Δραστηριότητα 1

Αντίστροφη ώσμωση και πόσιμο νερό

Το 1980, το Αμερικανικό ναυτικό παρουσίασε μια μικρή χειροκίνητη συσκευή για παραγωγή πόσιμου νερού από θαλασσινό νερό. Στη βάση της, η συσκευή είναι μια τρόμπα με δυνατότητα να αναπτύσσει πίεση μέχρι 70 atm και παραγωγή 5 L πόσιμου νερού την ώρα. Η αρχή λειτουργίας της βασίζεται στην αντίστροφη ώσμωση. Ας θεωρήσουμε, ότι το θαλασσινό νερό περιέχει κατά μέσο όρο NaCl σε περιεκτικότητα 3,48 % w/w, έχει πυκνότητα ρ = 1,024 g mL-1 και η θερμοκρασία είναι σταθερή και ίση με 20 oC. Ζητείται να γίνουν οι εξής υπολογισμοί: 1. Ποια πίεση απαιτείται να ασκηθεί στο θαλασσινό νερό ώστε να αρχίσει η αντίστροφη όσμωση; 2. Ποια θα είναι η συγκέντρωση σε mol L-1 του NaCl όταν η ασκούμενη πίεση φτάσει τις 70 atm; Δεχθείτε ότι δεν υπάρχουν απώλειες NaCl στην ημιπερατή μεμβράνη. 3. Πόσα λίτρα θαλασσινού νερού χρειάζονται ώστε να παραχθούν τα 5 L πόσιμου νερού; 4. Πόση ενέργεια σε kcal απαιτείται για την παραγωγή της ίδιας ποσότητας αποσταγμένου νερού με θερμική απόσταξη; Ποια ποσότητα οινοπνεύματος ή βενζίνης πρέπει να καεί για το σκοπό αυτό; 5. Αν για την παραγωγή της ίδιας ποσότητας πόσιμου νερού ακολουθηθεί η μέθοδος της «ψύξης» ( freezing - drying) πόσα kcal θα έπρεπε να απομακρυνθούν; Αναζητήστε τις απαιτούμενες σταθερές από τη βιβλιογραφία. Κάντε μια πρώτη σύγκριση των τριών αυτών μεθόδων αφαλάτωσης του θαλασσινού νερού. Βρείτε στοιχεία για την πολύ μεγάλη μονάδα αφαλάτωσης που υπάρχει στην Σαουδική Αραβία (500 000 m3 ημερησίως).