海水淡化原理及方法综述
海水淡化技术综述
海水淡化综述1. 前言水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉，是人类宝贵的、不可替代的自然资源。
随着社会经济的高度发展和人口的急剧增加，淡水资源危机已经成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题。
中国是世界上严重缺水的国家之一，华北、东北、西北地区连年干旱缺水；南方地区水体污染严重，使水源性缺水成为经济和社会发展的突出问题，特别是经济发达的地区也存在着严重的淡水危机，主要沿海大中城市不同程度的缺乏水资源，许多地区由于严重的地下水超采，已造成地下水位大幅沉降、地面下沉、海水倒灌，严重的影响着这些地区的人民生活和经济发展。
沿海地区有丰富的海水资源，用海水淡化技术向大海要淡水，是增加淡水资源，满足沿海城镇对淡水的需求是十分必要的，从技术、经济的角度讲，也是十分可行的。
2. 海水淡化技术概况海水淡化就是将海水中的盐和水分离的过程，是通过物理、化学或物理化学方法实理的。
海水淡化方法有数十种，但目前投入商业应用的主要有多级闪蒸（MSF），多效蒸发或多效蒸馏（ME或MED）、压汽蒸馏（MVC）、反渗透（SWRO）等，前三种属于蒸馏法，第四种属于膜法。
多级闪蒸（MSF）：经过加热的海水，依次在多个压力逐级降低的闪蒸室进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。
目前多级闪蒸法技术最成熟，运行安全性高，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。
MSF总是与火力电站联合建设与运行，以汽轮机低压抽汽做为热源。
目前日产6万吨的单机已投入商业运转，日产9万吨的单机正进行设计。
这都是世界上最大规模的海水淡化装置。
多效蒸发（MED）：加热后的海水经多个蒸发器串联运行的蒸发过程。
也主要与火电站联运，但规模一般在日产1万吨以下。
操作温度一般较高，顶温100～120℃，欧洲和亚洲一些火力电厂都有使用；另一类是低温多效蒸馏（LT-MED），顶温70℃左右。
后者较前者较具竞争力，是蒸馏法中最节能的方法之一。
对于供汽温度为80℃上下的低温核供热条件，采用低温多效蒸馏也是有利的。
(初四化学)海水淡化的方法①蒸馏法原理 ②结晶法原理 ③膜法原理
(初四化学)海水淡化的方法①蒸馏法原理②结晶法原理③膜法
原理
①蒸馏法原理：
蒸馏是一种以温度差使水分子运动，使海水淡化的有效方法。
它通过使水在蒸发和凝
结中运行，从而将海水的水分子以低浓度的分子形式分离出来。
蒸馏的过程大致如下：首先，将热海水通过非常精密的管道或特殊容器装置，加热至蒸发温度，使海水的蒸汽状态，而溶质则由水分子在热量的作用下，被蒸发出去。
然后，将蒸汽加在冷凝器上，使其在低
温情况下冷凝，使其从蒸汽变成液态形式，从而实现淡化。
②结晶法原理：
结晶法是一种将海水淡化的有效方法，它是通过采用晶化水分子的方式，将海水中的
盐分子聚集成团体，再被遗弃在淡水下面，实现淡化的原理。
晶化水分子的过程是通过使
海水中的水分子经过加热处理，降低温度的方式，从而使晶体水簇的形成产生变化，使晶
体水簇的总体吸收和分散，降低海水中的盐分子，从而完成海水淡化。
③膜法原理：
膜法是一种以浓缩膜为媒介，使海水淡化的有效方法。
它采用逆渗透膜作为媒介，将
海水加压，排除其中的水分子，从而达到淡化的目的。
膜技术的工作原理是：把原始的海
水放入膜系统中处理，在这个系统中，有大量的多重层薄膜堆叠，将海水加压均匀过滤。
每层薄膜只拦截和选择由小分子（如水分子）构成的海水，而大离子（如盐分子）被层层
过滤，分离出来，从而把海水变得更淡，从而达到淡化的效果。
可持续发展之海水淡化技术
可持续发展之海水淡化技术海水淡化技术是一项可持续发展的技术，它可以帮助解决全球淡水资源短缺的问题。
在全球范围内，许多地区都存在淡水资源不足的问题，海水淡化技术可以通过将海水转化为淡水来解决这些问题。
本文将从海水淡化技术的原理、技术应用和发展前景三个方面来探讨这项技术的可持续性发展。
一、海水淡化技术的原理海水淡化技术主要包括蒸汽压缩法、多效蒸馏法和逆渗透法等。
其中，逆渗透法是目前应用最广的一种海水淡化技术。
逆渗透法利用半透膜对海水进行过滤和分离，将纯净水从盐水中分离出来。
半透膜是一种具有选择性透过性的膜，可以让水分子通过而阻碍盐分子的通过，从而实现对海水的淡化。
逆渗透技术的原理并不复杂，但是其制造成本较高，需要大量的电力和设备支持。
因此，逆渗透技术的应用范围受到较大限制。
但是，随着技术的不断发展和成本的不断降低，逆渗透技术逐渐得到了广泛应用。
二、海水淡化技术的技术应用海水淡化技术在世界各地的应用呈现出多样化趋势，其中以中东地区最为典型。
中东地区的气候干燥，海水淡化技术成为了当地解决水资源缺乏问题的主要手段。
例如，沙特阿拉伯、阿联酋等国家已经建立了大规模的海水淡化厂和配套设施，每年可以处理数以百万吨计的海水，供给当地居民饮用和农业用水。
除了中东地区外，其他一些缺乏淡水资源的区域也在使用海水淡化技术。
例如，日本、新加坡等亚洲地区的一些岛屿，也都将海水淡化技术作为主要手段来解决当地的淡水短缺问题。
在国内，中国自上世纪90年代起就开始了海水淡化技术的相关研究和应用。
目前，海南、辽宁、广东等地都建有海水淡化厂，并且在未来还将继续扩大海水淡化技术的应用范围。
三、海水淡化技术的发展前景海水淡化技术的发展前景非常广阔。
全球范围内，淡水日益短缺，海水淡化技术可以帮助解决这一问题，为人类提供更多的淡水资源。
同时，随着技术的不断升级和成本的不断降低，海水淡化技术的应用范围将越来越广泛，未来十年将会呈现出快速增长的趋势。
海水淡化方法及原理
海水淡化方法及原理
海水淡化是指从海水中提取出大量的淡水，以满足人类对淡水的需求。
海水淡化的方法目前包括离子交换、压滤、热蒸发、多孔介质膜等，各有不同的原理和特点。
(1) 离子交换法：原理是用离子交换柱来交换海水中的钠离子和氯离子，同时使用某种离子交换树脂作为吸附剂，通过对离子的吸附和再生，从海水中去除钠离子和氯离子，形成淡水。
(2) 压滤法：原理是使用海水的高压力将海水压入滤膜系统中，渗透出淡水。
在渗透过程中，滤膜可以有效地阻止溶质的过滤，形成淡水。
(3) 热蒸发法：原理是通过将海水煮沸，将淡化水以气体的形式从溶液中煮出。
这种方法又称为热力学蒸发法。
(4)多孔介质膜法：原理是通过将多孔介质膜放置在海水中，利用膜的选择性透过性区分淡水盐度，使淡水分子通过膜表面，海水盐度分子不能透过膜表面，从而获得淡水。
海水淡化的方法和原理
海水淡化的方法主要有以下几种：1. 蒸馏法：利用热能将海水加热，使其蒸发成为水蒸气，再通过冷凝将水蒸气转化为淡水。
这是一种传统的淡化技术，但是能耗较高。
2. 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，薄膜只能让水通过，把盐类物质拒绝于薄膜外，这样淡水和盐类就分开了。
3. 电解法：通过电化学原理，将海水分解成氢氧离子，然后利用离子交换膜将离子分离，从而得到淡水。
4. 太阳能蒸馏法：利用太阳能将海水蒸发，通过加热和冷却系统收集蒸发后的水蒸气，得到淡水。
5. 冷凝法：通过利用海水中的热能，将大气中的水蒸气凝结成水滴，再收集凝结后的水滴得到淡水。
6. 电渗析法：利用电场作用，将海水中的离子和水分开。
这种方法需要消耗电能，但可以处理含盐量较高的海水。
7. 反渗透+蒸馏组合法：这是一种组合技术，将反渗透和蒸馏两种技术结合起来，以提高海水淡化的效率和降低能耗。
8. 膜蒸馏法：利用热能将海水加热，使其蒸发成为水蒸气，再通过膜蒸馏技术将水蒸气转化为淡水。
膜蒸馏技术能够有效地去除海水中的盐分和其他有害物质。
9. 压汽蒸馏法：利用压缩机将海水加压，使其蒸发成为水蒸气，再通过冷凝将水蒸气转化为淡水。
这种方法能耗较低，但需要处理压缩过程中产生的热量。
10. 核能淡化法：利用核能将海水加热，使其蒸发成为水蒸气，再通过冷凝将水蒸气转化为淡水。
这种方法能够为大规模的淡化工厂提供足够的能源，但需要处理核废料和安全问题。
以上是几种常见的海水淡化方法和原理，每种方法都有其优缺点，需要根据实际需求和应用场景选择合适的技术。
随着科技的不断进步，未来还可能出现更多新型的海水淡化技术。
海水淡化科普知识
海水淡化科普知识
海水淡化是指将海水中的盐分、矿物质等物质去除，以获取淡水的过程。
海水淡化的方法主要有以下几种：
1. 蒸发法：将海水加热蒸发，水蒸气冷凝成淡水。
这种方法简单易行，但能源消耗较大。
2. 冰晶分离法：利用水的结冰和融化的特性，通过控制结冰点和融化点不同的溶液，将海水冷却至结冰点时，盐分会在晶体中凝结，从而分离出淡水。
3. 逆渗透法：通过高压将海水通过半透膜，使溶于海水中的盐分、矿物质等离子被滞留在膜的一侧，而淡水则通过膜的另一侧被收集起来。
这种方法效率高，成本相对较低，广泛应用于海水淡化厂。
海水淡化在以下领域具有重要的应用价值：
1. 淡水资源供应：海水中的水资源巨大，通过海水淡化可以获得大量的淡水，用于满足沿海地区和岛屿的用水需求。
2. 农业灌溉：干旱地区通过海水淡化技术可以获得足够的淡水用于农田灌溉，提高农作物产量。
3. 工业用水：很多工业生产过程需要大量的水资源，海水淡化可以提供稳定供应的淡水，满足工业用水需求。
4. 矿产资源开采：一些海底矿产资源开采需要用到淡水，海水淡化技术可以解决这一需求。
海水淡化技术的发展和应用在解决水资源短缺、缓解干旱和提高水资源利用率等方面具有重要意义，但也面临着能源消耗高、设备成本高等问题，未来需要继续研发和改进，以提高效率、降低成本。
海水淡化技术及发展状况简析
一、海水淡化简介1、海水淡化的定义海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。
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。
从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。
2、海水淡化的主要用途海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。
海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。
3、海水淡化综合简介海水淡化是人类追求了几百年的梦想。
早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。
从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展,在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。
现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。
一座现代化的大型海水淡化厂，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。
淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。
某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模，目前淡化水已经完全可用于农田灌溉。
4、海水淡化历史地球表面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。
第一个海水淡化工厂于1954 年建于美国，现在仍在德克萨斯州的弗里波特（Freeport）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。
海水淡化装备的工作原理及发展趋势
海水淡化装备的工作原理及发展趋势海水淡化是指将海水中的盐分和杂质去除，以获得适用于农业灌溉、饮用水供应和工业用水等需要淡水的环境。
海水淡化装备是实现海水淡化过程的关键技术装备，其工作原理和发展趋势对于海水淡化产业的进一步发展至关重要。
海水淡化装备的工作原理主要有蒸发和膜分离两大类。
蒸发方法中最常用的是多效蒸发蒸馏和闪蒸蒸馏。
多效蒸发蒸馏通过多段蒸发器的连续使用，将海水中的水分逐步蒸发，从而分离出淡水。
而闪蒸蒸馏则是通过在低压下快速蒸发海水，再将蒸发出的淡水与海水进行分离。
膜分离方法主要有逆渗透和电渗析。
逆渗透通过高压将海水逼过半透膜，而仅水分子能穿过膜，从而分离出淡水。
电渗析则是利用电场将离子从海水中分离出来，从而获得淡水。
海水淡化装备的发展趋势主要体现在以下几个方面。
首先，提高装备的能效是海水淡化装备发展的重要方向。
目前，海水淡化过程中能源消耗较大，对环境造成不小的负担。
因此，开发高效节能的淡化技术和装备是重要的研究方向。
例如，采用可再生能源作为能源来源，如太阳能和风能，以减少对化石能源的依赖，并降低能源消耗和碳排放。
其次，提高装备的耐用性和稳定性也是发展海水淡化装备的关键。
由于海水淡化设备长时间工作在高盐环境下，易受腐蚀和结垢的影响，导致设备损坏和性能下降。
因此，开发耐腐蚀材料和改进膜材料的稳定性，以延长设备的使用寿命和稳定性，是重要的技术挑战与发展方向。
第三，降低海水淡化成本也是海水淡化装备发展的关键。
目前，海水淡化成本较高，限制了其广泛应用。
因此，研究和开发成本更低、效率更高的海水淡化装备是重要的课题。
例如，提高装备的生产工艺和制造技术，降低装备的制造成本；提高装备的运行效率和产水量，降低能源消耗，从而降低海水淡化的总成本。
第四，开发适用于不同地区的海水淡化装备也是重要的发展趋势。
由于不同地区的海水水质和水温存在差异，需要根据地区的特点设计不同类型的装备。
例如，研究开发适合低温海水的海水淡化技术，以满足极寒地区的淡水需求；研究开发适用于高盐度海水的装备，以满足需要高盐度水源的工业用水需求。
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海水淡化原理及方法综述
摘要介绍了海水淡化的原理和多级闪蒸、反渗透种常用的海水淡化方法，并且简要回顾了我国海水淡化的研究和技术应用情况。
关键词海水淡化多级闪蒸反渗透
水对于人类的生存与发展具有重要意义，而能被人类利用的淡水资源仅占全球水总储量的0．77%。
随着淡水资源短缺的形势日趋严峻，人们寄希望于新的淡水资源的开发。
海水淡化作为开发新的淡水资源的重要手段日益受到重视。
1 海水淡化的原理
海洋水占全球水总储量的96．5%，而人类有近七成居住在距大海不到10公里的地方，因此海水淡化成为新水源开发的必然趋势。
海水淡化就是将海水脱除盐分变为淡水的过程。
1．1 海水的水质特点［1］
海水水质的主要特点是：1)含盐量高，一般在35 g/左右；)腐蚀性大；3)海水中动、植物多；4)海水中各种离子组成比例比较稳定（见表1）；（5）pH变化小，海水表层pH在8．1~8．3范围内，而在深层pH则为7．8左右。
1．海水淡化方法分类及其原理
根据分离过程，海水淡化主要包括蒸馏法、膜法、冷冻法和溶剂萃取法等。
蒸馏法海水淡化是将海水加热蒸发，再使蒸气冷凝得到淡水的过程，又可分为多级闪蒸、多效蒸发和压气蒸馏。
膜法海水淡化是以外界能量或化学势差为推动力，利用天然或人工合成的高分子薄膜将海水溶液中盐分和水分离的方法，由推动力的来源可分为电渗析法、反渗透法等。
冷冻法海水淡化是将海水冷却结晶，再使不含盐的碎冰晶体分离出并融化得到淡水的过程［3］。
溶剂萃取法海水淡化是指利用一种只溶解水而不溶解盐的溶剂从海水中把水溶解出来,然后把水和溶剂分开从而得到淡水的过程［3］。
海水淡化的历史可以追溯到公元3世纪，当时的水手用海绵吸收海水蒸发出的水蒸气，然后将凝结的淡水挤出以供旅途之需。
海水淡化真正实现装机应用是在18世纪后期。
最早的海水淡化处理厂于1881年在地中海马耳他岛上建成，岛上的饮用水大部分来源于海水淡化处理［4］。
现代海水淡化方法的早期研究开发中，蒸馏法特别是多级闪蒸法应用最为广泛。
近二十年来反渗透技术发展速度很快，在海水淡化领域的总容量已经接近多级闪蒸的容量份额。
2 常用海水淡化方法介绍
2．1 多级闪蒸（MS）
多级闪蒸是多级闪急蒸馏法的简称。
其原理如图1所示。
将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于闪蒸室中的压强控制为低于热盐水温度所对应的饱和蒸气压，所以热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分汽化，所产生的蒸气在冷却水管外壁冷凝为所需淡水，同时热盐水自身的温度降低。
原料海水在进入加热器前作为冷却水冷凝闪蒸室中的蒸气，换热后温度上升，可以节约大量能源。
多级闪蒸的整个设备由多个闪蒸室构成，每一级闪蒸室里面可以完成一个完整净化过程。
热盐水依次流经若干个压强逐渐降低的闪蒸室逐级蒸发降温，浓度逐级增大，直到温度接近（但高于）天然海水温度［5］。
多级闪蒸技术利用热能和电能，适合于可以利用热源的场合，通常与火力发电站联合建设与运行。
由于其技术最为成熟，海水结垢倾向小、设备简单可靠、易于大型化、操作弹性大、运行安全性高以及可利用低位热能和废热等优点，目前多级闪蒸的总装机容量在海水淡化领域仍属第一［3］。
2．2反渗透（RO）［7，8］
用膜将含盐浓度不同的种水分开，在含盐的一侧外加一个压力，使之大于膜两侧的渗透压力差，迫使水从高浓度溶液中析出并透过膜进入低盐浓度溶液，这就是反渗透原理。
反渗透海水淡化系统如图所示，由4个主要部分构成：1)预处理；)高压泵；3)膜组件；4)后处理。
其中，预处理是对进料海水进行处理，通常包括去除悬浮固体，调节pH，添加临界隐蔽剂以控制碳酸钙和硫酸钙结垢等，目的都是为了保护膜。
高压泵用于对进料海水加压，使之达到适合于所用膜和进料海水所需要的压力。
膜组件的核心是半透膜，它截留溶解的盐类，而允许几乎所有不含盐的水通过。
后处理主要是进行稳定处理，包括pH调节和脱气处理等。
作为膜组件的核心，半透膜的材料不断更新以更好地适应工业应用。
最早使用的膜材料是醋酸纤维素，后来逐渐被其他的醋酸纤维素、聚酰胺和其他聚合物等各种配料或衍生物取代。
0世纪50年代末，劳伯和索里拉金开发了不对称醋酸纤维素膜，将膜材料的发展引入了新的阶段。
不对称膜（也称作薄膜复合膜）有个连贯的部分：第一部分是与盐水溶液接触的表层（截留层），决定膜的性能；另一部分是多孔支撑层，支撑上述表层，同时允许水通过。
现在生产中使用的膜绝大部分是不对称膜，它允许被复合的材料具有最佳的表层截留特性，同时背称
材料具有防压实的特性。
不对称膜可分为固态膜和动态膜种，前者有4种基本构型：板框式、管式、卷式和中空纤维式。
反渗透工艺中，通过改变膜组件的数量和组合方式可以达到不同的效果。
目前的工艺主要有单级、并联、截留级和产品级。
单级是最简单的组合，只有一个适当容量的膜组件；并联是指多个膜组件并联以提高产量，系统的脱盐率和回收率不改变；截流级也称多级或串联，从第1级截留的浓缩盐水作为第级的进料水，可以提高系统的回收率；产品级非常适合海水脱盐，从第1级出来的淡水作为第级的进料液，可以提高脱盐率，同时从第级出来的截留水还可与原料海水混合进行再处理，提高回收率。
反渗透技术只利用电能，适合于有电源的各种场合。
由于具有无相变、节省能源、适用于海水和苦咸水淡化等特点，近二十年来反渗透技术发展速度最快，淡化成本也降得最快,其在海水淡化领域的总容量已经接近多级闪蒸的容量份额。
3 我国海水淡化的研究和技术应用情况
我国从0世纪60年代开始进行蒸馏法、电渗析法和反渗透法海水淡化的研究与示范，经过近四十年的发展，我国已经成为世界上少数几个掌握海水淡化先进技术的国家之一。
据不完全统计，截止006年6月底，我国已建成投产的海水淡化装置总数为41套，合计产水能力1万立方米/天。
表为部分海水淡化工程项目概况，不难看出我国海水淡化工程项目中反渗透法占据主流，其他方法较少［9］。
参考文献
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［7］薛怀德.膜科学与技术,1990,10):66
［8］薛怀德.膜科学与技术,1990,103):68
［9］杨尚宝.水处理技术,006,31):1
［10］杨波,余建星,阮国岭.海洋技术,003,):66。