⑴ 利用U形管做渗透作用实验(U形管中间用半透膜隔开)时,当管的两侧液面不再变化时,U形管两侧溶液的浓度
半透膜是一种选择性透过膜,只允许小分子物质,比如盐离子,通过;大分子物质,比如蛋白、多糖,不能投过半透膜。U形管的液面高度差为这个高度产生的静水压等于两边溶液的水势差。
任何物质都具有能量,能量分为束缚能和自由能。束缚能是不能转化为用于作功的能量,而自由能是在温度一定的条件下可用于作功的能量,如分子的扩散、布朗运动等都是自由能作功的结果。一种物质每mol的自由能就是该物质的化学势,是可用来衡量物质反应或转移所用的能量。1mol水分子所含的化学势我们简称为水势。在一个体系中,如果单位体积内能够进行自由运动的水分子越多,这种水溶液的水势越高;单位体积内能进行自由运动的水分子数越少,该溶液的水势越低。因此,纯水的水势最高,其它所有水溶液的水势都低于它。同温度一样,水势的绝对值不易测得,在实际运用中,规定纯水的水势为零,其它溶液的水势都是跟它相比较得出的数值。水势的单位是由水势的化学势(N.m/mol)除以水的偏摩尔体积(m3/mol)所得的值,即成压力单位(N/m2)。溶液的水势与溶液中溶质分子数量和结构有关。同种溶液,溶质分子数量越多,溶液水势越低,如1mol/L的葡萄糖溶液水势比2mol/L葡萄糖溶液的水势低;不同溶质溶液的水势,水势除与溶质分子数量有关外,还与溶质分子的结构有关。例如同mol浓度的葡萄糖与蔗糖溶液相比较,由于蔗糖分子是由一分子的果糖和一分子的葡萄糖缩合而成,在分子内部一个分子的蔗糖比一分子的葡萄糖具有更多的亲水基团,因此,溶液具有更低的水势。
水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象,称为渗透作用。在渗透系统中,两边的水分子是可以自由通过的,水分向哪边移动,决定于半透膜两边溶液中能够自由运动的水分子数目多少,即水势的高低。在单位表面积上,纯水能进行自由运动的水分子数比蔗糖溶液的多,因此,在单位时间、单位面积上,水势高的部分通过半透膜进入水势低的部分的水分子数,显然比从水势低的部分通过半透膜进入水势高的部分的水分子数要多,一段时间后,水势低的液面就会明显的上升,上升的最后高度为这个高度产生的静水压等于两边溶液的水势差。液面不会无限制上升。
⑵ 水处理设备有哪些
水处理设备有:反渗透设备、纯水机设备、超滤设备、除铁除锰设备、EDI超纯水设备。
1、反渗透设备:也称为RO设备,它利用精细、颗粒活性碳、压缩活性碳三部分过滤器将纯净水和杂质、细菌、重金属隔离。
⑶ 渗透能半透膜
半透膜是一种特殊类型的薄膜,其结构具有选择性,仅允许特定的分子或离子通过。这种膜的常见例子包括自然界的细胞膜和膀胱膜,以及人工制造的胶棉薄膜等。半透膜在科学和生物领域有广泛应用,如在测定渗透压和分离溶胶时,其作用至关重要。
在渗透能发电中,高分子材料制成的半透膜具有特别的特性,它允许水分子自由渗透,但阻止溶质通过。通过精心设计的高压泵,可以将原水置于半透膜一侧,并施加高于渗透压的压力。这样,原水中的水分子就会穿过半透膜,进入另一侧,从而实现水的净化过程,而原水中的溶解物则被有效隔离。
生物体内的营养吸收也同样依赖于半透膜,例如在消化系统中,半透膜协助将营养物质从消化液中分离出来,供给细胞利用。总的来说,半透膜以其独特的选择性功能,在多个科学领域内扮演着关键角色,尤其是在处理和分离液体时展现出了显著的优势。
渗透能是一种可再生能源,产出的能量不仅可预测,而且产量稳定,有别于太阳能和风能。2009年11月24日,挪威第一台渗透能发电机正式亮相“投产”。在自然界中把渗透产生的能量聚集起来用于发电,在人类学科史上还是第一次。
⑷ 海水淡化去盐技术为何如此的难
首先,目前海水淡化技术已经比较成熟,主要分为膜法和热法两大类。通俗点说,膜法就是过滤,利用外界(装置中的高压泵)施加的高压,把海水中的淡水挤到反渗透膜的一侧,无机盐等组分留在膜的另一侧。而热法则是蒸馏,你就想象吧,类似于一口大锅蒸啊蒸,然后纯水变成水蒸气蒸出去了再冷凝得到淡水。当然实际中这个锅的设计要麻烦一点…
海水淡化在中东地区发展的非常成熟。以色列、沙特等地方的海水淡化厂多如牛毛,技术也很先进,无论是工程能力还是技术研发能力都值得我们学习,目前世界上总规模、单机规模最大的膜法、热法工程都在那边。膜法最大规模已经达到近64万吨/天…而且,淡化水是和其他水源一起混合,进入市政管网的。也就是说,辣么多居民,都在喝淡化水。
当然,日本、韩国、新加坡也都有一些很不错的公司。目前在我国,热法以低温多效为主,最大规模是天津北疆电厂搞的,20万吨/天,但目前没有开足马力;膜法就是反渗透了,最大规模是天津大港新泉(新加坡凯发搞的),10万吨/天,这个也没开足马力。其他的也还有,但总体来说这两个算是比较典型的大型淡化工程了,运营的也还都不错。
热法能耗主要是蒸汽和电力,其中蒸汽又很贵,一般来说,热法淡化都是和电厂共建的,因为电厂有很多废热可以利用,这样就降低了蒸汽的成本。膜法主要就是耗电了,毕竟需要高压泵呼呼呼不停转。
二者都需要大量设备投资。总的算下来,淡化水吨水成本4-6块钱吧。膜法装置占地小,好挪,操作也便利,所以现在市场中用的相对多一些。从技术上来说,海水淡化是很成熟的。当然国产化率目前还差点事儿。
单纯说点技术上的现有问题吧。
一是国产化率比较低。超滤膜做得还可以,但真用起来和国外的膜还是有点差距。至于能量回收和反渗透膜嘛,那基本就全得靠进口了。这个确实要努力。
典型海水淡化厂设计
两种最常用的淡化技术是逆渗透(全球淡化能力的47.2%)及多级闪蒸(全球淡化能力的36.5%)
我们大体认为容易的话,主要是因为蒸馏法,高中化学实验室常用之制备纯水的方法之一。看起来也没啥难度,但是其实不是,商用的话有点麻烦
逆渗透的水是目前水处理中最干净,水中除水分子外无任何矿物质或金属。导电性差。
以减压方式降低沸点,并产生蒸汽,再将蒸汽冷凝后即可制得淡水。由于此方法并没有使含盐水真正沸腾(仅是表面沸腾)与热传表面积接触,可以大幅改善因蒸馏产生的积垢问题
于 1950 年代即已有商业化规模
科技 难度其实不大,但是估计是效益不高,建立一个淡水加工基地,其实不是那么容易的
海水淡化去盐技术已经很稳定,【难】的是成本难以再降低。
目前技术主要分两类,薄膜逆渗与蒸馏法,其中又以薄膜逆渗技术成本效能更高。
世界各地缺水的地方,如中东多国一早已广泛采用海水去盐淡化来提供食用水,东南亚方面新加坡目前有两个海水淡化厂每天总共可处理约50万吨,今年底第三个海水淡化厂投产,加上裕廊岛第五个海水淡化厂,预计2020年每天可生产大约90万吨净水,约占新加坡一半淡水供应。而目标是在2060年时,新生水和淡化海水的产量占用水量的85%。
从以上可见海水去盐技术走向成熟,难度已攻克,现阶段是如何降低成本的问题。
水是生命之源,是生物体重要组成成分,是世界上最廉价的“药”。
水对人体有着重要的生理作用,以此补充适量水分对 健康 十分有利。人体对水的需求量因年龄、体重、气候及运动强度等因素而异。
总体来说:成年人一天需要补充1500~2800mL的水,以补充因排尿、呼吸、出汗等人体丢失的水分。
而这其中的很大一部分是通过直接饮用水获取的,还有一部分通过饮食、新陈代谢获取。除了人体所需,日常生活和生产作业也都离不开水。因此,水的质量在很大程度上影响着生活水平和工业生产。
可是,如此重要的水并不总是满足人类的需求。地球上淡水的分布与经济和人口的分布之间十分不均衡,其中, 贝加尔湖拥有地球地表淡水储量的20%;积雪覆盖,人迹罕至的南极拥有地球淡水储量的72% 。
种种原因之下,世界多个国家或地区处于严重的缺水状态之下,其中就包括我国和中东地区,以及非洲。
为了结束我国南北淡水分布不均,北方水资源短缺的状况,国家实施了“南水北调”这一浩大的工程。而对于中东那些缺水但不缺石油不缺钱的国家,有心而无力,只能变着法子的解决这一棘手的问题,比如从南北极海运冰川、海水淡化等。
耗资巨大的海水淡化,收效甚微早在400多年前,英国王室就曾悬赏征求经济有效的海水淡化方法。
在16世纪的欧洲,已经有人尝试着从海水中提取淡水,以满足长期海上航行对于淡水的需求。
但碍于科学技术的落后,那是的海水淡化只能满足少数人的日常所需,无法大型化、进行工业化生产。
直到上世纪五十年代开始,随着水资源危机的加剧,海水淡化得到快速、长足的发展,世界各国投入大量人力物力研究海水淡化技术,以求找到经济高效的工业化方法。
世界上第一座海水淡化工厂于1954年在美国德克萨斯州弗里波特建成并投入使用,并且目前仍然在为市民提供生活用水。
海水淡化技术发展至今,已有超过20余种方法,包括反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产等。
从大的分类来看,主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类,其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。
反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点,但海水预处理要求高;多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点,但能耗偏高。
原理不难省钱难海水淡化在很多人的观念看法中,很简单,的确,海水淡化的原理很简单,就是把海水中的盐分及其他各种影响直接饮用的物质借助物理或化学方法分离出去。
最简单直接的方法就是蒸馏,借助海水中不同物质的挥发性不同,将水分蒸发出来,然后再冷凝,得到纯净水。这个方法从可行性角度考虑,可以;但如果从经济性角度考虑,能耗偏高。
因此,具有投资少、能耗低等优点的反渗透膜法在这个以经济利益为本的 社会 成为发展的主要方向,它的能耗仅为蒸馏法的1/40。
反渗透法利用到氢键理论、优先吸附-毛细孔流等理论,涉及到分析化学、材料化学、流体力学等多个学科。由于需要在高压中进行,对于半透膜材料的要求很高。
其中预处理系统视原水的水质情况和出水要求可采取粗滤、活性炭吸附、精滤等。为了保护反渗透膜、延长其使用寿命,精滤这一步骤必不可少。
另外,复合膜对水中的游离氯非常敏感,而海水中又含有大量的氯,因而预处理系统中通常都配备活性炭吸附。
科技 让生活更美好与直接从地表或者地下获取淡水相比,海水淡化的成本较高、前期投入大,成本回收周期长,但随着技术的革新及生产方式的转变,目前淡化海水的成本已降到4-5元/吨,经济可行性已经大大提升,使得“水比石油贵”这一尴尬现象在中东少数地区已经不复存在。
其中,不缺石油、天然气的中东土豪沙特阿拉伯不但财大气粗,在海水淡化上可谓是下足了老本,其拥有全球24%的海水淡化能力。此外, 位于阿联酋的杰贝勒阿里海水淡化厂第二期是全球最大的海水淡化厂,每年可产生3亿立方米淡水。
考虑到未来技术进步带来的成本下降,以及经济、 社会 快速发展带来的对淡水需求量的日益增长等因素,淡化海水会进入更多平常百姓的家庭之中。同时,未来海水淡化产业有望出现爆式增长,前景广阔。
海水淡化去盐技术并不难,而是成本太高!
如上图所示,海水淡化的原理主要要经过水泵抽海水、叠片过滤器过滤、多介质过滤器过滤、精密过滤器过滤、反渗透过滤器等过滤以后,就可以变成淡水了!据阿联酋等国的经验,这样海水淡化一吨的费用大约需要4—6元人民币!虽然看起来,这个价格和北京居民阶梯水价的最低档的5元一吨差不多!但是这是海水淡化厂的成本价!根据自来水成本价仅为出厂价一半来看,这样海水净化成的淡水其销售价格应该在8元至12元,基本要比现有水价翻倍!
其次,自来水都是在当地建有处理厂,因而其运输成本并不高。而按中国的地理特征,东部沿海地区其实缺水的并不多,而西部很多区域却非常缺水。但是如果要建设输水工程,成本就很高了,不仅其输水线路需要高额投资(参考南水北调工程2000亿以上的预算)。同时由上图可以看出,中国沿海地区都是平原,海拔较低,但是西部地区都是高原,这样还必须利用水泵来把水抽到西部,这个成本就会大幅度上升!估计这样的淡化水的成本预计至少在20元/吨,甚至更多!
总之,海水淡化技术已经很成熟,但是淡化过程需要较高成本。而鉴于中国的地形特点,运输成本就可以说是奇高。因此海水淡化不能成为我们淡水的主要来源!
随着技术的不断进化相信海水淡化将变得越来越简单而且更加高效、实用。
虽然海水中含有多种矿物,但却很难将其中一种分离出来。不过现在,来自澳大利亚和美国的一组科学家们研发出了一种全新的海水淡化技术,它不仅能让通过该种技术出来的海水能够饮用而且还能收集到可用于电池生产的锂离子。
而这一技术的关键就是金属有机框架(MOFs),其拥有任何已知材料的最大内表面积。从理论上来讲,这样一种材料光一克展开后能够覆盖一个足球场,同时其复杂内部结构能使MOFs是捕捉、储存和释放分子的完美对象。最近的研究发现,这种材料能让MOFs在碳排放海绵、高精度化学传感器和城市水过滤器找到运用。
眼下最常用的水过滤技术则是反渗透膜,其原理相当简单:膜的孔隙能让水分子通过但对于大部分污染物则不行。然而这一技术的一大问题就在于其需要相对较高的压力将水压过去才行。
但MOF膜却拥有更强的选择性和高效性。来自莫纳什大学、CSIRO和奥斯汀德州大学的科研人员就研发出了这样一种膜。这一设计灵感来自于生物细胞膜的“离子选择性”,它能让特定的离子通过。除此之外,这种过滤膜还不需要像反渗透膜那样需要强大的外力。
除了干净的饮用水之外,MOF膜还能收集到锂离子。由于全球电子和电池对锂的需求量非常高,而海水中富含有大量的锂离子,所以MOF膜的诞生是一个好消息。
此外,这种技术还将能应用到工业废水的过滤。
这项研究发表在《Science Advances》杂志上。
理论上,海水把盐和淡水分离的技术确实非常简单,比如沿海晒盐场以及海水蒸馏技术都只是简单的物理技术,但海水淡化的难点并不是分离技术,而是分离加收集所投入的成本与回报不成正比。 我们先以海水晒盐来举例,基本上全世界海水晒盐的方法,都是将大片海水引入盐田,直接经过太阳高温直射,海水蒸发以后,留下的结晶体便是盐分,再经过相关的净化技术,得到的就是白花花的食盐。在这过程中,因为海水在蒸发时,盐分子体积更大不会随着水分子同时蒸发,所以只要有足够的温度,盐分和水分就可以进行分离,温度是唯一的要求。 从晒盐技术上来看,似乎将盐和水分离并没有什么难题,但晒盐的过程当中是太阳直射,收集的是盐而不是淡水,两者有天壤之别。如果在晒盐场上方放一块玻璃,也可以得到凝结的淡水水珠,但是数量十分有限,根本缓解不了地球淡水的需求,而且人类使用淡水的总量也远远高于盐,这就需要供海水蒸发的温度更高,范围更大,人类发明的设备就运营而生了,但有设备就要有成本。 一般沿海区域,建几座小型的海水淡化厂,也基本能满足周边生活、生产的需求,而全世界90%以上的地区都缺水,尤其是内陆缺水更甚。本身海水淡化设备投入的成本就很大,如果再加上海水运往内陆,这其中的运输成本更高,说白了就是水资源与地球其他资源互换的条件下,对其他资源的损失太过巨大,损失与收获不成正比,在更加经济的设备发明之前,海水淡化始终不会成为淡水重要来源。 欢迎关注“地理有意思”留言一起探讨。
我们公司在北非做过一个大型的海水淡化厂项目,设计和反渗透膜都是新加坡人做的,我公司做施工。
海水淡化技术现在已经很成熟,主要包括反渗透膜法和热蒸发法两种。
由于海水中的很多无机盐无法通过化学反应沉淀下来,人类在解剖动物内脏时,发现一些动物的肠胃上有一层膜,这层膜能阻止无机盐进入体内,进一步研究后发现,这种膜的过滤机制主要在于渗透压,即淡水能通过这层膜进入渗透压低的一边,含盐量高的海水却不能,为此,人类又开始研究了这种膜的化学结构与成分,目前已经得到了逐步破解,然后就生产了这种膜,用于海水淡化,但由于至今没有完全破解这种膜的化学结构和成分,所以,还无法达到动物膜的效果,再者,对于这种膜的再生,仍处于起步阶段,因为无法再生,在使用一段时间后,由于膜被一些无机盐和杂质堵塞,只能更换,并且,膜在使用过程中,由于逐步被堵塞,产水量也是逐渐下降的。由此导致海水淡化成本居高不下,不过相信人类最终能彻底攻破难关,使海水淡化技术能变得常用。
热蒸发法技术很简单,就是加热让淡水从海水中蒸发出来,然后收集起来,这个工艺要消耗大量的能量,所以成本比膜技术要高,一般小型的海水淡化厂采用。
中国也在研究反渗透技术,并且在天津、山东等地建得有厂,南海的一些岛屿上,安装有一些海水淡化设备,满足驻军人员的生活所需。
可以预见到的是,如果海水淡化技术被完全攻破,中国可能可以从渤海湾调水去内蒙和西北,改善那里的生态环境,这种方案比从青藏高原引水好多了,对环境的影响也小,而且不会引起印度、孟加拉国等邻国的争议。
海水淡化也称海水化淡、海水脱盐,指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序,从海水中取得淡水的过程即被称为海水淡化。海水淡化是实现水资源利用的开源增量技术,可以增加淡水总量,且不受时空和气候影响,水质好、价格渐趋合理,可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法,目前应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场,逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的方法。
世界上淡水资源不足,已成为人们日益关切的问题。有人预言,19世纪争煤,20世纪争油,21世纪可能争水。
作为水资源的开源增量技术,海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。到2006年,世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术,全球海水淡化日产量约3775万吨,其中80%用于饮用水,解决了1亿多人的供水问题。
“向海洋要淡水”已经形成了方兴未艾的产业。截至2006年底,中国日淡化海水能力接近15万吨,比上一年翻一番。中国在反渗透法、蒸馏法等主流海水淡化关键技术方面均取得重大突破,完成了自主知识产权的3000立方米/日低温多效海水淡化工程,以及5000立方米/日反渗透海水淡化工程;海水直流冷却技术已进入万立方米/小时级产业化示范阶段。中国海水淡化成本逐步下降,已接近5元/立方米。
中国海水淡化虽基本具备了产业化发展条件,但研究水平及创新能力、装备的开发制造能力、系统设计和集成等方面与国外仍有较大的差距。当务之急是尽快形成中国海水淡化设备市场的完整产业链条。围绕制约海水淡化成本降低的关键问题,发展膜与膜材料、关键装备等核心技术,研发具有自主知识产权的海水淡化新技术、新工艺、新装备和新产品,提高关键材料和关键设备的国产化率,增强自主建设大型海水淡化工程的能力。
未来20年内国际海水淡化市场有近700亿美元的商机,中国应占有充分份额。根据全国海水利用专项规划,到2010年,中国海水淡化规模达到每日80万至100万吨,2020年中国海水淡化能力达到每日250万至300万吨,尤其是国家积极支持海水淡化产业,自2008年1月1日起,企业的海水淡化工程所得免征所得税。中国海水淡化产业发展前景广阔。
海水淡化难,难的是规模化,也就是大规模的进行海水淡化用于人类生活及生产。海水中不仅仅是盐(氯化钠)还有其他卤族元素和金属离子比如镁盐、钙盐等,小规模蒸发冷凝就可以获得淡水,大规模则要考虑析出物的后期处理。当然还有效率,成本等。
⑸ 家庭直饮水方案
直饮机对办公室用水的解决方案
目前绝大多数办公室的喝水方式都是采用喝桶装水的方式,喝桶装水价格较贵,而且在卫生方面常常有负面的报道,从而使人们对喝桶装水多了一份担优。而采用反渗透直饮水机的方式就可以解决以上的问题。一方面,纯水机的原理与制取桶装水的机器以及在小区里安放的投币式桶装水机的原理都是一样的,关键部位都是采用RO反渗透膜,就算会产生废水造成一定的水费增加,但相对直饮水还是便宜不少。而最重要的是,经过机器制出来的水现制现喝,更新鲜,让人喝了更放心。
随着经济的高速发展和人民生活水平的不断提高,环境污染日益引起人们的重视。水源污染及城市供水管道的二次污染导致居民饮用水质量难以保障。采用反渗透先进工艺的直饮水系统,以及配套的环保健康的饮用水管道,可以为居民提供安全放心的优质生饮水。与酒店相比,办公楼的饮水量相对比较小,而且基本上只局限在上班时间。因此,凯优建议办公楼采用终端的直饮水设备,即每层安装合适的商用RO机,安装和维护都十分方便,充分保证饮用水的质量。
办公场所直饮水选型参数:一般以每人每天4L的饮水量来计算。
办公室直饮水 方案一:采用反渗透纯水机
反渗透,英文为Reverse Osmosis,是60年代发展起来的一项新的薄膜分离技术。反渗透纯水机主要是利用半透膜(R.O膜)以水压(或泵浦加压)使水由较高浓度的一方渗透到较低浓度的一方,反渗透膜可以将重金属、农药、细菌、病毒、杂质等彻底分离。整个工作原理均采用物理法,不添加任何杀菌剂和化学物质,所以不会发生化学变相。并且反渗透膜并不分离溶解氧,所以通过此法生产得出的纯水是活水,喝起来清甜可口。
办公室直饮水 方案二:采用直饮机方案
如果在办公室原先没有饮水机的情况下,这时如果只是配备一台纯水机再去配一台饮水机的方式,就有些不太适宜了。这时如果选用一台一体式的直饮水机就更适合办公地点使用了。一体式直饮机即有饮水机的外观,又有纯水机制取纯水的功能,两者完美的结合在一起,即美观,又实用。
办公室直饮水方案三:采用中央净水器
如果您的办公室即没有旧的饮水机,而且喝水的人还不少,多余的空间也足够的话。这时您如果选用中央净水器再配备管线饮水机就比较适合了。采用中央净水器可以保证水质,因为中央净水器能高效去除余氯、重金属离子、抑菌阻垢,同时还能改善口感,除色除味等功能,水中的杂质基本上没有了,后面再配备一台管线饮水机,就能够即保证饮水安全,又保证有足够的水可供人们饮用。
艾博特环保科技是中国净水行业最具影响力的企业之一,本公司致力于“艾波特(aibote)”品牌家用和商用管线机、家用管线机、净水机、净水器、纯水机、家用纯水机、商用纯水机、反渗透纯水机、直饮机、直饮水机、家用软水机、净水设备、海水淡化设备其他大型水处理设备等产品和解决方案的研制及运营推广,以及与行业内优秀品牌企业OEM/ODM联合生产、委托加工。多年的创新发展,凭借在产品、市场和管理等方面的优势,艾波特品牌生产的净水生活家电逐步在行业内树立起领先优势。
⑹ 海水淡化的主要方法及能耗
其实具体的太长了,不好粘贴,所以我只粘了概况,具体资料下面有链接,自己点过去看
地球表面2/3的面积被水覆盖,但水储量的97%为海水和苦咸水,这些水是很丰富的。但是,要利用海水必须经过淡化。目前,全世界有一百二十多个国家和地区采用海水或苦咸水淡化技术取得淡水。据统计,海水淡化系统与生产量以每年10%以上的速度在增加。亚洲国家如日本、新加坡、韩国、印尼与中国等也都积极发展或应用海水淡化做为替代水源,以增加自主水源的数量。海水淡化的技术主要有蒸馏、冻结、反渗透、离子迁移、化学法等办法。海水淡化虽然耗电耗能,成本很高,但是意义重大。有人估计,海水淡化可能是21世纪诞生出的一种新型的生产淡水的未来水产业。就目前经济技术水平而言,海水淡化的成本还是比较高的。
第一个海水淡化工厂于1954 年建于美国,现在仍在得克萨斯的弗里波特(Freep-ort)运转着。佛罗里达州的基韦斯特(Key West)市的海水淡化工厂是世界上最大的一个,它供应着城市用水。
表面看海水淡化很简单,只要将咸水中的盐与淡水分开即可。最简单的方法,一个是蒸馏法,将水蒸发而盐留下,再将水蒸气冷凝为液态淡水。这个过程与海水逐渐变咸的过程是类似的,只不过人类要攫取的是淡水。另一个海水淡化的方法是冷冻法,冷冻海水,使之结冰,在液态淡水变成固态的冰的同时,盐被分离了出去。两种方法都有难以克服的弊病。蒸馏法会消耗大量的能源,并在仪器里产生大量的锅垢,相反得到的淡水却并不多。这是一种很不划算的方式。冷冻法同样要消耗许多能源,得到的淡水却味道不佳,难以使用。
1953年,一种新的海水淡化方式问世了,这就是反渗透法。这种方法利用半透膜来达到将淡水与盐分离的目的。在通常情况下,半透膜允许溶液中的溶剂通过,而不允许溶质透过。由于海水含盐高,如果用半透膜将海水与淡水隔开,淡水会通过半透膜扩散到海水的一侧,从而使海水一侧的液面升高,直到一定的高度产生压力,使淡水不再扩散过来。这个过程是渗透。如果反其道而行之,要得到淡水,只要对半透膜中的海水施以压力,就会使海水中的淡水渗透到半透膜外,而盐却被膜阻挡在海水中。这就是反渗透法。反渗透法最大的优点就是节能,生产同等质量的淡水,它的能源消耗仅为蒸馏法的1/40。因此,从1974年以来,世界上的发达国家不约而同地将海水淡化的研究方向转向了反渗透法。
在新兴的反渗透法研究方兴未艾的时候,古老的蒸馏法也改弦易辙,重新焕发了青春。常识告诉我们,水在常温常压下要加热到100℃才沸腾,产生大量的水蒸气。传统的蒸馏法只考虑了通过升高温度获得水蒸气的方式,耗能甚巨。而新的方法是将气压降下来,把经过适当加温的海水,送入人造的真空蒸馏室中,海水中的淡水会在瞬间急速蒸发,全部变成水蒸气。许多这样的真空蒸馏室连接起来,就组成了大型的海水淡化工厂。如果海水淡化工厂与热电厂建在一起,利用热电厂的余热给海水加温,成本就更低了。
现在世界上的大型海水淡化工厂,大多采用新的蒸馏法。在西亚盛产石油的国度,往往土地“富得流油”,却打不出一口淡水井。水比油贵的现实,使海水淡化工厂如雨后春笋般出现在西亚的海岸线上。1983年,西亚第一大国沙特阿拉伯在吉达港修建了日产淡水30万吨的海水淡化厂;在另一个西亚国家科威特,现在每天可以生产淡水100万吨。波斯湾沿岸地区,有的国家的淡化海水已经占到了本国淡水使用量的80%—90%。
⑺ 蔗糖分子为什么不能穿过半透膜 溶液
用质量和百分比相同的葡萄糖溶液甲和蔗糖溶液乙,用半投膜隔开,下列哪项表示方法能版反映水权分子的移动状况…………………( )
A.乙→甲 B.甲→乙>乙→甲 C.甲→乙 D.乙→甲>甲→乙
首先,不管浓度怎样,水都是可以自由通过半透膜的,先排除A和C。葡萄糖分子可以通过半透膜,而蔗糖分子由于是大分子物质则不能通过半透膜,也就是说甲溶液中的葡萄糖可以进入乙中,而乙中的蔗糖不能进入甲中。那么不久,在总浓度上甲中溶液的浓度就会比乙中溶液的浓度低。这时就会发生渗透作用,在总体上低浓度的溶液(甲溶液)中的中的水会进入高浓度的溶液(乙溶液)中,即甲→乙>乙→甲,选B。
⑻ 蛋白质分离方法有哪些,它们的特点各是什么
1.根据分子大小不同进行分离纯化 蛋白质是一种大分子物质,并且不同蛋白质的分子大小不同,因此可以利用一些较简单的方法使蛋白 质和小分子物质分开,并使蛋白质混合物也得到分离.根据蛋白质分子大小不同进行分离的方法主要有透析、超滤、离心和凝胶过滤等.透析和超滤是分离蛋白质时常用的方法.透析是将待分离的混合物放入半透膜制成的透析袋中,再浸入透析液进行分离.超滤是利用离心力或压力强行使水和其它小分子通过半透膜,而蛋白质被截留在半透膜上的过程.这两种方法都可以将蛋白质大分子与以无机盐为主的小分子分开.它们经常和盐析、盐溶方法联合使用,在进行盐析或盐溶后可以利用这两种方法除去引入的无机盐.由于超滤过程中,滤膜表面容易被吸附的蛋白质堵塞,以致超滤速度减慢,截流物质的分子量也越来越小.所以在使用超滤方法时要选择合适的滤膜,也可以选择切向流过滤得到更理想的效果 离心也是经常和其它方法联合使用的一种分离蛋白质的方法.当蛋白质和杂质的溶解度不同时可以利用离心的方法将它们分开.例如,在从大米渣中提取蛋白质的实验中,加入纤维素酶和α-淀粉酶进行预处理后,再用离心的方法将有用物质与分解掉的杂质进行初步分离[3].使蛋白质在具有密度梯度的介质中离心的方法称为密度梯度(区带)离心.常用的密度梯度有蔗糖梯度、聚蔗糖梯度和其它合成材料的密度梯度.可以根据所需密度和渗透压的范围选择合适的密度梯度.密度梯度离心曾用于纯化苏云金芽孢杆菌伴孢晶体蛋白,得到的产品纯度高但产量偏低.蒋辰等[6]通过比较不同密度梯度介质的分离效果,利用溴化钠密度梯度得到了高纯度的苏云金芽孢杆菌伴孢晶体蛋白.凝胶过滤也称凝胶渗透层析,是根据蛋白质分子大小不同分离蛋白质最有效的方法之一.凝胶过滤的原理是当不同蛋白质流经凝胶层析柱时,比凝胶珠孔径大的分子不能进入珠内网状结构,而被排阻在凝胶珠之外,随着溶剂在凝胶珠之间的空隙向下运动并最先流出柱外;反之,比凝胶珠孔径小的分子后流出柱外.目前常用的凝胶有交联葡聚糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶和琼脂糖凝胶等.在甘露糖蛋白提纯的过程中使用凝胶过滤方法可以得到很好的效果,纯度鉴定证明产品为分子量约为32 kDa、成分是多糖∶蛋白质(88∶12)、多糖为甘露糖的单一均匀糖蛋白[1].凝胶过滤在抗凝血蛋白的提取过程中也被用来除去大多数杂蛋白及小分子的杂质[7]. 2.根据溶解度不同进行分离纯化 影响蛋白质溶解度的外部条件有很多,比如溶液的pH值、离子强度、介电常数和温度等.但在同一条件下,不同的蛋白质因其分子结构的不同而有不同的溶解度,根据蛋白质分子结构的特点,适当地改变外部条件,就可以选择性地控制蛋白质混合物中某一成分的溶解度,达到分离纯化蛋白质的目的.常用的方法有等电点沉淀和pH值调节、蛋白质的盐溶和盐析、有机溶剂法、双水相萃取法、反胶团萃取法等. 等电点沉淀和pH值调节是最常用的方法.每种蛋白质都有自己的等电点,而且在等电点时溶解度最 低;相反,有些蛋白质在一定pH值时很容易溶解.因而可以通过调节溶液的pH值来分离纯化蛋白质.王洪新等[8]研究茶叶蛋白质提取过程发现,pH值为时茶叶蛋白提取效果最好,提取率达到36·8%,初步纯化得率为91·0%.李殿宝[9]在从葵花脱脂粕中提取蛋白质时将蛋白溶液的pH值调到3~4,使目标蛋白于等电点沉淀出来.等电点沉淀法还应用于葡萄籽中蛋白质的提取.李凤英等[10]测得葡萄籽蛋白质的等电点为3·8.他们利用碱溶法提取葡萄籽蛋白质,得到了最佳的提取工艺为:以1×10-5mol·L-1的NaOH溶液,按1∶5的料液比,在40℃搅拌40 min,葡萄籽蛋白质提取率达73·78%.另外还可以利用碱法提取大米蛋白,其持水性、吸油性和起泡性等均优于酶法提取[11].利用酸法提取得到的鲢鱼鱼肉蛋白质无腥味、色泽洁白,蛋白质产率高达90%[12]. 蛋白质的盐溶和盐析是中性盐显著影响球状蛋白质溶解度的现象,其中,增加蛋白质溶解度的现象称盐溶,反之为盐析.应当指出,同样浓度的二价离子中性盐,如MgCl2、(NH4)2SO4对蛋白质溶解度影响的效果,要比一价离子中性盐如NaCl、NH4Cl大得多.在葡萄籽蛋白提取工艺中除了可以利用碱溶法还可以利用盐溶法来提取蛋白质,其最佳提取工艺是:以10%NaCl溶液,按1∶25的料液比,在30℃搅拌提取30min,蛋白质提取率为57·25%[10].盐析是提取血液中免疫球蛋白的常用方法,如多聚磷酸钠絮凝法、硫酸铵盐析法,其中硫酸铵盐析法广泛应用于生产.由于硫酸铵在水中呈酸性,为防止其对蛋白质的破坏,应用氨水调pH值至中性.为防止不同分子之间产生共沉淀现象,蛋白质样品的含量一般控制在0·2% ~2·0%.利用盐溶和盐析对蛋白质进行提纯后,通常要使用透析或者凝胶过滤的方法除去中性盐[13]. 有机溶剂提取法的原理是:与水互溶的有机溶剂(如甲醇、乙醇)能使一些蛋白质在水中的溶解度显著降低;而且在一定温度、pH值和离子强度下,引起蛋白质沉淀的有机溶剂的浓度不同,因此,控制有机溶剂的浓度可以分离纯化蛋白质.例如,在冰浴中磁力搅拌下,在4℃预冷的培养液中缓慢加入乙醇(-25℃),可以使冰核蛋白析出,从而纯化冰核蛋白[14].由于在室温下,有机溶剂不仅能引起蛋白质的沉淀,而且伴随着变性.因此,通常要将有机溶剂冷却,然后在不断搅拌下加入有机溶剂防止局部浓度过高,蛋白质变性问题就可以很大程度上得到解决.对于一些和脂质结合比较牢固或分子中极性侧链较多、不溶于水的蛋白质,可以用乙醇、丙酮和丁醇等有机溶剂提取,它们有一定的亲水性和较强的亲脂性,是理想的提取液.冷乙醇分离法提取免疫球蛋白最早由Cohn于1949年提出,用于制备丙种球蛋白.冷乙醇法也是目前WHO规程和中国生物制品规程推荐的方法,不仅分辨率高、提纯效果好、可同时分离多种血浆成分,而且有抑菌、清除和灭病毒的作用[15]. 萃取是分离和提纯有机化合物常用的一种方法,而双水相萃取和反胶团萃取可以用来分离蛋白质.双水相萃取技术(Aqueous two phase extraction,ATPE)是指亲水性聚合物水溶液在一定条件下形成双水相,由于被分离物在两相中分配的不同,便可实现分离,被广泛用于生物化学、细胞生物学和生物化工等领域的产品分离和提取.此方法可以在室温环境下进行,双水相中的聚合物还可以提高蛋白质的稳定性,收率较高.对于细胞内的蛋白质,需要先对细胞进行有效破碎.目的蛋白常分布在上相并得到浓缩,细胞碎片等固体物分布在下相中.采用双水相系统浓缩目的蛋白,受聚合物分子量及浓度、溶液pH值、离子强度、盐类型及浓度的影响[16]. 反胶团萃取法是利用反胶团将蛋白质包裹其中而达到提取蛋白质的目的.反胶团是当表面活性剂 在非极性有机溶剂溶解时自发聚集而形成的一种纳米尺寸的聚集体.这种方法的优点是萃取过程中蛋 白质因位于反胶团的内部而受到反胶团的保护.程世贤等[17]就利用反胶团萃取法提取了大豆中的蛋白质. 3.根据电荷不同进行分离纯化 根据蛋白质的电荷即酸碱性质不同分离蛋白质的方法有电泳和离子交换层析两类. 在外电场的作用下,带电颗粒(如不处于等电点状态的蛋白质分子)将向着与其电性相反的电极移动,这 种现象称为电泳.聚丙烯酰胺电泳是一种以聚丙烯酰胺为介质的区带电泳,常用于分离蛋白质.它的优点是设备简单、操作方便、样品用量少.等电聚焦是一种高分辨率的蛋白质分离技术,也可以用于蛋白质的等电点测定.利用等电聚焦技术分离蛋白质混合物是在具有pH梯度的介质中进行的.在外电场作用下各种蛋白质将移向并聚焦在等于其等电点的pH值梯度处形成一个窄条带.孙臣忠等[18]研究了聚丙烯酰胺电泳、等电聚焦电泳和等速提纯电泳在分离纯化蛋白质中的应用.结果发现,聚丙烯酰胺电泳的条带分辨率低,加样量不高;等电聚焦电泳分辨率最高,可以分离同种蛋白的亚成分,加样量最小;等速提纯电泳区带分辨率较高,可将样品分成单一成分,加样量最大. 离子交换层析(Ion exchange chromatography,IEC)是以离子交换剂为固定相,依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法.离子交换层析中,基质由带有电荷的树脂或纤维素组成.带有正电荷的为阴离子交换树脂;反之为阳离子交换树脂.离子交换层析同样可以用于蛋白质的分离纯化.当蛋白质处于不同的pH值条件下,其带电状况也不同.阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质,被留在层析柱上,通过提高洗脱液中的盐浓度,将吸附在层析柱上的蛋白质洗脱下来,其中结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来.反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质,结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来.李全宏等[19]将离子交换层析应用于浓缩苹果汁中蛋白质的提纯.另外,离子交换层析还用于抗凝血蛋白的提取[7]. 4. 利用对配体的特异亲和力进行分离纯化 亲和层析是利用蛋白质分子对其配体分子特有的识别能力(即生物学亲和力)建立起来的一种有效的纯化方法.它通常只需一步处理即可将目的蛋白质从复杂的混合物中分离出来,并且纯度相当高.应用亲和层析须了解纯化物质的结构和生物学特性,以便设计出最好的分离条件.近年来,亲和层析技术被广泛应用于靶标蛋白尤其是疫苗的分离纯化,特别是在融合蛋白的分离纯化上,亲和层析更是起到了举足轻重的作用,因为融合蛋白具有特异性结合能力[20].亲和层析在基因工程亚单位疫苗的分离纯化中应用也相当广泛[21].范继业等[22]利用壳聚糖亲和层析提取的抑肽酶比活达到71 428 BAEE·mg-1,纯化回收率达到62·5%.该方法成本较低,吸附剂价格低廉、机械强度高、抗污染能力较强、非特异性吸附较小、可反复使用、适用性广,产品质量稳定.
⑼ 半透膜是什么东西一两句话简单说清楚
我想你问的是光学器件半透膜吧?
光学中半透膜指的是当光线入射到这种膜的表面时,光强约有百分之50被反射,百分之50被投射。所以叫半透膜。