saltlage -Brine

Saltlage er en højkoncentreret opløsning af salt (NaCl) i vand (H ₂ O). I forskellige sammenhænge kan saltlage henvise til saltopløsninger, der spænder fra omkring 3,5 % (en typisk koncentration af havvand , i den nederste ende af opløsninger, der bruges til saltlage fødevarer) op til omkring 26 % (en typisk mættet opløsning , afhængigt af temperatur ) ). Saltlage dannes naturligt på grund af fordampning af grundsaltvand, men det genereres også ved udvinding af natriumchlorid. Saltlage bruges til fødevareforarbejdning og madlavning ( bejdsning og saltlage ), til afisningaf veje og andre konstruktioner og i en række teknologiske processer. Det er også et biprodukt af mange industrielle processer , såsom afsaltning , så det kræver spildevandsbehandling for korrekt bortskaffelse eller yderligere udnyttelse ( genvinding af ferskvand ).

I naturen

En NASA-tekniker måler koncentrationsniveauet af saltlage ved hjælp af et hydrometer ved en saltfordampningsdam i San Francisco.

Saltlage fremstilles på flere måder i naturen. Modifikation af havvand via fordampning resulterer i koncentrationen af salte i den resterende væske, en karakteristisk geologisk aflejring kaldet en evaporit dannes, når forskellige opløste ioner når mætningstilstanden af mineraler, typisk gips og halit . Opløsning af sådanne saltaflejringer i vand kan også producere saltlage. Når havvand fryser, har opløste ioner en tendens til at forblive i opløsning, hvilket resulterer i en væske kaldet en kryogen saltlage. På dannelsestidspunktet er disse kryogene saltlage per definition køligere end havvandets frysetemperatur og kan producere en funktion kaldet en brinikel , hvor kølige saltlage falder ned og fryser det omgivende havvand.

Den saltlage, der kommer ud ved overfladen som saltvandskilder, er kendt som "slik" eller "saltvand". Indholdet af opløste faste stoffer i grundvandet varierer meget fra sted til sted på Jorden, både med hensyn til specifikke bestanddele (f.eks. halit, anhydrit , carbonater , gips, fluor- salte, organiske halogenider og sulfat- salte) og med hensyn til koncentrationsniveauet . Ved at bruge en af flere klassificeringer af grundvand baseret på totalt opløste faste stoffer (TDS), er saltlage vand, der indeholder mere end 100.000 mg/L TDS. Saltvand produceres almindeligvis under brøndafslutningsoperationer, især efter hydraulisk frakturering af en brønd.

Bruger

Kulinarisk

Saltlage er et almindeligt middel i fødevareforarbejdning og madlavning. Brining bruges til at konservere eller krydre maden. Saltning kan påføres grøntsager , oste og frugt i en proces kendt som syltning . Kød og fisk er typisk gennemblødt i saltlage i kortere perioder, som en form for marinering , der forbedrer dets mørhed og smag , eller for at forbedre holdbarheden.

Klorproduktion

Elementært klor kan fremstilles ved elektrolyse af saltlage ( NaCl- opløsning). Denne proces producerer også natriumhydroxid (NaOH) og hydrogengas (H ₂ ). Reaktionsligningerne er som følger:

Katode: ${\ce {2 H+ + 2 e- -> H2 (^)}}$
Anode: ${\ce {2 Cl- -> Cl2 (^) + 2 e-}}$
Overordnet proces: ${\ce {2 NaCl + 2 H2O -> Cl2 + H2 + 2 NaOH}}$

Kølevæske

Brine anvendes som sekundær væske i store køleanlæg til transport af termisk energi . De mest almindeligt anvendte saltlage er baseret på billig calciumchlorid og natriumchlorid . Det bruges, fordi tilsætning af salt til vand sænker opløsningens frysetemperatur, og varmetransporteffektiviteten kan forbedres betydeligt på grund af de forholdsvis lave omkostninger ved materialet. Det laveste frysepunkt, der kan opnås for NaCl-saltlage, er -21,1 °C (-6,0 °F) ved en koncentration på 23,3 vægt-% NaCl. Dette kaldes det eutektiske punkt.

På grund af deres ætsende egenskaber er saltbaserede saltlage blevet erstattet af organiske væsker såsom ethylenglycol .

Natriumchlorid saltlagespray bruges på nogle fiskefartøjer til at fryse fisk. Brinetemperaturen er generelt −5 °F (−21 °C). Luftblæsningstemperaturerne er -31 °F (-35 °C) eller lavere. På grund af den højere temperatur af brine kan systemets effektivitet over luftblæsningsfrysning være højere. Fisk af høj værdi fryses normalt ved meget lavere temperaturer, under den praktiske temperaturgrænse for saltlage.

Blødgøring og rensning af vand

Brine er et hjælpemiddel i vandblødgørings- og vandrensningssystemer , der involverer ionbytterteknologi . Det mest almindelige eksempel er husholdningsopvaskemaskiner , der anvender natriumklorid i form af opvaskemaskinesalt . Saltlage er ikke involveret i selve oprensningsprocessen, men bruges til regenerering af ionbytterharpiks på cyklisk basis. Vandet, der behandles, strømmer gennem harpiksbeholderen, indtil harpiksen anses for udtømt, og vandet er renset til et ønsket niveau. Harpiks regenereres derefter ved sekventiel tilbageskylning af harpikslejet for at fjerne akkumulerede faste stoffer, skylning af fjernede ioner fra harpiksen med en koncentreret opløsning af erstatningsioner og skylning af skylleopløsningen fra harpiksen. Efter behandling regenereres ionbytterharpikskugler mættet med calcium- og magnesiumioner fra det behandlede vand ved iblødsætning i saltlage indeholdende 6-12 % NaCl. Natriumionerne fra saltlage erstatter calcium- og magnesiumionerne på perlerne.

Afisning

Ved lavere temperaturer kan en saltlageopløsning bruges til at afise eller reducere frysetemperaturer på veje.

Spildevand

Saltlage er et biprodukt af mange industrielle processer, såsom afsaltning , kraftværkskøletårne , produceret vand fra olie- og naturgasudvinding , dræning af sur mine eller sur sten , omvendt osmoseaffald , behandling af kloralkali- spildevand, spildevand fra papirmasse og papirmøller, og affaldsstrømme fra fødevare- og drikkevareforarbejdning. Sammen med fortyndede salte kan det indeholde rester af forbehandlings- og rengøringskemikalier, deres reaktionsbiprodukter og tungmetaller på grund af korrosion.

Spildevandssaltlage kan udgøre en betydelig miljørisiko, både på grund af ætsende og sedimentdannende virkninger af salte og toksicitet af andre kemikalier, der er fortyndet i det.

Uforurenet saltlage fra afsaltningsanlæg og køletårne kan returneres til havet. For at begrænse miljøpåvirkningen kan den fortyndes med en anden vandstrøm, såsom udløb fra et spildevandsbehandlings- eller kraftværk. Da saltlage er tungere end havvand og ville samle sig på havbunden, kræver det metoder til at sikre korrekt diffusion, såsom installation af undervandsdiffusorer i kloakken . Andre metoder omfatter tørring i fordampningsdamme , injektion i dybe brønde og opbevaring og genbrug af saltlage til kunstvanding, afisning eller støvkontrol.

Teknologier til behandling af forurenet saltlage omfatter: membranfiltreringsprocesser, såsom omvendt osmose og fremadgående osmose ; ionbytterprocesser såsom elektrodialyse eller svag syrekationbytning ; eller fordampningsprocesser, såsom termiske saltlagekoncentratorer og krystallisatorer , der anvender mekanisk damprekompression og damp. Nye metoder til membranbrinekoncentration, der anvender osmotisk assisteret omvendt osmose og relaterede processer, begynder at vinde frem som en del af nul væskeudledningssystemer (ZLD).

Sammensætning og oprensning

Saltlage består af en koncentreret opløsning af Na ⁺ og Cl ⁻ ioner. Natriumchlorid i sig selv findes ikke i vand: det er fuldt ioniseret. Andre kationer fundet i forskellige saltvand inkluderer K ⁺ , Mg2 ⁺ , Ca2 ⁺ og Sr2 ⁺ . De tre sidstnævnte er problematiske, fordi de danner skæl, og de reagerer med sæber. Bortset fra klorid indeholder saltlage nogle gange Br ⁻ og I ⁻ og, mest problematisk, SO^2-4
_{_}. Oprensningstrin omfatter ofte tilsætning af calciumoxid for at udfælde fast magnesiumhydroxid sammen med gips (CaSO ₄ ), som kan fjernes ved filtrering. Yderligere oprensning opnås ved fraktioneret krystallisation . Det resulterende rensede salt kaldes fordampet salt eller vakuumsalt .

Se også

Saltvandsudvinding – Udvinding af materialer fra saltvand
Brinicle – dannelse af havis
Brine pools - Anoxiske lommer med høj saltholdighed på havbunden

Languages

In other projects