 2,5 г на 1 л — метод ион-нообменных смол. При всем этом необходимо постоянно иметь в виду, что питьевая опресненная вода не должна содержать солей более 1г/л, а вода, идущая на орошение полей и огородов, — более 2 г/л.
Рис.4. Схема основных методов опреснения морской воды.
Самыми перспективными методами опреснения воды считаются метод дистилляции, обратный осмос (несмотря на ряд технологических недоработок этого метода), электродиализ и вымораживание.
Наибольшее распространение для получения пресной воды в крупных промышленных масштабах имеет метод дистилляции.
В недалеком будущем опреснение морской воды будет, по-видимому, осуществляться совместно с извлечением из нее поваренной соли, магния, урана, натрия, серы, бора, брома, йода, цветных металлов и редкоземельных элементов. Это намного повысит экономическую эффективность получения пресной воды.
Эффективность работы опреснительных установок в большой степени зависит от наличия дешевой энергии, затраты на которую составляют половину всей стоимости опреснения.
Но где взять огромное количество тепла, необходимого для получения сотен тысяч кубометров пресной воды? Так, например, для получения 150 тыс. м3 пресной воды в сутки необходимо сжигать 10 железнодорожных составов с углем. А если угля нет поблизости? Источником энергии может быть высвобожденная для мирных целей атомная энергия. Она может дать практически неограниченное количество тепла при малых затратах ядерного топлива. Ведь 1 кг ядерного горючего заменяет 2300 т угля (почти два железнодорожных состава), т. е. теплотворная способность 1 кг урана в 2,3 млн. раз больше, чем такого же количества угля.
Став в ближайшем будущем основной базой энергетики, атомная энергия должна помочь решить еще одну задачу — обеспечить человечество в изобилии пресной водой.
Примером комплексного использования ядерной энергии в мирных целях служит ввод в действие в Советском Союзе крупнейшей в мире атомной опреснительной установки.