PERIODO: MARZO - GIUGNO 2018

Finalità del corso:
The course provides theoretical and practical aspects of seawater/brackish water desalination technologies. Fundamental thermodynamic and transport processes which govern the creation of fresh water from seawater and brackish ground water will be discussed. The technologies of existing and future desalination systems will be discussed, with a focus on membrane-based separation and thermal separation: technological, economic, and environmental factors which limit the performance or the affordability of these systems will be highlighted. Emerging materials and technologies for desalination will be considered. This course is organized within the framework of the CleanWaterCenter, the interdepartmental center of Politecnico di Torino devoted to research and innovation of water treatment technologies.

Il corso fornisce conoscenze teoricche e pratiche delle tecnologie di desalinizzazione di acqua. Verranno discussi i processi termodinamici e di trasporto che governano la creazione di acqua a partire da acqua ad alta salinità (acqua di mare e acqua salmastra). Saranno discusse le tecnologie di desalinizzazione esistenti e future, con particolare attenzione alla separazione a membrana e alla separazione termica: saranno evidenziati i fattori che limitano le prestazioni o la fattibilità di tali sistemi, sia a livello tecnologico che economico e ambientale. Saranno considerati materiali e tecnologie emergenti per la desalinizzazione. Questo corso è organizzato nell'ambito del CleanWaterCenter, il centro interdipartimentale del Politecnico di Torino dedicato alla ricerca e all'innovazione di tecnologie di trattamento delle acque.

Introduction
Characteristics of seawater and brackis water. Compositions, concentrations, and osmotic pressure.
Gibbs energy and chemical activity. Work of separation.
Reverse osmosis (RO). Introduction. Solution-diffusion model.
Cross-flow separators. Concentration polarization.
RO system engineering. Fouling.
Energy of separation in RO
Economics and environmental costs of RO.
Materials used in RO membranes
Emerging materials
Modeling transport through membranes
Forward Osmosis e Membrane Distillation
Visit of the CWC (Focus on membrane systems)
Electrodyalisis and Capacitive Deionization
Introduction to thermal desalination
Scale formation. Distillation. Least heat of distillation
Single effect distillation. Multi-effect distillation
Single-stage flash distillation. Multi-stage flash evaporation
Vapor compression distillation. Relative desalination costs. Freeze distillation
Solar energy. Solar collectors. Solar stills.
Solar desalination systems. CSP concentrator. Solar concentrator.
Visit of the CWC (Focus on solar systems)


Introduzione
Caratteristiche dell'acqua di mare e salmastra. Composizione, concentrazioni e pressione osmotica.
Energia di Gibbs e attività chimica. Lavoro di separazione.
Osmosi inversa (RO). Introduzione. Modello di soluzione/diffusione.
Separatori a flusso tangenziale. Polarizzazione di concentrazione.
Ingegneria del sistema RO. Sporcamento della membrana.
Energia di separazione in RO
Economia e costi ambientali della RO.
Materiali utilizzati nelle membrane RO
Materiali emergenti
Modellazione del trasporto attraverso la membrana
Forward Osmosis e Membrane Distillation
Visita del CWC (Sistemi a membrana)
Elettrodialisi e deionizzazione capacitiva
Introduzione alla desalinizzazione termica
Formazione di incrostazioni. Distillazione. Il calore minimo della distillazione
Distillazione a effetto semplice. Distillazione a multiplo effetto.
Distillazione a flash a singolo stadio. Evaporazione flash a più stadi.
Distillazione con compressione di vapore (termocompressione). Costi relativi della desalinizzazione. Distillazione per congelamento.
Energia solare. Collettori solari. Stagni solari.
Sistemi di desalinizzazione solare. Concentratore CSP. Concentratore solare.
Visita al CWC (Focus sui sistemi solari)