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海水淡化的化學方法范文第1篇

97.5％為成水，2.5％為淡水，地球上不到1％的淡水可為人類直接利用，主要分布在湖泊、河流和淺層地下。專家分析，這些不到1％的淡水要養(yǎng)活全球日益膨脹的人口，是遠遠不夠的，尤其是在工業(yè)越來越發(fā)達的今天，水荒問題變得日益突出。

為了探尋超越自然速度凈化水的方法，人類在創(chuàng)造更多的淡水上做了很多努力。污水處理，倡導節(jié)約，循環(huán)利用等等，但是，水荒問題依然嚴峻。1954年，世界上第一個海水淡化工廠在美國得克薩斯的弗里波特建立，人類實現(xiàn)了早在大航海時代就有的向大海要水喝的夢想。50多年過去了，這個工廠仍在運營，它轉變的海洋淡化水一直源源不斷地輸送給這個城市，被市民譽為“藍色奇跡”。

靠海吃海

根據(jù)聯(lián)合國公布的數(shù)據(jù)，中國也屬于世界上13個貧水國之一，人均淡水資源僅為世界人均量的1／4，并且水資源分布不均，大量的淡水集中在南方，北方淡水資源僅為南方的1／4，可以說，整個淡水資源形勢不容樂觀。

1958年，中國開始研究海水淡化技術；1984年，天津成立國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所，加上國際海水淡化技術的發(fā)展，今天的海水淡化技術已基本成熟，多級閃蒸淡化法、反滲透淡化法、電滲析淡化法等技術的運用，使得海洋淡化水的成本已降至5元／立方米左右，未來還有繼續(xù)降低的可能。

目前，世界上海水淡化運用最多的地方是中東地區(qū)，那里盛產(chǎn)石油，但是淡水資源缺乏，對當?shù)厝藖碚f，水比油貴。據(jù)悉，中東地區(qū)的富油國淡水供應80％都是來自海洋淡化水。因為能源供應充足，所以那里的海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展也很迅速。對于海水淡化產(chǎn)業(yè)，中東地區(qū)近些年的投入也在逐漸加大，海水利用變得更加頻繁和有效。

在中國，走在海水淡化產(chǎn)業(yè)前列的是天津。20世紀80年代，天津大港發(fā)電廠就成功引進了大型的海水淡化設備，以滿足發(fā)電企業(yè)對淡水的需求?！艾F(xiàn)在我們每年可以生產(chǎn)淡水約50多萬噸，這些水不僅可以滿足發(fā)電需求，我們還把這些淡化水開發(fā)成飲用水，目前，由我們生產(chǎn)的海德潤滋牌飲用水已經(jīng)大面積投放到全國各地?！碧旖虼蟾郯l(fā)電廠工作人員告訴記者。

另據(jù)記者了解，作為國家循環(huán)經(jīng)濟第一批試點的天津北疆電廠項目今年也進入關鍵時期，該項目總投資約123億元。目前，該項目的海水淡化15大罐已安裝完成，預計今年年底可以投產(chǎn)一臺發(fā)電機組和配套海水淡化裝置，一期工程投產(chǎn)后，每年可生產(chǎn)110億千瓦時電能。

除了天津，中國的其他沿海城市近些年在海水淡化產(chǎn)業(yè)領域也是蠢蠹欲動，并取得良好發(fā)展。青島的百發(fā)海水淡化就是一個利用海水淡化的項目，該項目預計2011年建成通水，建成后，每天可生成10萬噸淡水供市民飲用。

靠海吃海，那么海水淡化的成本究竟如何呢?目前，世界上常用的取水方式主要分為三種：地下取水、遠程調(diào)水和海水淡化。地下取水工程量小、成本低，被視為最便宜的方法，但是，近些年，許多地區(qū)由于過度開采地下水，已形成地下漏斗，地下水的開采明顯受到制約。

遠程調(diào)水，以20世紀80年代實施的引灤入津工程為例，根據(jù)測算，大港發(fā)電廠如果采用天津的灤河水達到用水標準，平均每立方米水為9元，而直接采用淡化海水，平均每立方米水僅為5～7元。專家預測，南水北調(diào)工程實施后，長江水流到北京，按現(xiàn)行不變成本計算，綜合成本在5元／立方米以上，甚至有專家預測每立方米將達20元。根據(jù)美國海水淡化研究機構的資料，他們認為，遠程調(diào)水超過40公里，成本將超過海水淡化。

依照目前海水淡化技術的發(fā)展趨勢，專家指出，綜合苦咸水淡化技術，海水淡化成本將會降至2～4元／立方米左右，如河北省滄州市的苦咸水淡化成本就為2.5元／立方米。試想，如果拋開政府補貼等政策性因素，單從經(jīng)濟技術方面分析，海水淡化的單位成本實際上很有競爭力。

投資探秘

目前，世界上已有120多個國家在運用海水淡化技術獲取淡水，全球有海水淡化廠1.3萬多座，海水淡化日產(chǎn)量約5560萬立方米，相當于0.5％的全球用水量，可以解決1億人的用水問題。

但是，據(jù)聯(lián)合國2008年公布的數(shù)據(jù)，目前全球超過10億人口居住在水資源稀缺地區(qū)，而到2025年，這個數(shù)字將會攀升至18億。1億和10億、18億的差距讓眾多商家把海水淡化產(chǎn)業(yè)譽為朝陽產(chǎn)業(yè)。專家稱，未來20年，國際市場在海水淡化領域有近700億美元的商機。

已經(jīng)使用了海水淡化技術的一些國家，如：以色列、美國、日本等國，都已取得了顯著的經(jīng)濟效益。中國政府現(xiàn)在也越來越重視海水淡化產(chǎn)業(yè)，國家已著手建立“海水資源利用產(chǎn)業(yè)化規(guī)模示范工程項目”，將海水淡化列入高新產(chǎn)業(yè)范疇。

目前中國的海水用量為120億立方米／年(日本約為2000多億立方米／年，美國約為1000億立方米／年)，大大低于發(fā)達國家水平利用率低恰恰給了這個市場潛力和活力。

眾多世界知名海水淡化公司已經(jīng)看準了中國市場，如美國矩陣海水淡化工程公司、以色列TDE海水淡化技術有限公司，均已在中國設立辦事處，隨時準備對中國的海水淡化產(chǎn)業(yè)插上一腳。

據(jù)記者了解，海水淡化產(chǎn)業(yè)的投入相較一般產(chǎn)業(yè)要大，最小的海水淡化廠投資都超過上千萬美元，要想成功運營起來，后期的投入更多，所以，目前中國建立的海水淡化廠多為政府組織，民營企業(yè)涉足的基本上都是海水淡化設備和技術。

海水淡化除了可以生產(chǎn)淡化水之外，剩余的“廢”水由于含有高鹽分和一些化學物質，因此也被用作曬鹽和化學提純，從這些“廢”水里曬鹽和提純化學物質，比以前通過鹽堿地獲取鹽及通過礦物獲取化學物質成本更加便宜，而且有利于環(huán)保，因此，海水淡化產(chǎn)業(yè)無論怎么貴，都不缺買主。

目前世界上建立的海水淡化廠主要分兩類：一類是電力廠；一類是供水廠。無論是賣電還是賣水，所得都很豐厚。關于海水淡化產(chǎn)業(yè)的基本模式，如圖1所示。

海水淡化廠其實是個多產(chǎn)的工廠，但是，若要投資，錢包殷實的人比較適合。因為這個產(chǎn)業(yè)關系到民生，所以和政府的合作是必然的。專家建議，對于資金并不充裕的中小民營企業(yè)，想要在海水淡化產(chǎn)業(yè)上有所成就，應該盡量避免大筆的支出，相反，和這個產(chǎn)業(yè)息息相關的設備及配件反而是個潛在的商機，市場份額巨大。

天津一位不愿透露姓名的老總告訴記者，他們主要是經(jīng)營海水淡

化要使用的中空纖維膜，由于有自己的研發(fā)中心，所以公司以技術產(chǎn)品取勝，研發(fā)的產(chǎn)品深受市場歡迎，產(chǎn)品遠銷美、俄、澳、日等國，年利潤非常可觀。他說：“現(xiàn)在中國的海水淡化市場雖然已經(jīng)經(jīng)過40年的發(fā)展，但是相較國外，還是起步階段，如果想要涉足該產(chǎn)業(yè)，越是早進入，獲利越大，如果等到市場完全成熟了，蛋糕也都被分完了，獲利自然談不上了?！?/p>

據(jù)悉，在海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好的以色列、日本、美國等一些國家，相應的設備及配件也發(fā)展得很好，為社會創(chuàng)造福利的同時，對經(jīng)濟的促進作用也不容小覷。

風險提示

海水淡化產(chǎn)業(yè)是發(fā)展了很久的“新興產(chǎn)業(yè)”，近些年才開始占領世界市場，成為水域市場的明星。但是對中國而言，海水淡化依然存在很多空白。當大家都看到它美好“錢”景的時候，一些潛在的風險也在逐漸浮出水面。

眾所周知，在中國，海水淡化產(chǎn)業(yè)還沒有形成一定的規(guī)模，就拿沿海城市上海來說，它的環(huán)保產(chǎn)業(yè)已經(jīng)很先進，但是在海水淡化領域還幾乎空白，雖然近些年海水淡化也進入了上海市政府的視線，但是實施還需要一個漫長的過程。一般建成一個中型的海水淡化廠最少需耗時兩年。中國的海水淡化產(chǎn)業(yè)想要形成氣候，短期內(nèi)是無法實現(xiàn)的。

中國雖然在40年的努力中，有了很多先進的海水淡化技術，但是，目前國內(nèi)使用的技術大多還依賴進口，多少會制約國內(nèi)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如對于海水淡化之后的“廢”水利用，技術上中國和發(fā)達國家相比還存在一定差距。如果不能有效利用這些“廢”水，就失去了產(chǎn)業(yè)鏈里的重要一環(huán)，要是再將“廢”水不經(jīng)處理直接排入海洋的話，將會破壞海洋的生物環(huán)境，那么，產(chǎn)業(yè)就無法繼續(xù)發(fā)展下去。因此，技術難關仍然存在。

近幾年，中國政府雖然給予了海水淡化產(chǎn)業(yè)很多支持，但是財政支持對整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說，還是有點杯水車薪，例如浙江嵊泗縣、山東長島縣和大連常?？h的海水淡化廠都是地方自掏腰包建成的，這樣的發(fā)展模式，難以形成規(guī)模化發(fā)展和相關產(chǎn)業(yè)的綜合利用。

另外，許多人對南水北調(diào)工程存在很高期待，所以導致市場的熱情大多還保持在觀望狀態(tài)，只有少數(shù)敢于吃螃蟹的人勇于獻身。觀望雖然不代表市場潛力，但是短期內(nèi)會抑制市場的發(fā)展，影響成交量。

國家海洋局政策法規(guī)與規(guī)劃司司長王殿昌認為，中國對海水資源開發(fā)利用的認識不足，重視不夠；對中國沿海的缺水現(xiàn)狀了解不夠，對海水資源開發(fā)利用的發(fā)展需求了解更少，缺乏全國性的統(tǒng)籌規(guī)劃和有效政策。這些，都不利于該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

海水淡化的化學方法范文第2篇

關鍵詞：海水淡化；真空冷凍；蒸餾；反滲透

隨著世界各國經(jīng)濟的高速發(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，其中嚴重缺水的已達20個，嚴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是依據(jù)海水的三相點理論，使海水同時蒸發(fā)與結冰得一種低能耗，輕腐蝕結垢的海水淡化方法；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、結垢輕，預處理簡單，設備投資小，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。華東理工大學研究開發(fā)的真空凍—汽相冷凝海水淡化技術采用低溫金屬表面，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工藝包括脫氣、預冷、蒸發(fā)結晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟，淡

化水產(chǎn)品可達到國家飲用水標準。

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)結晶器內(nèi)壓力高于二相點壓力，破壞操作的進行。顯然減壓脫氣法適合本系統(tǒng)。

1.2.2預冷

海水脫氣后可與蒸發(fā)結晶器內(nèi)排出的濃鹽水和淡化水產(chǎn)生熱交換，預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)點是結構簡單、操作容易，所得淡水水質好等。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)是一種較早應用的海水淡化法，由于結垢和腐蝕等問題，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50年展起來的海水淡化法，其原理是海水經(jīng)過預熱后，進入閃蒸室，該閃蒸室的壓力低于將要進入的鹽水所對應的飽和蒸汽壓力，鹽水進入后即因過熱而進行閃蒸。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

利用機械壓縮機把蒸汽壓縮、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，靠機械能轉化為熱能，過程效率高、比能耗低，而且過程不需冷卻水，結構緊湊，但壓汽機造價較高，容易腐蝕、結垢難于進一步大型化。

2.2.3膜蒸餾

熱海水接觸憎水微孔膜，由于膜另一側溫度較低，相應的飽和蒸汽壓亦低，膜面上的海水蒸發(fā)并透過膜的微孔到低壓側并在冷凝面凝結為純度較高的淡水。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，從而達到溶質和溶劑分離的過程。電滲析主要有頻繁倒機電滲析（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如有機物、膠體、細菌、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。

4海水反滲透淡化

反滲透海水淡化是一種以壓力為驅動力的膜分離過程，是當今海水淡化領域研究、開發(fā)的熱點［3］。

4.1國際反滲透淡化技術發(fā)展現(xiàn)狀

目前反滲透膜的脫鹽率高于99.3，透水通量大大增加，抗污染和抗氧化能力不斷提高。反滲透海水淡化的技術進步表現(xiàn)在如下方面：

4.1.1反滲透膜的性能明顯提高

目前的反滲透復合膜系采用芳香族聚胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，鹽的透過率大約是1978年的四分之一。

4.1.2功交換器的研制成功

一種新型能量回收裝置已經(jīng)成功地用于海水反滲透淡化系統(tǒng)上，這種交換器是1998年反滲透海水淡化技術的一個新里程碑。

4.1.3段間能量回收透平的成功應用

段間能量回收透平適合于鹽含量較低的海水淡化系統(tǒng)，它可以增加系統(tǒng)的產(chǎn)水量或降低系統(tǒng)的能量消耗。

4.1.4微濾技術用于海水預處理［4］

采用微濾（或超濾）作為海水反滲透的預處理，不需加入絮凝劑、殺菌劑和余氯脫除劑等化學藥品同時也省去了保安過濾器，此技術由于改進了進水水質，不僅延長了反滲透膜的使用壽命，而且有助于

提高系統(tǒng)的回收率、降低運行費用。 4.1.5納濾技術在預處理中的應用［5］

沙特阿拉伯的SWCC，成功地開發(fā)出納濾（NF）作為海水的預處理技術，用于脫除硬度和總溶解固體，從而提高海水反滲透的操作壓力和系統(tǒng)的回收率，保證膜組件的運行安全。

4.1.6淡化成本的明顯下降

由于膜的性能不斷提高，高壓泵和能量回收裝置的性能持續(xù)進步，各種預處理新工藝的不斷提出，促使設備的運行管理更為簡單；更由于國際市場一體化的傾向，加大了海水淡化工程公司之間的競爭，使得設備的投資費用不斷降低，從而使反滲透海水淡化的造水成本不斷下降。

4.2國內(nèi)反滲透海水淡化工程

據(jù)初步估計，國內(nèi)運轉產(chǎn)水量大于100m3／d的反滲透淡化裝置總數(shù)量不少于500臺。用于海水淡化的有浙江省山鎮(zhèn)的500m3／d的反滲透淡化工程、浙江省泗縣馬跡山的350m3／d的反滲透淡化工程、以及遼寧省長海縣的1000m3／d的反滲透淡化工程

等。

目前，國內(nèi)海水所用反滲透復合膜均從國外進口，國產(chǎn)反滲透膜與國外產(chǎn)品還存在一定的差距。反滲透膜是海水淡化的核心，其國產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化若不能解決，勢必影響我國此領域將來的發(fā)展。淡化技術的關鍵在于反滲透膜具有較大的透水性和脫鹽率，目前在海水淡化中使用的反滲透膜主要有醋酸纖維素系列膜（CA）和聚酰胺系列膜（PS）。它們均由有機高分子構成，雖然具有制作工藝簡單、成本低等優(yōu)點，但應用于海水淡化領域也存在著一些不足，如化學穩(wěn)定性差、機械強度低等。這些缺陷限制了反滲透法處理海水技術的實用化和產(chǎn)業(yè)化。無機材料本身性能的優(yōu)勢，使得無機膜替代有機膜應用在這方面成為可能。預計反滲透技術將是21世紀海水淡化的主要方法，專家普遍認為反滲透海水淡化具有投資費省、能耗低等優(yōu)點。

5結語

地球上的淡水資源危機今后將愈加嚴重，而海水淡化是解決水問題的唯一途徑。海水淡化的成本是人們最關心的問題，鑒于自來水價格很低，因此淡化成本就不能太高。淡化水的成本是個很復雜的問題，它不僅與淡化方法有關，而且與工藝設計、選材、給水和淡化的水質、比能耗、地理、當?shù)啬茉磧r格、投資來源、管理體制有密切關系。比較各種淡化方法，

反滲透淡化法的投資費和運行費都是低的。預計反滲透技術將是21世紀海水淡化的主要方法

參考文獻

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德能公司，分離膜技術應用論文集［C］1998

海水淡化的化學方法范文第3篇

Abstract: The paper introduced the using methodsa of sea water. The current technology development level and future development trend are introduced and the using methods and technical characteristics are described.

關鍵詞：海水；海水直接利用；海水淡化

Key words: sea water; sea water direct utilization; sea water desalinization

中圖分類號：TK01 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）12-0269-01

0 引言

水是生命的源泉，是社會經(jīng)濟發(fā)展的命脈，是人類寶貴的、不可替代的自然資源。地球淡水資源量只占全部水量的3%，而其中能被人類利用的不到1%。向大海要水――工業(yè)和生活直接利用海水、海水淡化是人類目前和未來應當考慮的選擇。

1 海水的組成

海水是一種具有復雜組成的液體。已知海水中含有80多種化學元素，主要以離子形式存在。

2 海水直接利用

海水經(jīng)滅菌、殺生及除藻處理后,可替代淡水,直接作為工業(yè)生產(chǎn)用水、城市生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、環(huán)境用水及其它用水。用海水代替淡水的技術和過程就是常講的海水直接利用。目前,工業(yè)冷卻水是海水在工業(yè)上直接利用的主要用水,約占海水總利用量90%,廣泛用于電力、鋼鐵、化工、機械、紡織、食品、建材、印染等行業(yè)。利用海水做工業(yè)冷卻用水，成本低廉，只有淡水成本的5%～10％，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。海水用作工業(yè)冷卻水已有幾十年的歷史。國內(nèi)外的許多沿海企業(yè)都在使用海水，目前國內(nèi)外都仍以直流冷卻為主，且主要用于沿?；痣姟⒑穗?、化工和冶金等企業(yè)。海水直流冷卻技術具有深海取水溫度低、冷卻效果好和系統(tǒng)運行管理簡單等優(yōu)點，但也存在取水量大、工程一次性投資大、排污量大和海體污染明顯等問題。

3 海水淡化

海水淡化的發(fā)展是從1950～1985年的35年間，海水淡化的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，即發(fā)現(xiàn)階段，開發(fā)階段和商業(yè)化階段。目前海水淡化技術已成熟，生產(chǎn)能力不斷增加，研究開發(fā)的精力主要集中在蒸餾、冷凍、電滲析和反滲透，而蒸餾法和反滲透法發(fā)揮了更大作用，形成了當代海水淡化技術與市場的主體。

3.1 蒸餾（蒸發(fā)）法 原理顯而易見，即加熱－蒸發(fā)－冷凝。但設備型式有多種，可分為三大類。

一是多效蒸發(fā)（ME）、浸沒管單效和多效蒸發(fā)（STE或ST）等，早期多用。豎管多效蒸發(fā)（VTE），水平管多效蒸發(fā)（HTE），當前稱作高溫和低溫多效蒸餾（MED）的也屬此類。二是閃蒸（FLASH）、低溫單級閃蒸（SSF）、多級閃蒸（MSF）等，目前世界上特別是中東使用最多、規(guī)模最大的一種。三是壓汽蒸餾（VC）、機械壓汽蒸餾（MVC）、熱力壓汽蒸餾（TVC）等。

3.2 膜法 用于海水淡化的膜法，從過程原理上分，主要有三種：一是反滲透（RO），以壓力差為推動力的淡化過程。這是目前發(fā)展最快使用最多的淡化技術，由于膜的種類不同，有卷式膜組件，中空纖維膜組件之分。二是膜蒸餾（MD），多以溫度差為推動力的脫鹽過程（蒸汽通過疏水微孔膜的蒸發(fā)過程），但也有濃度差的設計。規(guī)模小，使用很少。三是納濾（NF或膜軟化MS），以低壓差驅動的反滲透過程。目前主要用于截留二價離子（除硬），但也有一定程度的除鹽（除一價離子）的效果。近年發(fā)展也很快。

3.3 電滲析法 電滲析（ED）以電位差微推動力，利用離子交換膜的選擇透過性而脫除水中離子的淡化過程。

電去離子（EDI） 將電滲析與離子交換結合，在電滲析器的淡水室中填充離子交換劑，在直流電場的作用下，即實現(xiàn)電滲析過程、離子交換除鹽和離子交換連續(xù)電再生的過程。這可以說是ED過程的一種發(fā)展，但除鹽的原理和操作特性已經(jīng)發(fā)生了深刻變化。

3.4 冷凍法 由于純水結冰的相變熱遠低于蒸發(fā)的相變熱，因而冷凍結冰法是一個節(jié)能的淡化方法。人工冷凍法已研究多年，但由于其過程單元較多，至今未實現(xiàn)工業(yè)應用。

海冰淡化則是冷凍法中的一門新技術，也是一種節(jié)能的淡化方法。我國北方渤海灣沿海，擁有巨大的天然海冰資源，采集的冰經(jīng)融化后便可獲得含鹽量遠低于海水的苦咸水。此濃度的苦咸水可以有兩種用法：一是對某些農(nóng)作物，可以直接灌溉；二是融水脫鹽，達到飲用水要求。

海冰淡化有海冰固體淡化技術與海冰融水淡化技術。固體淡化是根據(jù)海冰微結構特點，粉碎海冰，即打破海冰“鹽胞”，將夾雜于海冰中的鹵液排出，海冰融化后進行的淡化即可實現(xiàn)海冰融水淡化。

3.4.1 離心淡化。這是一種固體淡化技術，離心淡化后海冰融水水質基本上符合農(nóng)田灌溉水質標準。

3.4.2 微通道排鹽。海冰是溫度變化的產(chǎn)物，海冰微通道排鹽脫鹽機理與溫度變化有關。在溫度變化的影響下，冰晶邊界發(fā)生微量融化，形成通道，使海冰中鹽胞相互連通，經(jīng)形成的通道排出冰體，完成海冰的淡化過程。

3.4.3 海冰融水脫鹽。采用傳統(tǒng)苦咸水處理技術能夠實現(xiàn)海冰融水脫鹽的目的。采用反滲透進行海冰融水淡化處理，可以使海冰脫鹽到含鹽量小于300mg/l的水平，達到城市自來水水質要求。

海冰淡化最顯著特點就是利用自然能，省去成冰的能量消耗。但其過程存在諸多不確定因素，如環(huán)境溫度，沿岸水庫離采冰點的距離，成冰時間長短等都將影響海冰淡化的成本，目前未進行大規(guī)模工業(yè)試驗，技術上處于研究向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。

4 結語

淡水危機是目前困擾世界各國發(fā)展的重要因素，相對于各種有實效的開發(fā)水資源的方案，海水的有效利用則是最佳的解決方案和有效途徑。隨著海水利用技術技術的不斷發(fā)展和完善，海水的直接利用和結合新能源技術的新的海水淡化的方法及各種傳統(tǒng)的海水淡化技術的優(yōu)化組合是未來海水利用技術的發(fā)展趨勢，相信在不久的將來，將會另有影響更大的淡化技術或新的技術集成出現(xiàn)，從而對人類的生存、發(fā)展產(chǎn)生更深遠的影響。

參考文獻：

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[2]高從 ，陳國華.海水淡化技術與工程手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004：9-27.

海水淡化的化學方法范文第4篇

關鍵詞：雙膜法；淡化海水；腐蝕機理；防腐蝕措施

中圖分類號： X145 文獻標識碼：A

天津作為一個海濱城市，擁有極其豐富的海水資源。而淡水資源嚴重不足，人均淡水資源占有量僅為153立方米，加上引灤水人均也只有370立方米，是全國平均水平的1/7。針對這一現(xiàn)狀，以及“沿海工業(yè)企業(yè)，特別是電力、化工、石化等高用水企業(yè)應優(yōu)先利用海水替代淡水作為冷卻水，用海水淡化水工業(yè)鍋爐除鹽水”的要求；天津某化工廠利用海水淡化水作為工業(yè)循環(huán)冷卻水水源，較好解決了淡水資源嚴重不足的情況。

海水淡化，又稱海水脫鹽，是一種從海水中獲取淡水的過程，實現(xiàn)海水淡化的一種方法是從海水中把淡水取出來，再一種方法是從海水中將鹽分取出來。前者主要有蒸餾法（包括多級閃蒸（MSF）和多效蒸餾（MED））、反滲透（RO）、冷凍法、水合物法和溶劑萃取法等，后者有離子交換法、電滲析法（ED）、電容吸附法和壓滲法等。其中反滲透法有著無相變過程，能耗低；工程投資及造水成本較低；裝置緊湊，占地較少；操作簡單，維修方便等特點，該化工廠即采用此法淡化海水作為循環(huán)冷卻水。

1 淡化海水腐蝕性

由于淡化海水中Ca2+、Mg2+等離子在前處理中已經(jīng)幾乎完全去除，導致淡化海水中硬度及堿度極低，而氯離子含量相對較高，屬于極低硬度、堿度水質，此種水質的腐蝕性極強。

試驗用海水淡化水的主要化學成分見表1。

根據(jù)朗格利爾（Langelier）飽和指數(shù)

L.S.I = pH- pHS=-2.5

雷茲納（Ryz nar）穩(wěn)定指數(shù)

R.S.I=2pHs-pH=9.5>6

氯離子含量為175.26mg/L，此水具有強腐蝕性。

為了對水質的腐蝕性和結垢性進行控制，必須要有一個能評價水質化學穩(wěn)定性的指標體系，以便對水質化學穩(wěn)定性進行鑒別，從而采取相應的穩(wěn)定性控制措施。常用的水質化學穩(wěn)定性的判別指數(shù)有：飽和指數(shù)、穩(wěn)定指數(shù)、結垢指數(shù)和臨界pH值結垢指數(shù)等。表2對淡化海水做了具體的水質化學穩(wěn)定的判斷。

通過對淡化海水水質化學穩(wěn)定性的判定，同樣可以看出，此海水淡化水為嚴重腐蝕性水，對輸水管道和使用設備有著嚴重地腐蝕威脅，必須進行合適的防腐蝕措施。

2 淡化海水腐蝕機理

淡化海水在運行過程中，由于溶解氧、促進腐蝕性離子的存在，以及微生物的繁殖，均會對系統(tǒng)金屬產(chǎn)生腐蝕。

2.1溶解氧腐蝕

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行過程中，水與空氣能夠充分接觸，因此水中含有較高濃度的溶解氧。另外，由于碳鋼表面的不均勻性和溶解氧的去極化作用，使碳鋼和水構成了熱力學的不穩(wěn)定體系，從而產(chǎn)生了氧化還原的電化學腐蝕。碳鋼中的不同組分-石墨、滲碳體和鐵素體間的電位差成為微腐蝕電池的推動力。這是一個同一金屬不同組分間的腐蝕電池，陽極、陰極彼此相連，不用導線自發(fā)進行。又由于這個電池很微小，無法分清陰陽極，可以把整個金屬看成陽極，也可看成陰極，整個腐蝕十分均勻，故稱自發(fā)均勻的微腐蝕電池。

陽極：

陰極：

在水中：

2.2促進腐蝕氯離子—引起的腐蝕

由于海淡水中氯離子相對較高，形成氯化物、硫酸鹽等的濃度也會增加，從而加速金屬的腐蝕。它們的存在，能使金屬表面保護膜的保護性能降低，尤其是Cl-的離子半徑小，穿透性強，容易穿透保護膜層，加速陽極腐蝕過程，使氧腐蝕加速，引起點蝕。

2.3微生物引起的腐蝕

微生物排出的粘液與垢和泥沙等雜物形成沉積物附著在金屬表面，發(fā)生垢下腐蝕；另一方面，由于沉積物的存在，使一些厭氧微生物得以繁殖而對金屬產(chǎn)生腐蝕。如硫酸鹽還原菌，當溫度為25℃～30℃時，繁殖更快，它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生H2S，引起碳鋼腐蝕，微生物腐蝕機理如下：

陰極反應：

陽極反應：

（水的電解）

（吸附于金屬表面）

二次腐蝕反應：

細菌腐蝕總反應為：

硫酸鹽還原菌的腐蝕現(xiàn)象看起來與H2S腐蝕很相近。但硫酸鹽還原菌的腐蝕危害程度更為嚴重，因為它的腐蝕一般為垢下腐蝕，更容易形成閉塞腐蝕電池而使管線、設備發(fā)生局部腐蝕而穿孔。

3 防腐蝕技術在淡化海水系統(tǒng)中的應用

3.1提高應用淡化海水系統(tǒng)的PH值

水系統(tǒng)PH值的高低直接影響金屬的腐蝕速度，隨著水PH值的增加，水中氫離子的濃度降低，金屬腐蝕過程中氫離子去極化的陰極反應受到抑制，金屬表面特別是碳鋼表面生成氧化性保護膜的傾向增大，故冷卻水對碳鋼的腐蝕性隨其PH值的增加而降低。對于金屬腐蝕速度的影響往往取決于該金屬的氧化物在水中的溶解度對PH值的依賴關系。碳鋼設備在低pH值時就腐蝕的快一些，而在高pH值時就腐蝕的慢一些，因此適當提高系統(tǒng)PH值對海淡水系統(tǒng)防腐蝕非常重要。

該化工廠在應用淡化海水的系統(tǒng)中投加堿性原料作為PH值調(diào)節(jié)劑，從而達到適當提高水系統(tǒng)PH值的目的；進而降低淡化海水對整個系統(tǒng)設備的腐蝕作用。

3.2添加緩蝕劑

緩蝕劑是一種以適當?shù)臐舛群托问酱嬖谟诮橘|（環(huán)境）中，可以防止或降低腐蝕的物質或復合物。對于一定的金屬腐蝕介質體系，只要在腐蝕介質中加入少量的緩蝕劑，就能有效的降低該金屬的腐蝕速度。而緩蝕劑之所以能夠降低金屬的腐蝕速度，主要是其在金屬的表面形成一層致密的保護膜，阻止了腐蝕的進行。根據(jù)緩蝕劑在保護金屬過程中所形成的保護膜的類型，其可以分為氧化膜型緩蝕劑、沉淀膜型緩蝕劑和吸附膜型緩蝕劑。而要作為冷卻水的緩蝕劑必須要具備一定的條件：首先就是添加緩蝕劑的方案和其他方案相比，在經(jīng)濟上是比較合算的。其次，其排放和經(jīng)處理后的排放在環(huán)境保護上是允許的。最后，就是它與冷卻水中存在的各種物質都是相容的。在冷卻水運行的PH值范圍內(nèi)（6.0～9.0）有較好的緩蝕作用。

該化工廠通過對淡化海水性質進行深入研究，與國內(nèi)知名水處理公司合作公關；并在大量實驗室試驗的基礎上，制定出適合淡化海水冷卻水系統(tǒng)應用的技術方案，通過適當調(diào)節(jié)循環(huán)水水質指標、投加優(yōu)良的緩蝕劑以及高效的分散劑，從而確保系統(tǒng)設備的腐蝕控制在合理標準之內(nèi)。應用方案在現(xiàn)場近兩年的應用數(shù)據(jù)指標可以看出，系統(tǒng)監(jiān)測部分的腐蝕速率控制在1mpy以內(nèi)，相關設備在進行局部檢修時并未發(fā)現(xiàn)嚴重的腐蝕破壞現(xiàn)象，淡化海水系統(tǒng)的防腐蝕控制方案是比較得當?shù)摹?/p>

3.3采用特殊材質的管道

淡化海水對碳鋼、不銹鋼、鋁的局部腐蝕較嚴重，可以使用耐海淡水腐蝕的材質，或者從管道材質上使介質不接觸碳鋼、不銹鋼或鋁等。前者有HDPE鋼骨架復合管，PPR管等，后者有襯塑鋼管、涂塑鋼管、襯四氟鋼管等。襯塑鋼管是以普通碳素鋼作為基體內(nèi)襯化學穩(wěn)定性優(yōu)良的熱塑性塑料，經(jīng)冷拉復合或滾塑成型，它既有鋼管的機械性能，又有塑性管的耐腐蝕性，緩結垢，不易生長微生物。該化工廠襯塑鋼管運行兩年多來，顯示出很好的耐腐蝕性。

多種防腐蝕技術綜合運用，海淡水系統(tǒng)設備目前運行穩(wěn)定。

綜上所述，淡化海水技術有效解決沿海淡水不足的同時，對防腐蝕工作提出更高的要求。我們將繼續(xù)探索，將先進、有效地防腐蝕技術運用到海淡水循環(huán)水系統(tǒng)之中。

參考文獻

[1]王蘭化.二十一世紀初期天津市水資源供需分析及對策探討[J].地質調(diào)查與研究，2005（3）.

海水淡化的化學方法范文第5篇

關鍵詞：電磁場 海水淡化 實驗系統(tǒng)

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（c）-0070-02

水是社會可持續(xù)發(fā)展的制約因素。隨著人口激增和經(jīng)濟的發(fā)展，需水量迅速增長，水資源短缺問題變得尤為突出[1]。為了滿足淡水需求，人們將目光投向了就近進行海水或苦咸水的淡化研究。近年來國家采取了一系列政策和措施，海水利用已被先后列入了《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟促進法》《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》以及《國務院關于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》等國家重要中長期規(guī)劃和文件中[2]。

隨著研究的深入，人們提出了電磁海水淡化這一新技術并取得了一些令人振奮的成果。2008年How Yong Ng[3]在反滲透海水淡化裝置上加了電磁場，對減小反滲透膜污染的作用非常明顯。2009年D. Ghernaout研究了在電凝法基礎上增加鋁電極電磁場并批量去除腐蝕酸的方法[4]。2010年芬蘭的Ritu D. Ambashta介紹了一些磁學和磁性材料的研究成果[5]。2012年Jong-Oh Kim提出了使用脈沖電場來減小反滲透裝置的結垢和膜污染現(xiàn)象的方法[6]。在我國，2006年，陳建秋設計了電磁海水淡化器的基本結構并進行初步建模計算[7]。2006年程樹康提出了基于旋轉耦合電磁理論的海水淡化器[8]。2009年郭斌對旋轉電磁效應對海水結構和動力學性質的影響機制進行了研究[9]。2012年郭斌使用分子動力學對電磁場下NaCl溶液的淡化效果進行了模擬[10]。2012年程樹康研制出了適用于反滲透的電磁加熱裝置[11]。

1 電磁海水淡化技術機理

1.1 電場的影響

在系統(tǒng)中放置極性相反的的一對電極，形成電場。在電場作用下，海水中離子或帶電粒子受到電場力作用而朝極性相反的電極遷移，最終被電極表面與海水交界處存在的雙電層所吸附，從而海水被淡化。電極界面雙電層的電荷量可由式（1）計算[12]：

（1）

式中：AS為電極表面積；ε為介電常數(shù)；k為玻爾茲曼常數(shù)；T為海水溫度；C0為離子在海水中的平均數(shù)密度；Z為離子電荷數(shù)；e為基本電荷；φ0為表面電勢。

由式（1）可知，溫度、電極電勢以及海水濃度都會對電極界面雙電層電荷量造成影響。因此，在實驗系統(tǒng)設計中，要考慮這這三個參數(shù)對淡化效果的影響。

1.2 電磁場的影響

有關電磁場對水性質的影響機理的理論很多，但大多還是處于假說和論證階段，還沒有一個理論得到廣泛的認同。

活化極性理論認為水分子通過高頻電磁場時受到電磁力的作用而極化，從而增加了水的活性，無法形成水垢。氫鍵彎曲理論認為水在電磁場作用下會發(fā)生定向極化，使得氫鍵彎曲和局部斷裂，無法結垢[13]。洛倫茲模型觀點得出的結論是水分子以一定的速度通過磁場時，產(chǎn)生了分子電偶極矩，使水的締合狀態(tài)增強。 無論哪種理論，最后的結論都是經(jīng)過電磁場處理后，水物理活性增加，可以有效防止結垢。

適用于25℃電解質水溶液活度系數(shù)的計算公式為[14]：

（2）

式中為溶液的離子強度；c是物質的量濃度，單位為mol/L；A為與溶劑的溫度和介電常數(shù)有關的常數(shù)；β、 C、 D、L為經(jīng)驗常數(shù)。

由公式（2）可見，海水活度系數(shù)和溶劑溫度、溶劑濃度及海水成分有關。

2 電磁海水淡化系統(tǒng)設計

根據(jù)電磁場對水作用的機理，設計電磁海水淡化系統(tǒng)。海水在陰、陽電極之間流動時受到電場和磁場的共同作用，水中帶電粒子將分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附。水中的溶解鹽類、膠體顆粒及其它帶電物質滯留在電極表面，使溶液本體中的離子濃度降低。海水經(jīng)過一段時間的淡化處理后，通過出水口排出，循環(huán)一段時間后就得到了淡化水。待電極飽和之后，通入原水將吸附在電極上的離子沖去，通過濃鹽水出口排出。

該系統(tǒng)分為電磁海水淡化部分和控制部分，電磁海水淡化部分如圖1所示，包括儲水罐、進水罐、加熱罐、電吸附槽等裝置。磁場部分由電吸附槽下面的電磁繼電器產(chǎn)生，電磁繼電器上通過電場，電流和電壓發(fā)生改變時磁場強度也相應發(fā)生改變。電場反向時，磁場的方向也發(fā)生反向。進水罐上安裝有水位繼電器，繼電器與進水泵相連。當水位低于水位繼電器時，水泵工作，向水罐注水。當水位到達繼電器位置，水泵停止工作，不再進水。不銹鋼罐為加熱罐，海水進入電吸附槽前先進入加熱罐加熱。加熱罐內(nèi)有電熱繼電器控制水溫。電吸附槽上有多個凹槽，可以根據(jù)實驗要求安裝不同組數(shù)的電極。電極上加有電場，電場的大小由可變電阻的滑動來控制。

控制系統(tǒng)部分包括電源、漏電保護、磁場控制、電場控制、水泵開關等裝置。通過各種開關來控制該控制系統(tǒng)的啟動與停止；磁場和電場旋轉控制按鈕則通過控制電壓和電流來控制磁場力和電場力的大小和方向；為了有效防止漏電短路的問題，系統(tǒng)安裝了兩級電源保護裝置。

通過分析電磁場對水的性質的影響，設計了電磁海水淡化實驗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。目前該電磁海水淡化實驗系統(tǒng)已經(jīng)制造完成，通過調(diào)試，系統(tǒng)運行良好，滿足實驗要求。

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