冷冻海水淡化
冷冻法海水淡化工艺流程
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海水冻结法淡化的原理
海水冻结法淡化的原理海水冻结法是一种利用冷冻方法进行海水淡化的工艺。
其原理是基于物质的不同冰点和溶解度的差异。
首先，我们需要了解淡水和海水的物质组成。
海水中主要包含了盐类、无机离子、有机物质和水分。
其中，盐类是指氯离子、硫酸根离子、钠离子、镁离子、钙离子等，占据了海水总固体物质的90%以上。
在冻结淡化中，利用的是物质的冰点差异。
当温度降低到一定程度时，其中的溶质会开始结晶，形成冰晶。
在海水冻结法中，通常将温度降低到约-2以下，这样可以使得盐类和其他溶质结晶，形成冰团。
然而，由于水的冰点为0，所以冰晶结晶出来的并不是纯净的水。
在海水冻结法中，我们需要利用不同溶质的溶解度差异来实现淡化。
具体而言，海水中的溶质在冰晶结晶过程中会在晶格间排列，而水分以液态形式包裹在晶格中。
不同的溶质在冰晶结晶中的溶解度是各不相同的。
一般而言，溶解度越低的溶质会首先结晶，而溶解度较高的溶质则会更多地留在晶格中。
这样一来，我们可以通过冰晶结晶与去除溶质的分离来实现淡化的目的。
具体操作上，海水首先会在低温环境中形成冰晶，冰晶中的晶格排列了部分盐类和其他溶质。
然后，我们可以通过物理分离的方式，将冰晶与未结晶的海水分离。
这样一来，淡水就可以从冰晶中获得。
值得注意的是，虽然海水冻结法可以实现淡化，但是淡水浓度比较低，通常只能达到海水的1/3~1/2。
如果要获得更高的淡化比例，就需要进行多级冷冻处理。
另外，海水冻结法还有一个重要的应用领域就是制取盐的过程中。
由于冰晶排列了一部分盐类，所以可以通过融解冰晶来得到高纯度的盐。
这种方法可以有效地降低能源消耗，提高盐的纯度。
总结起来，海水冻结法是一种利用溶质冰点差异和溶解度差异的物理分离过程。
通过降低温度，使溶质结晶并与未结晶的海水分离，可以获得淡水或者高纯度的盐。
这种方法不仅可以应用于淡化海水，还可以用于制盐等工艺中。
第四章 冷冻法海水淡化
间接冷冻法存在的一些缺点有： 1) 因为是间接换热，要求换热面积较大； 2) 换热面上有冰结晶，换热系数小，换热速度慢； 3) 从换热面上取下冰晶．易损伤金属壁面。
三、真空蒸发式直接冷冻法
真空蒸发式直接冷冻法是利用水的三相点原理的一种 方法。因为在水的三相点附近, 气、液、固三相共存, 若将海 水控制在三相点附近则海水的蒸发与结冰同时进行, 再将冰 与蒸气分别融化和冷凝得到淡水。
•有机分子的去除 有机分子的扩散速度必须大于冰的前沿生长速度。
•微生物的去除 •悬浮颗粒的去除率
二、冷冻法技术分类
自然冷冻法
人工冷冻法
直接冷冻法
真空蒸发式直接冷冻法
二次冷媒直接接触冷冻法
间接冷冻法
4.2 冷冻法海水淡化流程
一、自然冷冻法
在较高纬度地区, 可以利用冬天温度低这一自然境条件 使海水自然冷冻结冰, 取冰融化而得到水。
真空蒸发式直接冷冻法的关键技术在于如何移走产生 的蒸气, 按照蒸气移去的方式可分为真空冷冻蒸气压缩法和 真空冷冻蒸气吸收法。
1、蒸汽压缩式真空冷冻法
真空冷冻蒸气压缩法原理
2、蒸汽吸收式真空冷冻法
真空冷冻蒸气吸收法原理
四、丁烷冷冻法
冷媒直接接触冷冻法原理
4.3 冰晶的生成与洗涤
冰晶的成长速度与洗涤效果，直接影响的淡水的产量与质量。
1、冰晶的生成 控制冰点在-1.95—-4.2°C； 析出粒状冰晶为宜。
2、冰晶的洗涤
冰晶表面附着的、晶粒间 隙内包藏的由于毛细管作 用而吸持的浓海水尽量洗 净。
第四章 冷冻法海水淡化技术
4.1 冷冻法海水淡化原理 4.2 冷冻法海水淡化流程 4.3 冰晶的生成与洗涤
4.1 冷冻法海水淡化原理
冷冻海水淡化
c. 由于冷冻法是在低温条件下操作,对设备的腐蚀和结垢问题相对缓和; d. 不需对海水进行预处理,降低了成本。
4. 冷冻法海水淡化技术分析
➢ 2. 冷冻法缺点
天然冷冻法
在较高纬度地区,可以利用冬天温度低这一自然环境条件使 海水自然冷冻结冰,取冰融化而得到淡水。
冷 冻 海 水 淡 化
人工冷冻法
间接 冷冻法
冷媒直接 接触冷冻法
直接 冷冻法
真空蒸发式 直接冷冻法
真空冷收法 真空冷冻气相冷凝法
真空冷冻高压融化冰晶法
常见方法流程图
冷冻法海水淡化
主讲人：杨汝坤
资料收集：张海光 陈景 樊广志 王辅阳
陈谨
黎绪杉
资料整理及ppt制作：赵东鹏 霍旭
1. 冷冻法海水淡化技术原理
冷冻法原理：海水在结冰时,盐分被排除在冰晶以外,将冰晶洗涤、分离、融化后即可得
到淡水,利用这一原理进行海水淡化的方法即为冷冻法。
冷冻
盐离子
结晶盐
2. 冷冻法海水淡化技术
4. 冷冻法海水淡化技术分析
5. 冷冻法未来可能的技术改进和发展方向
a. 将海水淡化和其他工业联合起来，利用其他工业产生的冷能冷冻海水。 b. 将冷冻法与其他方法相结合,如蒸馏/冷冻、反渗透/冷冻、太阳能/冷冻等，不仅减少浓
盐水排放带来的环境污染问题,而且可以综合利用海水资源,开发副产品。 c.研发不同类型的小型淡化装置,为海岛、舰船、石油平台配套。
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➢ 冷媒直接接触冷冻法
常见方法流程图
➢ 真空蒸发式压缩法
高中教材海水淡化的方法
高中教材海水淡化的方法
1、冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态海水变成固态冰的同时盐被分离出去。
2、反渗透法，通常又称超过滤法，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。
3、太阳能法，太阳能蒸馏法就是采用简单的太阳能蒸馏器，将海水与淡水分隔开。
海水：即是海洋内的大量液体。
海洋面积占地球总表面积的70.8％，海洋平均深度约m。
海水中已发现含有80多种化学元素，总盐量为3.5％左右。
海水淡化即为利用海水脱盐生产淡水。
就是同时实现水资源利用的开源增量技术，可以减少淡水总量，且受时空和气候影响，可以确保沿海居民饮用水和工业锅炉补水等平衡供水。
从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。
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、以及碳酸铵离子交换法，目前应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。
世界上存有十多个国家的一百多个科研机构在展开着海水淡化的研究，存有数百种相同结构和相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。
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。
冷冻法海水淡化技术进展
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冷冻结晶海水淡化
将产生的亚三相蒸汽凝华并与超三相点蒸汽直接接触融化，同时超三相点蒸汽冷凝成淡水，然后进行冰晶的洗涤与融化，得到淡水。由于这个工艺是在高真空条件下进行，操作难度增大。
2.4.3 交换结晶冷冻脱盐法
交换结晶冷冻脱盐法采用的结晶器分为三个区域，可将冰、盐水和烃进行分离。海水经换热器预冷后和直链烃(固液态共存)同时进入结晶器，随着烃中的固体融化吸热，海水部分被冷却结冰。随后冰—盐水形成的冰浆从底部进入洗涤塔，冰融化的一部分水作为洗涤水。
2.4.2.4 真空冷冻高压融化冰晶法
冰晶在高压下(约60MPa)融化，融化时吸收大量的热量使结晶器中的蒸汽冷凝为霜，霜再由海水原地融化。为了使冰融化、蒸汽凝华与融化能连续进行，该工艺采用了一种旋转式冷冻—融化器。
由于免除了压缩机、吸收剂和冷冻剂的循环，这种工艺较前几种工艺简化，但是由于该工艺是在高压下进行，对设备的材料要求高，增加了设备的投资费用。
(4)挤压法通过对海冰施加一定压力将海冰中的盐泡破坏，达到淡化的目的；
(5)反渗透法利用反渗透技术降低海冰融水的盐度；
(6)蒸馏法利用日光温室的和地／气温度差，使海冰融水蒸发成水蒸气，再将水蒸气冷凝得到淡水。
2.4.2 真空蒸发式直接冷冻法
真空蒸发式直接冷冻法利用了水的三相点原理，在水的三相点附近气、液、固三相共存，若将海水控制在三相点附近则海水的蒸发与结冰同时进行，再将冰与蒸汽分别融化和冷凝得到淡水。
冷冻法工艺主要包括冰晶的形成、洗涤、分离、融化等，工艺流程主要由下列工序组成：用天然或人工的冷冻方法使海水凝结成冰，盐分被排除在冰晶以外，把浓度较高的海水分离出去，将冰晶洗涤、分离、融化得到淡水。
按冰晶形成的途径，冷冻结晶海水淡化方法可分为天然冷冻法和人工冷冻法。
海水淡化设施在冷藏冷冻行业中的应用
海水淡化设施在冷藏冷冻行业中的应用海水淡化技术是指将海水中的盐分和杂质去除，使之变为可用的淡水资源的过程。
随着全球人口的增长和水资源短缺的问题日益突出，海水淡化技术被广泛应用于供水领域。
然而，海水淡化设施的应用不仅仅局限于供水，它还在冷藏冷冻行业中起到了重要的作用。
冷藏冷冻行业是指以冷藏、冷冻为核心的食品储藏和加工行业。
在冷藏冷冻行业中，海水淡化设施主要应用在以下几个方面：1. 冷却系统冷藏冷冻行业的生产过程中需要大量的冷却水来降低温度，以确保食品的质量和安全。
传统的冷却水通常来源于淡水资源，但在一些地区，淡水资源稀缺，无法满足需求。
因此，利用海水淡化设施来产生冷却水成为一种可行的选择。
海水淡化设施通过去除海水中的盐分和杂质，将其转化为可用的冷却水，用于冷藏冷冻的生产过程中。
这样不仅能够满足需求，还能够节约淡水资源的使用。
2. 蒸发器供水在冷藏冷冻行业中，蒸发器是一种重要的设备，用于提供冰箱和冷冻货柜中的制冷效果。
而蒸发器在工作过程中需要大量的水来维持其正常运行。
由于海水淡化设施可以将海水转化为可用的淡水资源，因此可以通过海水淡化设施来为蒸发器提供所需的水源。
这样不仅能够满足蒸发器的需求，还能够降低对淡水资源的依赖。
3. 清洗设备在冷藏冷冻行业中，需要经常对设备进行清洗，以确保其卫生和性能。
传统的清洗水一般使用市政供水或地下水，但这些水资源在某些地区可能无法满足需求，而且可能存在一定的质量问题。
通过利用海水淡化设施产生的淡水来进行设备清洗，不仅能够确保清洗水的质量，还能够节约淡水资源。
4. 抑制冷冻器结垢在冷冻器中，水循环是非常重要的一环。
然而，海水中的盐分和杂质容易在冷冻器中结垢，导致设备性能下降，甚至故障。
为了避免这种情况的发生，可以通过海水淡化设施提供的淡水来替代海水，从而减少结垢的可能性，保护设备的正常运行。
综上所述，海水淡化设施在冷藏冷冻行业中具有广泛的应用前景。
通过利用海水淡化设施提供的淡水资源，可以解决淡水资源短缺的问题，满足冷藏冷冻行业对水资源的需求。
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最高，为67%；低温多效蒸馏发占比为27%。冷冻法虽然有诸多的技术
优势和经济优势，但其应用不是十分广泛。
4. 冷冻法海水淡化技术分析
5. 冷冻法未来可能的技术改进和发展方向
a. 将海水淡化和其他工业联合起来，利用其他工业产生的冷能冷冻海水。 b. 将冷冻法与其他方法相结合,如蒸馏/冷冻、反渗透/冷冻、太阳能/冷 冻等，不仅减少浓盐水排放带来的环境污染问题,而且可以综合利用 海水资源,开发副产品。
常见方法流程图
冷媒直接接触冷冻法
常见方法流程图
真空蒸发式压缩法
常见方法流程图
真空冷冻蒸气吸收法
3. 冷冻法海水淡化技术新进展
利用LNG（液化天然气）冷能的间接冷冻法
4. 冷冻法海水淡化技术分析
1. 冷冻法优点
a.用蒸馏法得到的几乎是蒸馏水,即所谓的纯水,而用冷冻法除了重离子 被沉淀外,一些人体需要的有益微量元素仍然保留在水中; b. 节约能量,因为水的汽化热在100e时为2 25712 kJ/kg,而水的融化热 仅为33414 kJ/kg,冷冻法与其他淡化方法相比能耗较低;
c. 由于冷冻法是在低温条件下操作,对设备的腐蚀和结垢问题相对缓和;
d. 不需对海水进行预处理,降低了成本。
4. 冷冻法海水淡化技术分析
2. 冷冻法缺点
a.冷冻法直接得到的冰块中含有一定量的盐分，不符合饮用水的标准，
还需要更多的后续工艺来进一步净化。
b. 冷冻法在大型淡化水厂中使用时，能耗较反渗透法大，而且会产生 大量的重金属盐，可能造成环境污染。
在较高纬度地区,可以利用冬天温度低这一自然 环境条件使海水自然冷冻结冰,取冰融化而得到 淡水。 间接 冷冻法
天然冷冻法 冷 冻 海 水 淡 化
冷媒直接 接触冷冻法
真空冷冻蒸气压缩法
人工冷冻法
直接 冷冻法
真空蒸发式 直接冷冻法
真空冷冻蒸气吸收法 真空冷冻气相冷凝法
真空冷冻多相转变法
真空冷冻高压融化冰晶法
c.研发不同类型的小型淡化装置,为海岛、舰船、石油平台配套。
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4. 冷冻法海水淡化技术分析
3. 经济水平分析
综合各种因素考虑,不管 是大型淡化厂还是中型淡 化厂，冷冻法在经济上和 技术上都具有一定的优势。
4. 冷冻法海水淡化技术分析
4. 冷冻法应用现状
目前，我国海水淡化技术主要有两种：反渗透膜法（膜法）和低温
多效蒸馏法（热法）。其中，反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易
冷冻法海水淡化
主讲人：杨汝坤
资料收集：张海光 陈景 樊广志 王辅
阳 陈谨 黎绪杉
资料整理及ppt制作：赵东鹏 霍旭
1. 冷冻法海水淡化技术原理
冷冻法原理：海水在结冰时,盐分被排除在冰晶以外,将冰晶洗涤、分
离、融化后即可得到淡水,利用这一原理进行海水淡化的方法即为冷
冻法。
冷 冻
盐离子
பைடு நூலகம்
结晶盐
2. 冷冻法海水淡化技术