2021新人教版高中化学选修二2.1《获取洁净的水》word教案

2.1获取洁净的水

如何发展海水淡化业

根据沿海城市水资源严重匮乏的现实及其区位特点，大力发展海水淡化产业，既是解除缺水困扰的重要途径，也是一个蕴含着巨大潜力的经济增长点。

进一步提高认识。通过讲实情、算细帐，提高沿海城市各级领导干部对发展海水淡化产业重要性的认识。要使大家认识到，由于长期沿袭计划体制下依靠财政投资的运营方式，自来水价格远远低于实际完全成本；海水淡化按照市场经济方式将取水、设备、运营等全部费用计入成本；今后随着自来水经营的市场化和海水淡化规模的扩大以及技术的进步，二者在价格竞争中的态势必将发生巨大变化。

加强领导和规划。发展海水淡化产业是一个系统工程，涉及方方面面，必须加强领导、统筹兼顾、全面规划。通过国家有关部门和沿海地区的协调，加强宏观指导，综合运用经济手段、法律手段和必要的行政手段，加强对海水淡化产业的扶持；确定优先发展的重点地区、重点工程、制定政策措施，并将其纳入相关地区的经济和社会发展规划，以确保既定目标的实现。

建立海水淡化产业示范区。抓住产业结构调整的机遇，选择一个或几个具有典型性和代表性沿海城市，办好国家和地方两级示范区。通过先进实用技术的优化组合，实施以海水淡化为主，包括卤水制盐以及提取其他有用成份的化学工业相结合的产业链，使装置的规模逐步扩大，从而降低成本，提高综合效益。

必要的政策扶持。鼓励海水淡化关键技术的研究开发和引进、消化、吸收，作为重点课题组织科研单位、大专院校和生产企业共同攻关，并给予经费保障；对海水淡化设备制造企业在一定时期实行减免税，努力提高国产化、成套化、系列化水平；对海水淡化生产企业购置设备和技术改造给予贴息贷款，并适当降低营业税；培育淡化水市场。企业生产的淡化水应比照自来水给予同等补贴，除企业自行销售以外的部分，经检测合格，可以直接进入城市自来水管网。通过这些优惠政策，一方面可以逐步做到投资的多元化，实现海水淡化生产与设备制造的企业化经营；另一方面可以促进发展具有自主知识产权的专利技术，并以此为依托，使海水淡化产业发展壮大，使海水淡化设备制造产业不仅满足国内需要，而且走出国门，阔步进入国际市场。

目前，我国的海水淡化及其设备制造业正处在大发展的关键时期。抓住机遇，加快发展海水淡化产业，既可满足沿海城市对水资源的需求，又将培育出一个具有巨大市场潜力的新兴产业。

海水淡化技术——后浪推前浪

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。

最早的淡化方法有两种，一是蒸馏法，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相似，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冰的同时，盐被分离了出去。但这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，得到的淡水却并不多。这是一种很不划算的方法。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。

电渗析淡化法是使用一种特别制造的薄膜实现的。在电力作用下，海水中盐类的正离子穿过阳膜跑向阴极方向，不能穿过阴膜而留下来；负离子穿过阴膜跑向阳极方向，不能穿过阳膜而留下来。这样，盐类离子被交换走的管道中的海水就成了淡水，而盐类离子留下来的管道里的海水就成了被浓缩了的卤水。

1953年诞生了反渗透淡化法。它使用的薄膜叫“半透膜”。半透膜的性能是只让淡水通过，不让盐分通过。如果不施加压力，用这种膜隔开咸水和淡水，淡水就自动地往咸水那边渗透。人们通过高压泵，对海水施加压力，海水中的淡水就透过膜到淡水那边去了，因此叫做反渗透，或逆渗透。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。

现代多级闪急蒸馏淡化使古老的蒸馏法焕发了青春。水在常规气压下，加热到100℃才沸腾成为蒸汽。如果使适当加温的海水，进入真空或接近真空的蒸馏室，便会在瞬间急速蒸发为蒸汽。利用这一原理，做成多级闪急蒸馏海水淡化装置。此种淡化装置可以造得比较大，成为大型海水淡化工厂，并可以与热电厂建在一起，利用热电厂的余热加热海水，水电联产可以大大降低生产成本。现行大型海水淡化厂大多采用此法。现在又在开发太阳能蒸发淡化法，如果能够投入实用，蒸馏淡化的能耗将又大大降低。

蒸馏法目前在中东各国应用较多，而欧美各国较多采用反渗透法。

海水淡化采用方法

多效竖管蒸馏法

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。从20世纪50年代以来，随着工农业的发展和城市人口的增长，淡水供应逐渐紧张，造成有些沿海城市严重缺水。因此海水淡化的技术，成为开发新水源的重要途径之一。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)。

蒸馏法:所用的能源不同，流程和设备也不同，常用的有多效竖管蒸馏，多级闪急蒸馏，蒸汽压缩蒸馏和太阳能蒸馏等法。

多效竖管蒸馏法常用的改进型竖管内降膜式蒸发器把经过除去二氧化碳和脱氧后的海水预热之后，从蒸发器上部引入，分别经各竖管下部的液体分布器，使海水成薄膜沿内管流下。加热蒸汽在蒸发管外壁凝成淡水时，释放的潜热传入管内，使顺内壁流下的海水沸腾蒸发。这时再次产生的蒸汽，称为二次蒸汽。为了充分利用热能，将二次蒸汽依次引入串联着的各个蒸发器，接连冷凝和蒸发。这种方法称为多效蒸发。蒸发器的个数，称为效数。最末一个蒸发器(末效蒸发器)和减压系统相连，保证浓缩海水的沸点逐效降低，使前一效的二次蒸汽能够对后一效起加热作用。根据能量守恒定律，在理想条件下每凝结1千克加热蒸汽，大约可得到1千克二次蒸汽。若把N个蒸发器串联起来，每消耗1千克加热蒸汽，就可得到N千克二次蒸汽，从而生产N千克淡水，称N为此淡化装置的造水比。实际上，装置流程的热损失，使淡水产量有逐效下降的趋势。因此，效数的增加和造水比的提高，都是有限度的。