① 海水淡化得方法、原理、常用得选择是什么拜托各位了 3Q
海水淡化方法 现代意义上的海水淡化则是在第二次世界大战以后才发展起来的。战后由于国际资本大力开发中东地区石油,使这一地区经济迅速发展,人口快速增加,这个原本干旱的地区对淡水资源的需求与日俱增。而中东地区独特的地理位置和气候条件,加之其丰富的能源资源,又使得海水淡化成为该地区解决淡水资源短缺问题的现实选择,并对海水淡化装置提出了大型化的要求。 在这样的背景下,20世纪60年代初,多级闪蒸海水淡化技术应运而生,现代海水淡化产业也由此步入了快速发展的时代。 海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区,但并不局限于该地区。由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域,因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。最新资料表明,到2003年止,世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂,其生产能力达到日产淡水3600万吨。目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区,淡化水大约养活世界5%的人口。海水淡化,事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题,普遍采用的一种战略选择,其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。 冷冻法 冷冻法,即冷冻海水使之结冰,在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端,其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢,而所得到的淡水却并不多;而冷冻法同样要消耗许多能源,但得到的淡水味道却不佳,难以使用。真空冷冻海水淡化法工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸汽冷凝等步骤,海水淡化水产品可达到国家饮用水标准,是一种较理想的海水淡化法。 冷冻海水淡化法原理 海水三相点是使海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若压力或温度偏离该三相点,平衡被破坏,三相会自动趋于一相或两相。真空冷冻法海水淡化正是利用海水的三相点原理,以水自身为制冷剂,使海水同时蒸发与结冰,冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。与蒸馏法、膜海水淡化法相比,冷冻海水淡化法能耗低,腐蚀、结垢轻,预处理简单,设备投资小,并可处理高含盐量的海水,是一种较理想的海水淡化法。 海水淡化法工艺之温度和压力 它们是影响海水蒸发与结冰速率的主要因素。 海水淡化法工艺之冰—盐水是一固液系统 普通的分离方法均可使冰—盐水得到分离,但分离方法不同,得到的冰晶含盐量也不同。实验结果表明减压过滤方法得到的冰晶含盐量比常压过滤方法得到的冰晶含盐量低得多。 海水淡化法工艺之蒸汽冷凝 在蒸发结晶器内,除海水析出冰晶以外,还将产生大量的蒸汽,这些蒸汽必须及时移走,才能使海水不断蒸发与结冰。 编辑本段反渗透法 通常又称超过滤法,是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的。在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面逐渐升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透。此时,海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸馏法的1/40。因此,从1974年起,美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。 反渗透海水淡化技术发展很快,工程造价和运行成本持续降低,主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力,提高反渗透系统回收率,廉价高效预处理技术,增强系统抗污染能力等。 编辑本段太阳能法 人类早期利用太阳能进行海水淡化,主要是利用太阳能进行蒸馏,所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器,人们对它的应用有了近150年的历史。由于它结构简单、取材方便,至今仍被广泛采用。目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比,太阳能具有安全、环保等优点,将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。太阳能蒸馏法就是采用简单的太阳能蒸馏器。该蒸馏器由一个水槽组成,水槽内有一个黑色多孔的毡心浮洞,槽顶上盖有一块透明、边缘封闭的玻璃覆盖层。太阳光穿过透明的覆盖层投射到黑色绝热的槽底,转换为热能。因此,塑料芯中的水面温度总是高于透明覆盖层底的温度,水从毡芯蒸发,蒸汽扩散到覆盖层上冷却为液体,排入不透明的蒸馏槽中. 2010年6月,杭州水处理技术研究开发中心在舟山市岱山县大鱼山岛建成一套5m/d光伏太阳能海水淡化示范工程。重点解决示范工程选址、太阳能采光、海水取水、设备布置、防风设计以及安装调试等问题。 示范工程光伏太阳能系统由太阳能电池组、太阳能充放电控制器、直流/交流逆变器、蓄电池(组)及配电系统组成,其发电总功率5.4kW;反渗透系统产水流量0.8~1.2m/d,主要由海水取水装置、水力循环澄清池、多介质过滤器、保安过滤器、反渗透膜处理系统、能量回收装置、多级离心泵以及加药装置等组成。 考虑到大鱼山岛无常规电网的特点,光伏太阳能海水淡化装置采用光伏太阳能与柴油机互补供电,丰雨期可以使用光伏太阳能的电能通过逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流,供给当地负荷供电;干旱季节可使用本地柴油机发电供给海水淡化设备,增加淡水供水量。 编辑本段低温多效 低温多效蒸馏淡化技术的概念低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术,其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来,用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝,后面一效的蒸发温度均低于前面一效,从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。 多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发,前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源,并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素,近年发展迅速,装置的规模日益扩大,成本日益降低,主要发展趋势为提高装置单机造水能力,采用廉价材料降低工程造价,提高操作温度,提高传热效率等。一种低温多效蒸馏法海水淡化设备,包括供汽系统、布水系统、蒸发器、淡水箱及浓水箱,供汽系统的生蒸汽入口置于中间效蒸发器上。工作方法为:(1)布水系统对海水进行喷淋;(2)输入生蒸汽到中间效蒸发器的蒸发管内部;(3)蒸汽在蒸发管内冷凝传出热量,蒸发管外吸收热量产生蒸发;(4)新蒸汽输送至其两侧的蒸发管内.管外吸收热量、产生蒸发;(6)各效蒸发器重复蒸发和冷凝过程;(7)蒸馏水进入淡水箱;(8)浓盐水进入浓水箱。 编辑本段多级闪蒸 所谓闪蒸,是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下,部分海水急骤蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水,依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发,将蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大,技术最成熟,运行安全性高弹性大,主要与火电站联合建设,适合于大型和超大型淡化装置,主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠,主要发展趋势为提高装置单机造水能力,降低单位电力消耗,提高传热效率等。 编辑本段电渗析法 该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列,组成多个相互独立的隔室海水被淡化,而相邻隔室海水浓缩,淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水,也可以作为水质处理的手段,为污水再利用作出贡献。此外,这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。 编辑本段压汽蒸馏 压汽蒸馏海水淡化技术,是海水预热后,进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出,如此实现热能的循环利用。 编辑本段露点蒸发法 露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿的原理,同时回收冷凝去湿的热量,传热效率受混合气侧的传热控制。露点蒸发淡化技术是以空气为载体,通过用海水或苦咸水对其增湿和去湿来制得淡水,并通过热传递将去湿过程与增湿过程耦合,使冷凝潜热直接传递到蒸发室,为蒸发盐水提供汽化潜热,以提高过程的热效率。建立了有效传热面积分别为9.6 m~2和2.75 m~2的两台增湿/去湿耦合的露点蒸发淡化设备。建立了相应的实验装置和计算机数据采集系统。分别成功地完成了露点蒸发淡化基本流程与参数相关性实验以及强化传热/传质淡化实验。 编辑本段水电联产 水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本,水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力,从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。国外大部分海水淡化厂都是和发电厂建在一起的,这是当前大型海水淡化工程的主要建设模式。 编辑本段热膜联产 热膜联产主要是采用热法和膜法海水淡化相联合的方式(即MED-RO或MSF-RO方式),满足不同用水需求,降低海水淡化成本。目前,世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂,日产海水淡化水量为45.4万立方米,其中,MSF日产水28.4万立方米,RO日产水17万立方米。其优点是:投资成本低,可共用海水取水口。RO和MED/MSF装置淡化产品水可以按一定比例混合满足各种各样的需求。 此外,以上方法的其他组合也日益受到重视。在实际选用中,究竟哪种方法最好,也不是绝对的,要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件而定。 实际上,一个大型的海水淡化项目往往是一个非常复杂的系统工程。就主要工艺过程来说,包括海水预处理、淡化(脱盐)、淡化水后处理等。其中预处理是指在海水进入起淡化功能的装置之前对其所作的必要处理,如杀除海生物,降低浊度、除掉悬浮物(对反渗透法),或脱气(对蒸馏法),添加必要的药剂等;脱盐则是通过上列的某一种方法除掉海水中的盐分,是整个淡化系统的核心部分,这一过程除要求高效脱盐外,往往需要解决设备的防腐与防垢问题,有些工艺中还要求有相应的能量回收措施;后处理则是对不同淡化方法的产品水针对不同的用户要求所进行的水质调控和贮运等处理。海水淡化过程无论采用哪种淡化方法,都存在着能量的优化利用与回收,设备防垢和防腐,以及浓盐水的正确排放等问题。 海水淡化技术的发展与工业应用,已有半个世纪的历史,在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术。专家普遍认为,今后三、四十年在工业应用上,仍将是这三项技术“唱主角”,但反渗透的比重将越来越大。从地区上来讲,中东海湾国家仍将以多级闪蒸为首选,因为它具有大型化和超大型化(单台设备产水量目前已高达日产淡水4~5万吨)、适应于污染重的海湾水以及预处理费用低的优势;然而在中东以外地区将以反渗透或膜法为首选,因为膜法的能耗和成本都具有优势,以北美地区为例,近期的发展已经表明,在淡化和水处理方面都将以膜法为主。
② 海水淡化的淡化发展
海水淡化的工艺方法主要还是热法和膜法两种,其中热法的发展趋势是发展低温多效海水淡化装置。膜法则是发展反渗透膜海水淡化淡化装置,近年来正渗透法也引起了广泛兴趣。无论是热法还是膜法都朝着大型化、高效率、低成本的方向发展。在膜法海水淡化方面,随着大型化和超大型化海水淡化工程的实施,与之相应的取水、预处理、膜与膜组件、膜系统布局、能量回收等方面也将开展新的研究。在低温多效蒸馏海水淡化方面,规模大型化、提高系统造水比、提高系统的浓缩倍数则是今后的努力方向。
③ 证明从海水中通过淡化得到的水为淡水的方法是 有关的化学方程式是
取该溶液于试管中先加入硝酸银,加入稀硝酸若没有沉淀生成则没有盐,(因为有很多沉淀都不溶于水,但溶于酸,而氯化银和硫酸钡沉淀却不溶于硝酸,因此加稀硝酸是为了区别氯化银、硫酸钡沉淀和其它白色沉淀)。
海水中除了H2O以外还含有MgCl2、NaCl、NaNO3等物质。所以要证明蒸馏得到的水为淡水(H2O),需加入能检验氯离子(Cl-)的物质,于是想到了加入硝酸银(AgNO3)试剂。如果还是海水的话就会有白色沉淀生成,如果变成了淡水则没有白色沉淀。
(3)反渗透海水淡化技术的主要发展趋势扩展阅读:
海水淡化法工艺之蒸汽冷凝 在蒸发结晶器内,除海水析出冰晶以外,还将产生大量的蒸汽,这些蒸汽必须及时移走,才能使海水不断蒸发与结冰。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸馏法的1/40。
反渗透海水淡化技术发展很快,工程造价和运行成本持续降低,主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力,提高反渗透系统回收率,廉价高效预处理技术,增强系统抗污染能力等。
④ 淡化海沙的方法 化学
1、蒸馏法
淡化法是影响海水蒸发与结冰速率的主要因素。
海水淡化法工艺之冰—盐水是一固液系统 普通的分离方法均可使冰—盐水得到分离,但分离方法不同,得到的冰晶含盐量也不同。实验结果表明减压过滤方法得到的冰晶含盐量比常压过滤方法得到的冰晶含盐量低得多。
海水淡化法工艺之蒸汽冷凝 在蒸发结晶器内,除海水析出冰晶以外,还将产生大量的蒸汽,这些蒸汽必须及时移走,才能使海水不断蒸发与结冰。
2、反渗透法
通常又称超过滤法,是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。 该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的。
在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面逐渐升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透。此时,海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。
如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸馏法的1/40。因此,从1974年起,美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。
反渗透海水淡化技术发展很快,工程造价和运行成本持续降低,主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力,提高反渗透系统回收率,廉价高效预处理技术,增强系统抗污染能力等。
(4)反渗透海水淡化技术的主要发展趋势扩展阅读:
对于海水淡化,能耗是直接决定其成本高低的关键。40多年来,随着技术的提高,海水淡化的能耗指标降低了90%左右(从26.4kW·h/m3降到2.9kW·h/m3),成本随之大为降低。
目前我国海水淡化的成本已经降至4-7元/立方米,苦咸水淡化的成本则降至2-4元/立方米,如天津大港电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右,河北省沧州市的苦咸水淡化成本为2.5元/立方米左右。
如果进一步综合利用,把淡化后的浓盐水用来制盐和提取化学物质等,则其淡化成本还可以大大降低。至于某些生产性的工艺用水,如电厂锅炉用水,由于对水质要求较高,需由自来水进行再处理,此时其综合成本将大大高于海水淡化的一次性处理成本。
可见,如果抛开政府补贴等政策性因素而单从经济技术方面分析,海水淡化尤其是苦咸水淡化的单位成本实际上是很有竞争力的。
参考资料来源:网络-海水淡化
⑤ 淡化海水的方法有哪些
世界上淡水资源不足,已成为人们日益关切的问题。淡水在地球上本来就十分有限,它只占地球总水量的不到3%,而且,其中约2/3囤积在高山和极地的厚厚冰雪中,近1/3深埋在地层里,而真正能被我们利用的淡水,只占地球总水量的0.26%左右。就是这占有极小份额的淡水资源,今天还正面临着来自人类的严重污染。除了节约和保护现有的淡水资源以外,人们自然想到怎样开辟新的更充足的水源,而占地球总水量达97%的海水当然成为首选的目标。海水又咸又苦,既不能喝,也不能用。
如果用海水灌溉农作物,会使它们迅速死亡;如果用海水烧锅炉,就会使锅炉壁结成锅垢而影响传热,甚至引起爆炸……因此,若想利用海水,就必须将海水进行淡化处理。
当前人们已掌握了几种海水淡化方法。
一种是蒸溜法。即把海水加热,变成蒸汽,然后使蒸汽冷却变成淡水。一次蒸馏不行,还可以蒸馏多次。蒸馏法的缺点是要消耗较多的能量。如果利用工业余热,特别是核电厂的高温余热来加热海水,就可以节省燃料,降低淡化的成本。
再一种是电渗析法。它依靠两种薄膜——阳离子膜和阴离子膜,经过通电把海水里的盐类分解成为阳离子和阴离子,并且分别通过薄膜迁移到另一边,剩下的便是不含盐的淡水。虽然电渗析法耗能相对较少,但是不能除去海水中不带电荷的杂质。
第三种是反渗透法。利用一种薄薄的具有多孔结构的反渗透膜作为核心部件,在加压条件下,薄膜只让水通过,而把盐类物质拒绝于薄膜外,这样淡水和盐类就分开了。反渗透法不仅分离效率高,能量消耗少,而且设备简单,所以备受人们的欢迎,成为当今世界各国最广泛使用的海水淡化技术。据统计,1994年,世界上用此法日产淡水120万吨。我国也在舟山地区建造了用此法日产500吨淡水的示范工程。
除了以上3种海水淡化的方法外,人们还在探索其他效率更高、成本更低的海水淡化技术。
⑥ 国内外海水淡化进展,请简明扼要一些。
外
(一)海水淡化已成为解决全球水资源短缺的重要途径。
尤其在中东地区和一些岛屿地区,淡化水在当地经济和社会发展中发挥了重要作用。以色列70%的饮用水源来自于海水淡化水,2005年日产海水淡化水量达73.8万立方米;阿联酋饮用水主要依赖海水淡化水,2003年日产海水淡化水量达546.6万立方米;意大利西西里岛500万居民,2005年日产海水淡化水量为13.5 万立方米,约占全部可饮用水源的15%-20%。
目前全球海水淡化的市场年成交额已达到数十亿美元。著名的海水淡化公司有:法国Sidem公司、英国Weir热能公司、韩国斗山重工公司、以色列IDE公司、意大利Fisia公司等。截止到2003年12月,全球已有130多个国家应用海水淡化技术,海水淡化日产水量约3775万立方米。其中,80%用于饮用水,解决了1亿多人的供水问题,即世界上1/50的人口靠海水淡化提供饮用水。
(二)海水淡化技术日趋成熟,淡化规模不断扩大,成本不断降低。
多级闪蒸(MSF)、低温多效(MED)和反渗透(RO)是当今海水淡化三大主流技术。多级闪蒸技术成熟、运行可靠。主要发展趋势为提高装置单机造水能力,降低单位电力消耗,提高传热效率等。低温多效蒸馏技术由于节能的因素,近年发展迅速,装置的规模日益扩大,成本日益降低。主要发展趋势为提高装置单机造水能力,采用廉价材料降低工程造价,提高操作温度,提高传热效率等。反渗透海水淡化技术发展很快,工程造价和运行成本持续降低。主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力,提高反渗透系统回收率,廉价高效预处理技术,增强系统抗污染能力等。
内
早在400多年以前就有人提出海水淡化的问题,进入20世纪后,海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展,70年代以来,更多的沿海国家由于水资源匮乏而加快了海水淡化的产业化。目前,无论是中东的产油国还是西方的发达国家都建有相当规模的海水淡化厂。沙特、以色列等中东国家70%的淡水资源来自于海水淡化,美国、日本、西班牙等发达国家为了保护本国的淡水资源也竞相发展海水淡化产业。截至1997年底,全世界单台产量在100吨/日以上的海水淡化设备,日产水量就已达2300万吨,且一直以10%-30%的速度增长,由此带动了淡化水产品提供、设备制造、工程安装、技术服务等整体海水淡化市场的巨大需求。目前世界上每年海水淡化市场的成交额已达数百亿美元。在我国,海水淡化年产量也已超过了千万吨。
中国是继美、法、日、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一,继西沙群岛日产200吨电渗析海水淡化装置成功运行后,又先后在舟山建成了日产500吨反渗透海水淡化站,在大连长海建成日产1000吨海水淡化站。日前,我国最大的日产18000吨苦咸水淡化工程在河北沧州建成投产。
改革开放后,中国的经济高速发展,淡水需求量急速增加,加上北方多年干旱,国家对海水淡化产业化已非常重视,国家、集团公司、个体投资者都看好这一行业,海水淡化产业化将很快被插上腾飞的翅膀。
⑦ 目前海水淡化普遍采用的方法是什么
现代意义上的海水淡化则是在第二次世界大战以后才发展起来的.战后由于国际资本大力开发中东地区石油,使这一地区经济迅速发展,人口快速增加,这个原本干旱的地区对淡水资源的需求与日俱增.而中东地区独特的地理位置和气候条件,加之其丰富的能源资源,又使得海水淡化成为该地区解决淡水资源短缺问题的现实选择,并对海水淡化装置提出了大型化的要求.
在这样的背景下,20世纪60年代初,多级闪蒸海水淡化技术应运而生.
现代海水淡化产业也由此步入了快速发展的时代.
海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区,但并不局限于该地区.由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域,因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用.最新资料表明,到2003年止,世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂,其生产能力达到日产淡水3600万吨.目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区,淡化水大约养活世界5%的人口.海水淡化,事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题,普遍采用的一种战略选择,其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同.
蒸馏法
蒸馏法虽然是一种古老的方法,但由于技术不断地改进与发展,该法至今仍占统治地位.蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程,其原旦如同海水受热蒸发形成云,云在一定条件下遇冷形成雨,而雨是不带的咸味的.根据设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等.
冷冻法
冷冻法,即冷冻海水使之结冰,在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去.冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端,其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢,而所得到的淡水却并不多;而冷冻法同样要消耗许多能源,但得到的淡水味道却不佳,难以使用.
反渗透法
通常又称超过滤法,是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法.该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的.在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面逐升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透.此时,海水一侧高出的水柱静压称为渗透压.如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中.反渗透法的最大优点是节能.它的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸馏法的1/40.因此,从1974年起,美日等发达国家先后把发展重转向反渗透法.
反渗透海水淡化技术发展很快,工程造价和运行成本持续降低,主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力,提高反渗透系统回收率,廉价高效预处理技术,增强系统抗污染能力等.
太阳能法
人类早期利用太阳能进行海水淡化,主要是利用太阳能进行蒸馏,所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器.馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器,人们对它的应用有了近150年的历史.由于它结构简单、取材方便,至今仍被广泛采用.目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上.与传统动力源和热源相比,太阳能具有安全、环保等优点,将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术.太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视.
低温多效
多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发,前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源,并冷凝成为淡水.其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一.低温多效蒸馏技术由于节能的因素,近年发展迅速,装置的规模日益扩大,成本日益降低,主要发展趋势为提高装置单机造水能力,采用廉价材料降低工程造价,提高操作温度,提高传热效率等.
多级闪蒸
所谓闪蒸,是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下,部分海水急骤蒸发的现象.多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水,依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发,将蒸汽冷凝而得到淡水.目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大,技术最成熟,运行安全性高弹性大,主要与火电站联合建设,适合于大型和超大型淡化装置,主要在海湾国家采用.多级闪蒸技术成熟、运行可靠,主要发展趋势为提高装置单机造水能力,降低单位电力消耗,提高传热效率等.
电渗析法该法的技术关键是新型离子交换膜的研制.离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜).电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列,组成多个相互独立的隔室海水被淡化,而相邻隔室海水浓缩,淡水与浓缩水得以分离.电渗析法不仅可以淡化海水,也可以作为水质处理的手段,为污水再利用作出贡献.此外,这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯.
压汽蒸馏
压汽蒸馏海水淡化技术,是海水预热后,进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发.所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧.蒸汽冷凝后作为产品水引出,如此实现热能的循环利用.
流通电容吸附法
露点蒸发法
露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法.它基于载气增湿和去湿的原理,同时回收冷凝去湿的热量,传热效率受混合气侧的传热控制.
水电联产
水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供.由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本,水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力,从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本.国外大部分海水淡化厂都是和发电厂建在一起的,这是当前大型海水淡化工程的主要建设模式.
热膜联产
热膜联产主要是采用热法和膜法海水淡化相联合的方式(即MED-RO或MSF-RO方式),满足不同用水需求,降低海水淡化成本.目前,世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂,日产海水淡化水量为45.4万立方米,其中,MSF日产水28.4万立方米,RO日产水17万立方米.其优点是:投资成本低,可共用海水取水口.RO和MED/MSF装置淡化产品水可以按一定比例混合满足各种各样的需求.
此外,以上方法的其他组合也日益受到重视.在实际选用中,究竟哪种方法最好,也不是绝对的,要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件而定.
实际上,一个大型的海水淡化项目往往是一个非常复杂的系统工程.就主要工艺过程来说,包括海水预处理、淡化(脱盐)、淡化水后处理等.其中预处理是指在海水进入起淡化功能的装置之前对其所作的必要处理,如杀除海生物,降低浊度、除掉悬浮物(对反渗透法),或脱气(对蒸馏法),添加必要的药剂等;脱盐则是通过上列的某一种方法除掉海水中的盐分,是整个淡化系统的核心部分,这一过程除要求高效脱盐外,往往需要解决设备的防腐与防垢问题,有些工艺中还要求有相应的能量回收措施;后处理则是对不同淡化方法的产品水针对不同的用户要求所进行的水质调控和贮运等处理.海水淡化过程无论采用哪种淡化方法,都存在着能量的优化利用与回收,设备防垢和防腐,以及浓盐水的正确排放等问题.
海水淡化技术的发展与工业应用,已有半个世纪的历史,在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术.专家普遍认为,今后三、四十年在工业应用上,仍将是这三项技术“唱主角”,但反渗透的比重将越来越大.从地区上来讲,中东海湾国家仍将以多级闪蒸为首选,因为它具有大型化和超大型化(单台设备产水量目前已高达日产淡水4~5万吨)、适应于污染重的海湾水以及预处理费用低的优势;然而在中东以外地区将以反渗透或膜法为首选,因为膜法的能耗和成本都具有优势,以北美地区为例,近期的发展已经表明,在淡化和水处理方面都将以膜法为主
⑧ 海水通过怎样的加工变成淡水的呢
一直以来,将海水进行淡水化处理采用的都是先加热海水,使其蒸发,再将蒸汽冷却后收集起来就成为淡水。这样的处理方法费时较长,且需要很大的场地。目前,已经广泛普及的则是一种被称为逆渗透法的处理方法,它既节省能源,而且无需很大的场地,因而备受注目。什么是逆渗透?为海水淡水化装置制造核心部件逆渗透膜的东丽株式会社的专家告诉我们说:“用可以透过水而盐分却无法透过的薄膜(称为半渗透膜)将两种浓度不同的溶液隔开时,浓度低的溶液中的水分会向浓度高的溶液移动,这种现象称为渗透。而当浓度高的溶液受到比两种溶液间的压力差更大的压力时,就会反之出现浓度高的溶液中的水分向浓度低的溶液移动的现象,这就是逆渗透。”利用这种逆渗透原理,就可以将海水转化为淡水,其脱盐率可达99. 6%。不仅如此,海水中凡大于10埃(1埃==亿分之一厘米)的不纯物质或溶解物都无法渗透,从而保证了淡水的安全性。目前,日本已经采用这种技术,在远离冲绳岛385 公里的南大东岛进行海水淡水化,每天可淡化海水600 吨,供应岛上1 300多居民饮用及使用。而在用水严重不足的冲绳县,也于1997年建成了一座大型的海水淡化设施,据称每天可淡化海水40 000吨,可供10万人使用。海水淡水化虽然可以部分解决用水不足的问题,但是其成本也不容忽视。据介绍,一般日本家庭使用的自 来水每吨约150日元,而经过海水淡水化装置进入水管的水,每吨约300日元,高出一倍。但是考虑到长期断水限水的不便,大概还算便宜的吧。
⑨ 反渗透膜的发展趋势怎么样
反渗透膜用处非常广泛,很多行业都离不开它。最开始反渗透膜用处比较单一,但是随着时间的发展,反渗透膜有更广阔的发展空间。
反渗透膜是以脱盐为目的开发的,对膜的要求也只是为分离无机盐和水,随着反渗透膜用途的扩大,目前已达到根据用途对膜的构造进行设计的阶段。目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜的动向非常活跃,其发展趋势概括如下:
在脱盐领域中,对于海水淡化由高压(5-7 MPa)向超高压(8-8.5 MPa)。对于咸水淡化将向脱盐(地下水、江河水)、废水处理(工业废水、城市污水)和超纯水(电子工业用水、医疗用水)等三方面发展。对处理压强将由中压(3-4 MPa)向低压(1-2 MPa)甚至超低压(1 MPa以下)。同时在有用物质浓缩回收领域会有更大的发展。
目前,在海水淡化方面,利用复合膜成功的达到了高脱盐率。在咸水淡化方面,目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜,并保持脱盐率不变(或提高),可以说是时代的潮流。
反渗透膜工程应用的另一个发展方向是反渗透膜膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI等组器的有机地组合应用,充分发挥各种膜分离技术的特性,形成一个完整的系统工程,达到浓缩、分离、提纯的目的。
鉴于RO技术的最近进展,在不久的将来,该领域中可望有如下的发展:
一,将开发去除小的氯化物有机分子的聚合物膜。
二, 将开发分离烃混合物的无机RO膜。
三,以动力膜为基础,将开发出无机和有机混合材料膜。
四,采用更先进的物理方法获悉膜的结构及膜中的液体的结构。
五,以控制聚合物体球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度来控制膜的孔尺寸。
六,聚合物球粒的概念也将被用于复合膜的设计。
七,在膜孔尺寸和聚合物-溶液相互作用基础上,将发展更精确的传递理论。
八,由控制膜孔尺寸和膜溶质相互作用,将开发能将混合溶质分级的膜。
九, 膜污染将被膜的设计及膜组件的设计所控制。
十,RO和其它分离过程的混合分离系统将日益增长的渗入化学工业和有关工业,越来越多的将化学和生物反应与膜分离技术相结合。