saltlake -Brine

Saltlösning är en högkoncentrationslösning av salt (NaCl) i vatten ( H ₂ O). I olika sammanhang kan saltlösning hänvisa till saltlösningarna som sträcker sig från cirka 3,5 % (en typisk koncentration av havsvatten , i den nedre änden av lösningar som används för saltlösningar ) upp till cirka 26 % (en typisk mättad lösning , beroende på temperatur ) ). Saltlake bildas naturligt på grund av avdunstning av malt saltvatten, men det genereras också vid brytning av natriumklorid. Saltlake används för livsmedelsbearbetning och matlagning ( betning och saltlake ), för avisningav vägar och andra strukturer, och i ett antal tekniska processer. Det är också en biprodukt av många industriella processer , såsom avsaltning , så det kräver behandling av avloppsvatten för korrekt bortskaffande eller vidare användning ( återvinning av färskvatten ).

I naturen

En NASA-tekniker mäter koncentrationsnivån av saltlake med hjälp av en hydrometer vid en saltavdunstningsdamm i San Francisco.

Saltlake produceras på flera sätt i naturen. Modifiering av havsvatten via avdunstning resulterar i koncentrationen av salter i den kvarvarande vätskan, en karakteristisk geologisk avlagring som kallas en evaporit bildas när olika upplösta joner når mättnadstillstånden av mineraler, typiskt gips och halit . Upplösning av sådana saltavlagringar i vatten kan också producera saltlösningar. När havsvatten fryser, tenderar lösta joner att förbli i lösning, vilket resulterar i en vätska som kallas en kryogen saltlösning. Vid tidpunkten för bildandet är dessa kryogena saltlösningar per definition svalare än havsvattnets frysningstemperatur och kan producera en egenskap som kallas en brinicle där kalla saltlösningar sjunker ner och fryser det omgivande havsvattnet.

Den saltvatten som kommer ut vid ytan som saltvattenkällor kallas "slicks" eller "saltvatten". Innehållet av lösta fasta ämnen i grundvattnet varierar mycket från en plats till en annan på jorden, både när det gäller specifika beståndsdelar (t.ex. halit, anhydrit , karbonater , gips, fluorid -salter, organiska halogenider och sulfat -salter) och när det gäller koncentrationsnivån . Med en av flera klassificeringar av grundvatten baserat på totala lösta fasta ämnen (TDS), är saltlösning vatten som innehåller mer än 100 000 mg/L TDS. Saltlösning produceras vanligen under brunnskompletteringsoperationer, särskilt efter hydraulisk sprickbildning av en brunn.

Används

Kulinariskt

Saltlake är ett vanligt medel vid livsmedelsbearbetning och matlagning. Brining används för att konservera eller krydda maten. Saltlösning kan appliceras på grönsaker , ostar och frukt i en process som kallas inläggning . Kött och fisk blötläggs vanligtvis i saltlake under kortare tidsperioder, som en form av marinering , vilket förhöjer dess mörhet och smak , eller för att förbättra lagringsperioden.

Klorproduktion

Elementärt klor kan framställas genom elektrolys av saltlösning ( NaCl- lösning). Denna process producerar även natriumhydroxid (NaOH) och vätegas (H ₂ ). Reaktionsekvationerna är som följer:

Katod: ${\ce {2 H+ + 2 e- -> H2 (^)}}$
Anod: ${\ce {2 Cl- -> Cl2 (^) + 2 e-}}$
Övergripande process: ${\ce {2 NaCl + 2 H2O -> Cl2 + H2 + 2 NaOH}}$

Kylvätska

Brine används som sekundär vätska i stora kylanläggningar för transport av värmeenergi . De vanligaste saltlösningarna är baserade på billig kalciumklorid och natriumklorid . Det används eftersom tillsatsen av salt till vatten sänker lösningens frystemperatur och värmetransporteffektiviteten kan förbättras avsevärt för materialets jämförelsevis låga kostnad. Den lägsta fryspunkten som kan erhållas för NaCl-saltlösning är -21,1 °C (-6,0 °F) vid en koncentration av 23,3 viktprocent NaCl. Detta kallas den eutektiska punkten.

På grund av deras frätande egenskaper har saltbaserade saltlösningar ersatts av organiska vätskor som etylenglykol .

Natriumklorid saltlakespray används på vissa fiskefartyg för att frysa fisk. Köldbärartemperaturen är vanligtvis −5 °F (−21 °C). Frystemperaturer för luftbläster är −31 °F (−35 °C) eller lägre. Med tanke på den högre temperaturen på köldbärarvätskan kan systemets effektivitet jämfört med luftblästring vara högre. Högvärdig fisk fryss vanligtvis vid mycket lägre temperaturer, under den praktiska temperaturgränsen för saltlake.

Vattenavhärdning och rening

Brine är ett hjälpmedel i vattenavhärdnings- och vattenreningssystem som involverar jonbytarteknologi . Det vanligaste exemplet är hushållsdiskmaskiner som använder natriumklorid i form av diskmaskinssalt . Saltlösning är inte involverad i själva reningsprocessen, utan används för regenerering av jonbytarharts på cyklisk basis. Vattnet som behandlas strömmar genom hartsbehållaren tills hartset anses förbrukat och vattnet renas till önskad nivå. Harts regenereras sedan genom att sekventiell backspolning av hartsbädden för att avlägsna ackumulerade fasta ämnen, spola bort avlägsnade joner från hartset med en koncentrerad lösning av ersättningsjoner och sköljning av spollösningen från hartset. Efter behandling regenereras jonbytarhartspärlor mättade med kalcium- och magnesiumjoner från det behandlade vattnet genom blötläggning i saltlake innehållande 6–12 % NaCl. Natriumjonerna från saltlake ersätter kalcium- och magnesiumjonerna på pärlorna.

Avisning

Vid lägre temperaturer kan en saltlösning användas för att avisning eller minska minusgrader på vägar.

Avloppsvatten

Saltlake är en biprodukt av många industriella processer, såsom avsaltning , kyltorn för kraftverk , producerat vatten från utvinning av olja och naturgas , dränering av sura gruvor eller sura bergarter , rejekt av omvänd osmos , rening av kloralkali avloppsvatten, avloppsvatten från massa- och pappersbruk, och avfallsströmmar från bearbetning av livsmedel och drycker. Tillsammans med utspädda salter kan det innehålla rester av förbehandlings- och rengöringskemikalier, deras reaktionsbiprodukter och tungmetaller på grund av korrosion.

Avloppsvattensaltlösning kan utgöra en betydande miljöfara, både på grund av frätande och sedimentbildande effekter av salter och toxicitet hos andra kemikalier som späds ut i det.

Oförorenad saltlake från avsaltningsanläggningar och kyltorn kan återföras till havet. För att begränsa miljöpåverkan kan den spädas ut med en annan vattenström, till exempel utloppet från ett avloppsvattenrenings- eller kraftverk. Eftersom saltlake är tyngre än havsvatten och skulle ansamlas på havsbotten, kräver det metoder för att säkerställa korrekt diffusion, som att installera undervattensdiffusorer i avloppet . Andra metoder inkluderar torkning i indunstningsdammar , injicering till djupa brunnar och lagring och återanvändning av saltlaken för bevattning, avisning eller dammkontroll.

Teknik för behandling av förorenad saltlösning inkluderar: membranfiltreringsprocesser, såsom omvänd osmos och framåtosmos ; jonbytesprocesser såsom elektrodialys eller svagt surt katjonbyte ; eller förångningsprocesser, såsom termiska saltlösningskoncentratorer och kristallisatorer som använder mekanisk ångåterkomprimering och ånga. Nya metoder för koncentration av membransaltlösning, som använder osmotiskt assisterad omvänd osmos och relaterade processer, börjar vinna mark som en del av nollvätskeutsläppssystem (ZLD).

Sammansättning och rening

Saltlösning består av en koncentrerad lösning av Na ⁺ och Cl ⁻ joner. Natriumklorid i sig finns inte i vatten: det är helt joniserat. Andra katjoner som finns i olika saltlösningar inkluderar K ⁺ , Mg2 ⁺ , Ca2 ⁺ och Sr2 ⁺ . De tre sistnämnda är problematiska eftersom de bildar fjäll och de reagerar med tvålar. Bortsett från klorid innehåller saltlösningar ibland Br ⁻ och I ⁻ och, mest problematiskt, SO^2-4
_{_}. Reningsstegen inkluderar ofta tillsats av kalciumoxid för att fälla ut fast magnesiumhydroxid tillsammans med gips (CaSO ₄ ), som kan avlägsnas genom filtrering. Ytterligare rening uppnås genom fraktionerad kristallisation . Det resulterande renade saltet kallas förångat salt eller vakuumsalt .

Se även

Brinebrytning – Utvinning av material från saltvatten
Brinicle – Havsisbildning
Brinepooler – Anoxiska fickor med hög salthalt på havsbotten

Languages

In other projects