Янв 09

Регенерация воды в космическом полете

F. J. Hendel, J. Frank

ARS Journal, 1962, v. 32, N 12, pp. 1847–1859

В работе дан литературный обзор и рассмотрена возможность применения различных методов регенерации воды из отходов жизнедеятельности человека в космическом полете. Используя перегонку мочи при атмосферном давлении, был получен продукт с запахом аммиака и высоким pH. Необходимая для этого система имеет небольшой вес, однако потребляет значительное количество электроэнергии (540 вт для регенерации воды из мочи 3 человек). Для улучшения качества регенерированной воды моча обрабатывалась различными окислителями, а продукт перегонки активированным углем. При перегонке под вакуумом температура кипения уменьшается и получается более чистая вода. Дальнейшая обработка ее активированным углем доводит качество воды до питьевой. Описывается эксперимент, в котором испытуемые в течение 30 суток употребляли воду, регенерированную из мочи методом вакуумной перегонки. Для перегонки мочи в условиях пониженного барометрического давления (60 мм рт. ст.) при температуре 40–42° С с пропусканием паров воды и воздуха над платиновой сеткой, нагретой до 521–1097° С, требуется значительное количество энергии, чтобы нагреть пары до температуры пиролиза. В методе парокомпрессионной перегонки теплота конденсации паров используется для испарения, что значительно снижает энергопотребление. Разработан метод испарения в токе воздуха, преимущество которого состоит в возможности использования теплоты, выделяемой оборудованием кабины космического корабля. Недостатком мембранного метода, основанного на способности некоторых материалов (акриловые пластики, сополимеры поливинилового спирта и др.) пропускать воду и задерживать соли при сравнительно небольшом объеме необходимого оборудования, является значительное потребление электроэнергии, а именно, 290 вт в день для регенерации воды из отходов 3 человек. С помощью мембранного электродиализа можно удалить все ионы, содержащиеся в отходах. Однако мочевина электродиализом не удаляется. Ее расщепляют ферментом уреазой, а образовавшийся углекислый аммоний удаляется электродиализом. Для целей регенерации воды из отходов исследованы осмотические процессы: ультрафильтрация под повышенным давлением и без давления, термоосмос и осмоионный процесс. Установлено, что эти методы или непригодны для использования в космическом полете, или требуют дальнейших экспериментальных исследований. Предложены электролитические методы регенерации воды, недостатком которых является большое количество остаточных высоко концентрированных растворов. Метод при низких температурах сублимации (лиофилизации) основан на замораживании отдохов до состояния льда. Этот метод характеризуется большими радиационными поверхностями (0,72 м2) и объемами (0,22 м3) на человека в течение 12 ч работы сублимационной установки. Вода, полученная этим методом, обладает небольшим привкусом и запахом, но после обработки активированным углем становится пригодной для употребления. Метод вымораживания-кристаллизации использовать затруднительно, ввиду загрязнения льда маточным раствором. Метод регенерации, основанный на экстракции воды с помощью растворителей, отличается небольшим энергопотреблением, однако к недостаткам его следует отнести громоздкость оборудования, а также возможность загрязнения атмосферы кабины парами органических растворителей. Одним из недавно предложенных методов очистки воды является гидратация с помощью растворенных газов. Преимущества и недостатки этого метода такие же, как и метода экстракции. Для очистки мочи от растворенных солей можно использовать ионообменные свойства цеолитов. Предложен ряд методов утилизации отходов жизнедеятельности человека. Высказано предположение о возможности использования воды от топливных элементов, а также дана схема извлечения воды из минералов на лунной поверхности.

Ю. Синяк

Похожие статьи:

  1. Система водообеспечения Система водообеспечения – одно из наиболее узких мест в СЖО...
  2. Регенерация воды, используемой для гигиенических нужд Использованная для гигиенических нужд вода обычно менее загрязнена, чем моча....
  3. Переработка мочи В моче по весу содержится приблизительно 4,7% твердых веществ. В...

автор admin \\ теги: , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.