海水淡化技術(shù)論文(2)
海水淡化技術(shù)論文
海水淡化技術(shù)論文篇二
海水淡化技術(shù)的發(fā)展
摘要：由于水資源緊缺問(wèn)題日益突出，海水淡化技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)將越來(lái)越顯得緊迫。海水淡化方法有很多種，本文主要介紹真空冷凍法、蒸餾法、電滲析法、反滲透法等。
關(guān)鍵詞：海水淡化;真空冷凍;蒸餾;反滲透
隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及人口的迅速增長(zhǎng)和集中，世界各國(guó)對(duì)水的需求日益增加，而地球上的淡水資源非常有限，淡水資源缺乏已成為全球性的問(wèn)題。在尋求淡水資源方面各國(guó)紛紛把目光投向大海。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前世界已有100多個(gè)國(guó)家水，其中嚴(yán)重缺水的已達(dá)20個(gè)，嚴(yán)重影響著人類生存和社會(huì)發(fā)展[!]。海洋中水的儲(chǔ)量為1338×107億m3,占全球的96.8，有著巨大的水資源，如何把它變?yōu)槟鼙蝗祟惱玫牡?，成為急需解決的問(wèn)題。
海水淡化就是要將高鹽度的海水通過(guò)一系列的過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)榈望}度的海水。目前海水淡化的主要方法有：1)真空冷凍—汽相冷凝海水淡化新技術(shù)是依據(jù)海水的三相點(diǎn)理論，使海水同時(shí)蒸發(fā)與結(jié)冰得一種低能耗，輕腐蝕結(jié)垢的海水淡化方法;2)蒸餾法工藝簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，但存在能耗多、成本費(fèi)用高的缺
點(diǎn);3)反滲透海水淡化方法是膜分離法的一種，即利用反滲透膜的分離作用使海水脫鹽，過(guò)程中不存在相變，因此與蒸餾法相比能耗較低，有著很大的發(fā)展前途，成為世界高科技競(jìng)相開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。
隨著海水淡化技術(shù)的提高及成本的大幅度下降，世界各地正在興建或計(jì)劃興建許多大型海水淡化工廠，一個(gè)海水淡化的新時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。
1真空冷凍及其特點(diǎn)
1.1真空冷凍原理
海水三相點(diǎn)是使海水汽、液、固三相共存并達(dá)到平衡的一個(gè)特殊點(diǎn)。若壓力或溫度偏離該三相點(diǎn)，平衡被破壞，三相會(huì)自動(dòng)趨于一相或兩相。真空冷凍法海水淡化正是利用海水的三相點(diǎn)原理，以水自身為制冷劑，使海水同時(shí)蒸發(fā)與結(jié)冰，冰晶再經(jīng)分離、洗滌而得到淡化水的一種低成本的淡化方法。與蒸餾法、膜法相比，能耗低，腐蝕、結(jié)垢輕，預(yù)處理簡(jiǎn)單，設(shè)備投資小，并可處理高含鹽量的海水，是一種較理想的海水淡化法[!]。國(guó)外早在20世紀(jì)60年代就已開(kāi)始研究，但目前為止尚沒(méi)有商業(yè)化，主要原因在于過(guò)程中產(chǎn)生的三相點(diǎn)蒸汽難以去除和冰晶的輸送、洗滌較難。華東理工大學(xué)研究開(kāi)發(fā)的真空凍—汽相冷凝海水淡化技術(shù)采用低溫金屬表面，使三相點(diǎn)蒸汽直接冷凝成冰的方法，成功的解決了蒸汽的去除問(wèn)題，并在實(shí)驗(yàn)室完成了小型試驗(yàn)裝置。真空冷凍—汽相冷凝海水淡化技術(shù)工藝包括脫氣、預(yù)冷、蒸發(fā)結(jié)晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟，淡
化水產(chǎn)品可達(dá)到國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
1.2工藝研究
1.2.1脫氣
由于海水中溶有的不凝性氣體在低壓條件下將幾乎全部釋放,且又不會(huì)在冷凝器內(nèi)冷凝。這將升高系統(tǒng)的壓力，使蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)壓力高于二相點(diǎn)壓力，破壞操作的進(jìn)行。顯然減壓脫氣法適合本系統(tǒng)。
1.2.2預(yù)冷
海水脫氣后可與蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)排出的濃鹽水和淡化水產(chǎn)生熱交換，預(yù)冷至海水的冰點(diǎn)附近。
1.2.3溫度和壓力
它們是影響海水蒸發(fā)與結(jié)冰速率的主要因素。
1.2.4冰—鹽水是一固液系統(tǒng)
普通的分離方法均可使冰—鹽水得到分離，但分離方法不同，得到的冰晶含鹽量也不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明減壓過(guò)濾方法得到的冰晶含鹽量比常壓過(guò)濾方法得到的冰晶含鹽量低得多。
1.2.5蒸汽冷凝
在蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)，除海水析出冰晶以外，還將產(chǎn)生大量的蒸汽，這些蒸汽必須及時(shí)移走，才能使海水不斷蒸發(fā)與結(jié)冰。
2蒸餾法海水淡化及其特點(diǎn)
2.1蒸餾法原理
把海水加熱使之沸騰蒸發(fā)，再把蒸汽冷凝成淡水的過(guò)程即為蒸餾法。蒸餾法是最早采用的淡化法，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易，所得淡水水質(zhì)好等。蒸餾法有很多種，如多效蒸發(fā)、多級(jí)閃蒸、壓氣蒸餾、膜蒸餾等。
2.2蒸餾法特點(diǎn)
多效蒸發(fā)是一種較早應(yīng)用的海水淡化法，由于結(jié)垢和腐蝕等問(wèn)題，后被多級(jí)閃蒸法所取代。
2.2.1多級(jí)閃蒸
多級(jí)閃蒸是一種在20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的海水淡化法，其原理是海水經(jīng)過(guò)預(yù)熱后，進(jìn)入閃蒸室，該閃蒸室的壓力低于將要進(jìn)入的鹽水所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力，鹽水進(jìn)入后即因過(guò)熱而進(jìn)行閃蒸。閃蒸出的蒸汽冷凝后即為淡水。由于它的安全可靠，因此發(fā)展迅速，中東許多產(chǎn)油國(guó)所建的海水淡化工廠，大多采用多級(jí)閃蒸法，并且與發(fā)電廠結(jié)合。如阿聯(lián)酋建造了世界上最大的多級(jí)閃蒸海水淡化廠，就是與發(fā)電廠聯(lián)合生[2]。
2.2.2壓汽蒸餾
利用機(jī)械壓縮機(jī)把蒸汽壓縮、升壓和升溫(溫度升高10℃左右)，并作為加熱和使海水蒸發(fā)的熱源，因此壓汽蒸餾在運(yùn)行后不需外部提供加熱蒸汽，靠機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，過(guò)程效率高、比能耗低，而且過(guò)程不需冷卻水，結(jié)構(gòu)緊湊，但壓汽機(jī)造價(jià)較高，容易腐蝕、結(jié)垢難于進(jìn)一步大型化。
2.2.3膜蒸餾
熱海水接觸憎水微孔膜，由于膜另一側(cè)溫度較低，相應(yīng)的飽和蒸汽壓亦低，膜面上的海水蒸發(fā)并透過(guò)膜的微孔到低壓側(cè)并在冷凝面凝結(jié)為純度較高的淡水。膜只起到汽水分離器和增加蒸發(fā)面積的作用。
3電滲析
電滲析是利用具有選擇透過(guò)性的離子交換膜在外加直流電場(chǎng)的作用下，使水中的離子定向遷移，并有選擇地通過(guò)帶有不同電荷的離子交換膜，從而達(dá)到溶質(zhì)和溶劑分離的過(guò)程。電滲析主要有頻繁倒機(jī)電滲析(EDR)、填充離子交換樹(shù)脂電滲析，電滲析過(guò)程對(duì)不帶電荷的物質(zhì)如有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、懸浮物等無(wú)脫除能力。因此電滲析用于淡化制備飲用水不是最理想的方法。
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