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：由于水資源緊缺問題日益突出，海水淡化技術(shù)的研究與開發(fā)將越來越顯得緊迫。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
隨著世界各國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及人口的迅速增長和集中，世界各國對水的需求日益增加，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題。在尋求淡水資源方面各國紛紛把目光投向大海。據(jù)統(tǒng)計目前世界已有100多個國家水，其中嚴(yán)重缺水的已達(dá)20個，嚴(yán)重影響著人類生存和社會發(fā)展[!]。海洋中水的儲量為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?，成為急需解決的問題。
海水淡化就是要將高鹽度的海水通過一系列的過程轉(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)海水的三相點理論，使海水同時蒸發(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)蒸餾法工藝簡單易于實現(xiàn)，但存在能耗多、成本費用高的缺
點;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，成為世界高科技競相開發(fā)的熱點。
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劃興建許多大型海水淡化工廠，一個海水淡化的新時代已經(jīng)來臨。
1真空冷凍及其特點
1.1真空冷凍原理
海水三相點是使海水汽、液、固三相共存并達(dá)到平衡的一個特殊點。若壓力或溫度偏離該三相點，平衡被破壞，三相會自動趨于一相或兩相。真空冷凍法海水淡化正是利用海水的三相點原理，以水自身為制冷劑，使海水同時蒸發(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[!]。國外早在20世紀(jì)60年代就已開始研究，但目前為止尚沒有商業(yè)化，主要原因在于過程中產(chǎn)生的三相點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，使三相點蒸汽直接冷凝成冰的方法，成功的解決了蒸汽的去除問題，并在實驗室完成了小型試驗裝置。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。實驗結(jié)果表明減壓過濾方法得到的冰晶含鹽量比常壓過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
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程即為蒸餾法。蒸餾法是最早采用的淡化法，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、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)、多級閃蒸、壓氣蒸餾、膜蒸餾等。
2.2蒸餾法特點
多效蒸發(fā)是一種較早應(yīng)用的海水淡化法，由于結(jié)垢和腐蝕等問題，后被多級閃蒸法所取代。
2.2.1多級閃蒸
多級閃蒸是一種在20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的海水淡化法，其原理是海水經(jīng)過預(yù)熱后，進(jìn)入閃蒸室，該閃蒸室的壓力低于將要進(jìn)入的鹽水所對應(yīng)的飽和蒸汽壓力，鹽水進(jìn)入后即因過熱而進(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)油國所建的海水淡化工廠，大多采用多級閃蒸法，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，因此壓汽蒸餾在運行后不需外部提供加熱蒸汽，靠機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，過程效率高、比能耗低，而且過程不需冷卻水，結(jié)構(gòu)緊湊，但壓汽機(jī)造價較高，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性的離子交換膜在外加直流電場的作用下，使水中的離子定向遷移，并有選擇地通過帶有不同電荷的離子交換膜，從而達(dá)到溶質(zhì)和溶劑分離的過程。電滲析主要有頻繁倒機(jī)電滲析(EDR)、填充離子交換樹脂電滲析，電滲析過程對不帶電荷的物質(zhì)如有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、懸浮物等無脫除能力。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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