導(dǎo)語：海水淡化技術(shù)發(fā)展論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

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(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蔀榧毙杞鉀Q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(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(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(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(duì)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(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(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(chǎng)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(duì)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。

4海水反滲透淡化

反滲透海水淡化是一種以壓力為驅(qū)動(dòng)力的膜分離過程，是當(dāng)今海水淡化領(lǐng)域研究、開發(fā)的熱點(diǎn)［3］。

4.1國(guó)際反滲透淡化技術(shù)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(shù)進(jìn)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(fù)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(shù)的一個(gè)新里程碑。

4.1.3段間能量回收透平的成功應(yīng)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(shù)用于海水預(yù)處理［4］

采用微濾（或超濾）作為海水反滲透的預(yù)處理，不需加入絮凝劑、殺菌劑和余氯脫除劑等化學(xué)藥品同時(shí)也省去了保安過濾器，此技術(shù)由于改進(jìn)了進(jìn)水水質(zhì)，不僅延長(zhǎng)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(yùn)行費(fèi)用。

4.1.5納濾技術(shù)在預(yù)處理中的應(yīng)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(yù)處理技術(shù)，用于脫除硬度和總?cè)芙夤腆w，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(yùn)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(jìn)步，各種預(yù)處理新工藝的不斷提出，促使設(shè)備的運(yùn)行管理更為簡(jiǎn)單；更由于國(guó)際市場(chǎng)一體化的傾向，加大了海水淡化工程公司之間的競(jìng)爭(zhēng)，使得設(shè)備的投資費(fèi)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(guó)內(nèi)反滲透海水淡化工程

據(jù)初步估計(jì)，國(guó)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)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(tái)。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(zhǎng)海縣的1000m3／d的反滲透淡化工程

等。

目前，國(guó)內(nèi)海水所用反滲透復(fù)合膜均從國(guó)外進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)反滲透膜與國(guó)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(guó)產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化若不能解決，勢(shì)必影響我國(guó)此領(lǐng)域?qū)淼陌l(fā)展。淡化技術(shù)的關(guān)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(jī)高分子構(gòu)成，雖然具有制作工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)用于海水淡化領(lǐng)域也存在著一些不足，如化學(xué)穩(wěn)定性差、機(jī)械強(qiáng)度低等。這些缺陷限制了反滲透法處理海水技術(shù)的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化。無機(jī)材料本身性能的優(yōu)勢(shì)，使得無機(jī)膜替代有機(jī)膜應(yīng)用在這方面成為可能。預(yù)計(jì)反滲透技術(shù)將是21世紀(jì)海水淡化的主要方法，專家普遍認(rèn)為反滲透海水淡化具有投資費(fèi)省、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

5結(jié)語

地球上的淡水資源危機(jī)今后將愈加嚴(yán)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(guān)心的問題，鑒于自來水價(jià)格很低，因此淡化成本就不能太高。淡化水的成本是個(gè)很復(fù)雜的問題，它不僅與淡化方法有關(guān)，而且與工藝設(shè)計(jì)、選材、給水和淡化的水質(zhì)、比能耗、地理、當(dāng)?shù)啬茉磧r(jià)格、投資來源、管理體制有密切關(guān)系。比較各種淡化方法，

反滲透淡化法的投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)都是低的。預(yù)計(jì)反滲透技術(shù)將是21世紀(jì)海水淡化的主要方法

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