2017届高考化学知识阅读5 海水淡化的方法及优缺点分析
海水淡化知识点总结

海水淡化知识点总结一、海水淡化的技术方法1. 蒸馏法蒸馏法是最早被应用于海水淡化的方法之一。
通过加热海水,使其蒸发后再将蒸汽冷凝成为淡水。
常见的蒸馏法包括多效蒸馏法、多级闪蒸法和多级凝固法等。
蒸馏法的优点是能够产生高纯度的淡水,但能耗较高,成本较为昂贵。
2. 膜分离法膜分离法是通过半透膜使盐分不能通过,而水分子可以通过的方法。
目前应用较为广泛的是反渗透法,即利用高压将海水压力通过半透膜,使盐分无法通过,从而得到淡水。
膜分离法的优点是能够高效地产生淡水,并且耗能较少,适用于小规模海水淡化设备。
3. 冷冻法冷冻法是通过将海水冷却至冰点以下,从中分离出淡水。
在冷冻过程中,盐分和其他杂质会结晶成冰,而淡水则会被分离出来。
冷冻法的优点是操作简单,设备维护成本低,但能耗较高。
4. 电渗析法电渗析法是通过电场作用加速盐分在半透膜上的迁移,从而分离出淡水。
这种方法通常需要在半透膜两端施加电压以实现盐分的迁移,是一种较为高效的海水淡化方法。
5. 太阳能海水淡化太阳能海水淡化是利用太阳能提供能源进行海水淡化的一种方法,可以分为热传输海水淡化和光热蒸发海水淡化两种技术。
太阳能海水淡化具有环保、可再生和成本低廉的特点,逐渐成为海水淡化领域的研究热点。
二、海水淡化的应用领域1. 饮用水供应海水淡化可以为沿海地区提供大量的饮用水资源,特别是在淡水资源短缺的地区,海水淡化成为一种重要的水资源补充途径。
2. 农业灌溉海水淡化可以用于农业生产的灌溉水资源,特别是在严重缺水的地区,海水淡化可以提供灌溉用水,解决农业用水短缺问题。
3. 工业用水许多工业生产需要大量的水资源,海水淡化可以为工业生产提供所需的淡水资源,特别是在沿海工业区,海水淡化是一种重要的水资源供应方式。
4. 生态环境保护海水淡化可以为海水养殖业提供淡水资源,保障海水养殖的发展和生态环境的保护。
三、海水淡化技术的发展趋势1. 技术创新随着科技的不断进步,海水淡化技术也在不断创新。
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。
海水淡化的三种方法

海水淡化的三种方法
海水淡化是指将海水中的盐分去除,使其变成可以饮用或用于灌溉的淡水。
在
全球范围内,淡水资源日益紧缺,海水淡化成为一种重要的解决方案。
在本文中,我们将介绍海水淡化的三种方法,蒸馏法、反渗透法和离子交换法。
首先,蒸馏法是最古老、最直接的海水淡化方法之一。
它利用热能将海水蒸发
成水蒸气,然后将水蒸气冷凝成淡水。
这种方法的优点是能够彻底去除海水中的盐分和污染物,产出的淡水质量较高。
然而,蒸馏法需要大量的能源支持,成本较高,且设备复杂,因此在实际应用中受到了一定的限制。
其次,反渗透法是目前应用最广泛的海水淡化技术之一。
它通过高压将海水逼
过半透膜,使水分子能够通过膜孔,而盐分和其他杂质则被滞留在膜上,最终产出淡水。
反渗透法的优点是能耗较低,操作简便,适用于小型海水淡化设备。
然而,反渗透膜容易受到盐分和污染物的堵塞,需要定期清洗和更换,维护成本较高。
最后,离子交换法是一种较为新颖的海水淡化技术。
它利用特定的离子交换树脂,将海水中的盐离子和其他杂质吸附到树脂表面,从而得到淡水。
离子交换法的优点是操作简便、成本低廉,且不需要外部能源支持。
然而,离子交换树脂容易受到盐分和污染物的影响,需要定期更换树脂,且产出的淡水质量较低。
综上所述,海水淡化的三种方法各有优缺点,可以根据实际需求和条件选择合
适的技术。
随着科技的不断进步,相信海水淡化技术将会变得更加高效、节能、环保,为解决全球淡水资源短缺问题提供更好的解决方案。
希望本文所介绍的内容能够对海水淡化技术的研究和应用有所帮助。
海水淡化的方法与淡水资源的利用

海水淡化的方法与淡水资源的利用根据学习的知识和查阅报纸书籍和在网上查找的方法我总结了海水淡化的方法1蒸馏法:蒸馏法在技术上最成熟,规模也最大。
把海水加热,水变成蒸汽,蒸汽遇冷,又凝结成淡水。
一次蒸馏不行,可以进行多次。
如果使蒸发室内保持一定的真空度,压力很小,那么进到蒸发室里较高温度的海水就会在短时间内急速蒸发,这叫“闪急蒸馏”。
蒸馏法淡化海水需要消耗很多的能量,能量消耗大和生产成本高,是这种方法存在的主要问题。
充分利用工业余热是一个办法:利用余热淡化海水,既省燃料,又产淡水。
太阳能也是可以利用的,但是受气候、季节的影响,设备庞大,使用不便。
最有发展前途的是把原子能发电与原子能淡化海水结合起来,可以使海水淡化的成本降低80%,甚至更多。
目前蒸馏法仍是海水淡化的主要方法。
2凝固法:当我们把冷的海水喷入一个真空室时,部分海水的蒸发会使其余海水冷却(蒸发需要吸收热量),并形成冰晶。
任何固体从溶液中析出时,都倾向于排除别的杂质进入到该固体的晶格中,因此虽说不是百分之百地不带入别的杂质,但固体冰晶中的杂质要比原溶液中少得多。
将这种方法得到的冰晶用适量淡水淋洗一下后再融化即成为淡水了。
若一次过程尚不足以过到淡化目的,可用重结晶方法反复进行几次。
3反渗透法:反渗透是渗透的逆过程。
正常的渗透是稀溶液中的溶剂通过半透漠进入浓溶液中的自发过程;而反渗透则是浓溶液中的溶剂受压而通过半透膜的反自发过程。
海水的渗透压约为25大气压,要使海水反渗透,施于海水的压力必须高于此渗透压。
实际上为提高单位膜面积的水通量,通常采用的操作压力,为海水渗透压的2~4倍。
反渗透脱盐过程的机制非常复杂,已有的各种不同的解释,都无法阐明此过程的所有现象。
若把溶有盐类杂质的海水视为一种稀溶液,那末就存在着一种渗透压。
如用某种动物膜或人工制成的多孔薄膜把纯水和海水隔开,则由于渗透压的关系纯水中的水分子可自由通过隔膜渗入海水中。
这是因为海水上方的水蒸气压力比纯水上方的水蒸气压力要小,这是由稀溶液的特性所决定的。
《海水淡化》阅读答案

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《海水淡化》阅读答案 1①随着淡水储量的削减,海水淡化技术已从沙漠地带走向城市。
②半个世纪以来,通过大规模淡化海水来猎取饮用水这一方法始终为少数富有而又缺水的沙漠地带国家全部。
而现在,状况却在发生变化,就在最近几周,两个气候温存的城市伦敦和中国天津均宣布了建立大型海水淡化厂的打算。
③蒸馏海水以获得淡水的方法早就存在,但通过加热海水和收集水蒸气来大规模淡化海水则始于上世纪 50 年月那些盛产石油且能源充分的海湾国家。
另外一个主要方法则是从上个世纪 70 年月进展起来的逆渗透技术,即迫使海水通过细密的薄膜,从而过滤掉其中的盐分。
如今,全球淡化水日产力气已接近3000 万立方米,约占全球生活用水供给量的 3%。
其中 2/3 来自海水淡化处理,其余则来自对地下咸水的淡化处理。
④无论是蒸发盐水还是迫使其经过过滤网,这两种淡化技术都要消耗掉大量能源。
过去,生产 1 立方米这样的脱盐水,要花上好几美元。
但近5 年来,随着结实耐用的尼龙薄膜和醋酸纤维膜的问世,逆渗透方法的费用也得以下降。
这种型复合膜一次能过滤掉75%的盐分,且寿命较长。
如想要完全去除水中的盐分,则需要过滤几次才行。
⑤在弗罗里达的坦帕海湾有一家逆渗透技术淡化水厂,可在干旱年份弥补地下水存储量的缺乏。
加州圣克鲁斯也正在建设类似的工厂。
此外,在得克萨斯州休斯敦、澳大利亚佩斯和南非开普敦,建设此类工厂的打算也正在争论之中。
西班牙政府更是放弃上届政府从北部的埃布罗河向南部干旱地区调水的打算,转而着手建设 20 家逆渗透技术水厂,估量产水量将可满足西班牙淡水总需求量的 1%。
现在,以色列的淡化海水是最廉价的。
2017版高中化学二:4.1.2 海水资源的开发利 含解析

第2课时海水资源的开发利用[目标导航]1。
了解海水淡化的方法及其意义。
2。
了解海水的主要组成元素。
3。
了解海水化学资源的开发和利用,熟知从海水中提取溴、碘、金属镁的原理。
4.以海水资源的综合利用为例,了解化学方法在实现物质间转化中的作用.一、海水水资源的开发利用1.直接利用海水进行循环冷却;2.海水淡化:主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。
3.海水的蒸馏(1)原理:(2)注意事项①烧瓶需垫石棉网加热。
②烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的错误!,也不能少于错误!。
③需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片,以防液体暴沸。
④冷凝器里的冷却水要从冷凝器的下口进、上口出.【议一议】1.若实现海水淡化供应饮用水,下列方法在原理上完全不可行的是( )A.加明矾使海水中盐分沉淀而淡化B.利用太阳能使海水蒸馏淡化C.将海水电解,然后让两极气体燃烧得到饮用水D.将海水通过离子交换树脂,以除去所含离子答案A解析明矾具有净水作用,可使海水中的悬浮物形成沉淀而除去,但不能使海水中盐分沉淀.二、海水化学资源的开发利用1.海水中的化学资源海水中H、O两种元素,加上Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素的总量超过99%,其他为微量元素,共计含有80多种.2.海水制盐海水错误!粗盐错误!精盐.3.海带提碘(1)流程:海带―→灼烧―→浸泡―→过滤错误!氧化―→提纯―→碘单质.(2)原理:2I-+Cl2===I2+2Cl-。
4.海水提溴(1)过程:浓缩―→氧化―→富集―→提取.(2)原理:2Br-+Cl2===Br2+2Cl-。
5.海水提镁(1)过程:浓缩错误!沉淀―→过滤错误!溶解―→结晶(MgCl 2·6H 2O )错误!MgCl 2晶体错误!(金属镁)。
(2)原理:①Mg 2++2OH -===Mg (OH)2↓②Mg (OH )2+2HCl===MgCl 2+2H 2O③MgCl 2·6H 2O 错误!MgCl 2+6H 2O ④MgCl 2(熔化)=====电解Mg +Cl 2↑6.新能源的开发(1)从海水中提取铀和重水,铀和重水是核能开发的重要原料。
海水淡化技术

海水淡化技术人类需要淡水作为生活和经济活动的资源,然而全球淡水资源却十分有限。
为满足人们对淡水的需求,许多国家采用了海水淡化技术。
本文将介绍海水淡化的概念、海水淡化技术的种类、优缺点以及目前的应用状况。
一、概念海水淡化(desalination)是指将海水通过各种手段,获得淡水的技术过程。
在这个过程中,会去除海水中的盐类等无机物和大多数有机物,以提高水质。
海水淡化是解决淡水短缺问题的重要手段之一。
二、技术种类目前,海水淡化技术主要有以下几种。
1. 蒸馏法蒸馏法是最早被应用的海水淡化技术之一。
它是利用水的沸点低于盐水的沸点的原理,将海水蒸发成水蒸气,并通过冷凝器将水蒸气冷凝成淡水。
这种方法的优点是可以获得高质量的水,但缺点是能量消耗量大。
蒸馏法有单级、多级和闪蒸等多种形式。
2. 逆渗透法逆渗透法是将含有高浓度盐分的海水通过半透膜,利用膜过滤技术,将水中的离子、颗粒进行分离,使得盐水透过膜去除净水后成为淡水的一种技术。
这种方法的优点是能量消耗量相对较小,但因膜的使用寿命限制和造价较高,水质稳定性未能得到有效控制。
3. 电渗析法电渗析法是利用电场力促进离子在两极板之间的迁移,在正负电极之间形成离子浓度梯度,使含高浓度盐分的海水经过半透膜,达到去除盐分的目的。
电渗析法相对较少应用于海水淡化。
4. 综合应用方法综合应用方法包括多种技术形式的组合应用,如蒸馏和逆渗透、电渗析和逆渗透、太阳能与逆渗透等。
这种方法的优点是不同技术相互补充,能够达到更高的效率和更低的能耗,并且可以充分利用太阳能等可再生能源。
三、优缺点海水淡化技术虽然能够解决淡水短缺的问题,但也存在着一些问题。
优点:1. 解决了淡水短缺的问题。
2. 改善了地下水和饮用水的质量。
3. 可以提供给海岛及沿海地区的淡水。
4. 增加对海洋资源的利用,提高了海水资源的经济价值。
缺点:1. 能量的消耗量较大。
2. 造价较高,维护成本较高。
3. 排放高浓度盐水会对海洋环境产生影响。
高二化学海水淡化

3. 离子交换膜:用离子交换树脂制成的薄膜,也称电 渗析膜。有阴、阳离子交换膜之分,阴离子只能通过 阴离子交换膜,阳离子只能通过阳离子交换膜。
海水淡化方法
三、反渗透法
1. 渗透压:浓度较小的溶液中的水分会通过半透膜渗 透到浓度较大的溶液中,使原来浓度较大的一侧溶液 液面升高,当液面升高产生的压力达到一定数值时能 阻止水的继续渗透,这个压力称为渗透压。 2. 反渗透法的原理:如果在含盐浓度较大的溶液一侧 施加一定的压力,可以迫使 水从浓溶液一侧向稀溶液一侧渗透,使浓溶液浓度增 大,得到淡水。
资 料
早在15世纪,航海部门就曾以简易的蒸馏
装 置来解决海船在长期航行中的淡水供应问题。第 二次世界大战期间,出于战争的需要,用蒸馏法 淡化海水的技术有较大的发展,已用于供应战舰 和岛屿的淡水。 据1980年统计,全世界淡化装置 的每天总造水量为 727.5万立方米,其中75.9% 是 蒸馏法生产的,其余大部分用膜法 (电渗析法和 反渗透法)。
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成不良的心理压力,影响咱们的资金周转,而且对于那些来光顾咱们铺子的客人们也是一种无形的负面影响。”看耿正不再继续说下去了,李老 乡赞赏的看看耿正和耿英,爽快地说:“这六条总结得太好了,咱们今后就按照这些理念来经营我们的铺子!”耿直说:“李叔叔,我还小,懂 得东西不多。您以后可一定要严格要求,好好地敲打我啊!”李老乡伸手摸摸耿直的头,亲切地说“叔叔早就看出来了,你是一个做生意的好苗 子!这俗话说了,响鼓不用重锤敲!我相信,你很快就会成长起来的!”又对耿正说:“对了,最好能把你刚才说的这六条都仔细地写下来,咱 们好一条一条地对照执行!”耿英笑着递过来一张厚实的麻纸,说:“这是我打得草稿,您再参考着修改也就是了!”李老乡接过来一看,发现 耿英的楷书不但工整隽秀,而且字里行间表述得清清楚楚明明白白,不禁大喜过望。心下里想,这兄妹三人实在是难得的人才啊!我可算是找对 合作伙伴了。只要我们老乡四人同心协力,我们在黄金地段上开的那个“昌盛丝绸行”必定会越做越大,永远兴旺发达!老乡四人越谈越投机, 不觉天儿已经傍黑了。李老乡意犹未尽地起身,准备告辞回去了。临走时,他告诉耿正兄妹三人:“从明儿个开始,咱们就一个不拉地去杭州城 里的各个丝绸批发市场上转转去!”次日,老乡四人用了整整一天的时间,将杭州城里所有大大小小的各个丝绸批发市场转了个遍,基本上确定 了改日在哪家进货,以及进哪些货。三日后,“昌盛丝绸行”的招牌已经高高地悬挂在了这个颇为气派的五间门面店铺的门顶上,店铺内的所有 货架和柜台也全都摆放到位了。新置办的一个茶色大台柜摆放在店铺内所有柜台的正中间。该大台柜是专门用来存放铺子内每日必备的流动碎银 和所有出入账薄的;它不但非常结实漂亮,而且其下方的一侧装有宽阔的三层搁板架,另一侧是两个装有双簧大暗锁的保险柜,耿英可以舒舒服 服地坐在大台柜中间宽敞的位置上记账和算账。在五间门面店铺的各个大窗户里面,都配置了非常结实的护板,门上也配置了结实无比的大铁锁。 李老乡说:“这杭州城里虽说有巡街护夜的,一般不会出现盗窃一类的事件,但咱们小心防范还是很必要的呢!”此外,还新买了四把尺子、四 把剪刀、四刀包裹丝绸用的绵联纸、四盘捆扎包裹用的纸捻绳、一面小黑板、各色粉笔、半刀大红纸、四套文房四宝、四个算盘、十本账薄,以 及两个水罐儿和十个水杯。“昌盛丝绸行”的隔壁就是一个门面不算太大的便当饭店。李老乡和该饭店掌柜的说好了,“昌盛丝绸行”开张之后, 老乡四人每天中午都会轮流着在他们的饭店里吃饭;而他们的饭店里也必须随时为这边铺子里提供开水喝。饭店掌柜的听了这话很高兴,当下就 满口答
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2017届高考化学知识阅读5——海水淡化的方法及优缺点分析摘要: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。
当然,海水淡化是解决我国沿海地区淡水紧缺的有效途径。
海水淡化是解决全球水资源短缺的重要战略手段之一,有着广阔的开发前景。
1我国水资源现状我国是一个水资源严重短缺的国家,人均水资源占有量为2840m3,只有世界平均水平的1/4。
因此我国是一个严重缺水的国家。
同时,我国的淡水资源时空分布极不均匀,并且水体污染加剧了我国可利用淡水资源的匮乏程度。
在资源性缺水的同时,我国经济增长快,人口数量大,城市化水平不断提高,使得水资源缺口越来越大,这已经成为阻碍我国社会可持续发展的瓶颈。
目前水荒覆盖面几乎遍及全国。
尤其是北方地区缺水问题相当严重,水荒已成为困扰工业企业生产和发展的一个重要问题。
而沿海地区有1.8万多km长的海岸线,充分发挥这些地区濒临海洋的优势,走海水淡化之路是解决缺水问题的一条重要途径。
解决城市水资源可持续利用的战略原则是坚持“开源与节流并重,节流优先、治污为本、科学开源、综合利用”,海水淡化是解决沿海地区淡水紧缺的有效途径。
2我国海水淡化发展概况我国的海水淡化技术研究始于1958年,起步技术为电渗析,1965年开始反渗透技术的研究;1975年开始研究大中型蒸馏技术;1981年在西沙的永兴岛建成200t/d的电渗析海水淡化装置;1986年建成6000t/d的电厂多级闪蒸海水淡化装置;1994年大连长海县1000t/d海水反渗透淡化工程投产;1997年天津大港电厂调试成功1200t/d多级闪蒸海水淡化装置;1997年浙江嵊山500t/d反渗透海水淡化装置投入运行;2000年10月,山东长岛县1000t/d反渗透海水淡化示范工程建成投产;2000年底,沧州化学工业公司1.8万t/d高浓度苦咸水淡化工程投产;2001年华能威海电厂反渗透海水淡化装置投产;2002年天津海滋食品有限公司从美国引进多级闪蒸海水淡化装置投产。
3海水淡化的方法简述海水淡化是指从海水中获取淡水的技术和过程,通过脱除海水中的大部分盐类,使处理后的海水达到生活和生产用水标准的水处理技术。
最初是航海的兴起推动了海水淡化技术的发展,至今淡化方法已出现了数十种,技术种类虽然很多,但达到商业规模的主要有反渗透法和蒸馏法,也就是常说的“膜法”和“热法”,蒸馏淡化技术又分成多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏三种。
反渗透法是海水淡化技术中近20年来发展最快的,无论是大型、中型或小型项目都适用,除海湾国家外,反渗透技术是其它地区大、中型海水淡化项目的首选。
多级闪蒸,目前在世界海水淡化总产量中仍占第一位,技术成熟、安全性高、运行弹性大,适合大型或超大型项目,主要安装在海湾国家。
多效蒸馏根据操作温度的高低,顶温在65-70℃是低温多效蒸馏,简称低温多效,是目前具有竞争力的热法海水淡化技术。
压汽蒸馏,是指利用电或蒸汽对二次蒸汽进行绝热压缩后重新利用,能耗较低,但是规模一般不大,多为日产千吨级。
3.1 蒸馏法蒸馏法又称蒸发法,是最早采用的淡化技术。
与膜法不同,一经蒸发所得的水就是蒸馏水,水质较高,产品水的含盐量(总固溶物)可以降到5ppm以下。
另一方面,蒸馏法所能处理的原料水比其它方法广泛,原水含盐量从几百毫克/升到几万毫克/升都可适应。
另外可以利用电厂的余热,因此蒸馏法的应用场合较广。
蒸馏法海水淡化的装置类型较多,主要的有:多级闪蒸海水淡化、多效蒸发海水淡化和压汽蒸馏海水淡化。
3.1.1 多级闪蒸技术(MSF)(1)基本原理:多级闪蒸是将海水加热到一定温度后,引入到一个闪蒸室,其室内的压力低于海水所对应的饱和蒸汽压,部分海水迅速汽化,冷凝后即为所需淡水;另一部分海水温度降低,流入另一个压力较低的闪蒸室,又重复蒸发和降温的过程。
将多个闪蒸室串联起来,室内压力逐级降低,海水逐级降温,连续产出淡化水。
(2)工艺流程:经过澄清和加氯消毒处理的海水,首先送入排热段作为冷却水。
离开排热段的大部分冷却海水又排回海中,小部分作为进料海水(补给海水),经预处理后,从排热段末级闪蒸室流入第一级闪蒸室,如技术原理所说明的那样,逐级降压,海水逐级降温,连续产出淡化水。
(3) 主要优缺点:单机容量大,最大的可达到5万吨/天;产品水盐度一般为3-10毫克/升。
但是,其工程投资高,为反渗透法的2倍;动力消耗大;设备的操作弹性小,是设计值的80%~110%,不适应于造水量要求可变的场合;当其传热管腐蚀穿孔将污染水质。
(4) 适用范围:可用于以火电厂或核电厂的背压或抽汽式透平的低位蒸汽为热源的大型海水淡化工程,为高中压锅炉提供优质脱盐水,也可是生活用淡水。
3.1.2 多效蒸馏技术(MED)(1)基本原理:将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来,蒸汽进入第一效蒸发器,与进料海水热交换后,冷凝成淡化水;海水蒸发,蒸汽进入第二效蒸发器,并使几乎同量的海水以比第一效更低的温度蒸发,自身又被冷凝。
这一过程一直重复到最后一效。
连续产出谈化水。
(2)工艺流程:海水在冷凝器中预热、脱气后分成两股,一股排回大海,另外一股为进料液。
料液加入阻垢剂,引入到蒸发器温度最低的效组中。
喷淋系统把料液分布到顶排管上,自上向下的降膜过程中,一部分海水吸收了管束内冷凝蒸汽的潜热而汽化;冷凝液以淡化水导出,蒸汽进下一效组,剩余料液也泵入下一效组中,该效组的操作温度高于上一效组。
在新的效组中重复了蒸发和喷淋过程,直到料液在温度最高的效组中以浓缩液的形式排出。
(3)主要优缺点:热效率比多级闪蒸高,30余度的温差可达到10左右的造水比;操作负荷可从40%到110%变化,造水比不会下降,弹性较大;能耗较低;前处理较简单,化学药剂消耗较低;系统的操作安全可靠,即便发生传热管泄漏,仅仅降低产量而不会影响水质。
但低温多效蒸馏设备体积较大,装置费用较高。
(4)适用范围:多效蒸馏与多级闪蒸的适应条件基本相同。
3.1.3 压汽蒸馏技术(VC)(1)基本原理:海水蒸发过程所产生的二次蒸汽,经压缩机增压,蒸汽饱和温度相应提高,再输入到蒸发器管束内,作为进料海水蒸发的热源,并自身冷凝为淡化水。
上述过程周而复始,连续生产。
(2)工艺流程:进料海水用极少量阻垢剂预处理后,进入一个板式换热器,回收自蒸发器排放出的浓盐水和淡化水的热量。
之后,与循环的浓盐水混合,进入到蒸发器中,喷淋到水平传热管束的外表面上,喷淋量需刚好在管子表面形成连续的液膜,与管束内经压缩机增压的蒸汽(略低于浓盐水蒸发平衡压力)热交换。
管内蒸汽冷凝成淡水导出,管外一部分盐水产生蒸发,通过汽液分离器除去夹带的液滴之后,蒸汽进压缩机压缩并导入传热管束内。
工艺流程见图3(压汽蒸馏工艺流程图)(3)主要优缺点:压汽蒸馏与多效蒸馏的技术十分类似,差别在于前者使用压缩机,而后者用蒸汽驱动。
(4)适用范围:适用于仅有电能的地方,主要建造中小型装置。
总结:蒸馏法的优点是工艺简单易于实现,并不受水中含盐量的限制,适用于余废热可利用的项目,设备容量大,所产淡水水质纯度较高,产品水含盐量为2~10mg/L,装置进水可不经预处理直接由海水提供。
故该装置多用于沿海的火力发电厂、核电站。
其缺点是能耗多、设备费用高,存在设备、管路结垢与腐蚀问题。
2.2 膜法2.2.1 电渗析技术(ED)基本原理:电渗析以直流电为推动力,利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性,使一个水体中的离子通过膜迁移到另一个水体中的物质分离过程。
主要优缺点:电渗析过程工艺简单,除盐率高,操作方便。
但水回收率低,而且对不带电荷的物质如有机物、胶体、微生物、悬浮物等无脱除能力,存在对水质要求较严格,需对原水进行预处理,电渗析技术用于海水淡化时能耗大,大规模的海水淡化工程基本上不采用等缺点。
这使其在苦咸水淡化工程中的应用受到局限。
适用范围:原水含盐量低于3000毫克/升的苦咸水淡化装置。
2.2.2 反渗透技术(RO)(1)基本原理:用一张只透过水而不能透过盐的半透膜将淡水和盐水隔开,淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧,这种现象称为渗透。
当渗透到盐水一侧的液面达到某一高度时,渗透的自然趋势被这一压力所抵消从而达到平衡。
这一平衡压力即为该体系的渗透压,如在盐水一侧加一个大于渗透压的压力,盐水中的水会透过半透膜到淡水处。
这种与自然渗透相反的水迁移过程称为反渗透。
(2)工艺流程:进料海水经预处理,去除悬浮固体及其它有害物。
然后经高压泵增压后,进入膜脱盐设备,产出的中间淡水产品进入后处理设施(按淡水不同用途选择,如作饮用水,需pH调节和加氯杀菌设备),精制成终产品淡水。
浓盐水自膜脱盐设备排出。
见图4:反渗透膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。
它能够在外加压力作用下使水溶液中的某些组分选择性透过,从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。
反渗透预处理的作用是防止膜被污染和污堵,其出水水质应满足反渗透装置的进水水质要求:污染指数(SDI)<3;海水反渗透预处理系统由于受取水方式以及各地海水水质(物理指标)的变化而出入较大,一般情况下要采用加氯消毒、凝聚过滤、加酸调节pH值、加阻垢剂、消除余氯以及过滤等措施才能进入反渗透系统。
所以,水质是选择系统的重要依据。
目前,随着超滤技术的不断成熟,超滤设备费用的降低,超滤作为海水淡化反渗透的预处理设备,因其具有出水稳定,占地面积小,能够保证反渗透稳定运行等突出优点,已越来越多的应用于海水淡化系统的反渗透预处理中。
(3)主要优缺点:反渗透装置投资省、能耗低、建设周期短、易于自动控制,适用于海水、苦咸水大中型规模的淡化工程,装置体积小,设备及操作简单,维修方便且在常温下操作,设备的腐蚀和结垢程度较轻。
存在的问题是膜的寿命和抗污染,反渗透膜、高压泵、能量回收装置需定期更换。
适合大、中、小型海水及苦咸水淡化。
1.3海水淡化的其他方法3.3.1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。
3.3.2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。