海水淡化技术的发展.doc

海水淡化技术的发展摘要: 由于水资源紧缺问题日益突出, 海水淡化技术的研究与开发将越来越显得紧迫。海水淡化方法有很多种,本文主要介绍真空冷冻法、蒸馏法、电渗析法、反渗透法等。关键词:海水淡化;真空冷冻;蒸馏;反渗透随着世界各国经济的高速发展以及人口的迅速增长和集中,世界各国对水的需求日益增加, 而地球上的淡水资源非常有限, 淡水资源缺乏已成为全球性的问题。在寻求淡水资源方面各国纷纷把目光投向大海。据统计目前世界已有 100 多个国家水, 其中严重缺水的已达 20个, 严重影响着人类生存和社会发展[ ! ]。海洋中水的储量为 1338 × 107 亿 m3, 占全球的 , 有着巨大的水资源,如何把它变为能被人类利用的淡水,成为急需解决的问题。海水淡化就是要将高盐度的海水通过一系列的过程转变为低盐度的海水。目前海水淡化的主要方法有: 1 )真空冷冻—汽相冷凝海水淡化新技术是依据海水的三相点理论,使海水同时蒸发与结冰得一种低能耗,轻腐蚀结垢的海水淡化方法; 2 )蒸馏法工艺简单易于实现,但存在能耗多、成本费用高的缺点; 3 )反渗透海水淡化方法是膜分离法的一种,即利用反渗透膜的分离作用使海水脱盐, 过程中不存在相变, 因此与蒸馏法相比能耗较低, 有着很大的发展前途, 成为世界高科技竞相开发的热点。随着海水淡化技术的提高及成本的大幅度下降, 世界各地正在兴建或计划兴建许多大型海水淡化工厂,一个海水淡化的新时代已经来临。 1 真空冷冻及其特点 真空冷冻原理海水三相点是使海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若压力或温度偏离该三相点, 平衡被破坏, 三相会自动趋于一相或两相。真空冷冻法海水淡化正是利用海水的三相点原理, 以水自身为制冷剂, 使海水同时蒸发与结冰, 冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。与蒸馏法、膜法相比, 能耗低, 腐蚀、结垢轻, 预处理简单, 设备投资小,并可处理高含盐量的海水,是一种较理想的海水淡化法[ ! ]。国外早在 20世纪 60 年代就已开始研究,但目前为止尚没有商业化,主要原因在于过程中产生的三相点蒸汽难以去除和冰晶的输送、洗涤较难。华东理工大学研究开发的真空冻—汽相冷凝海水淡化技术采用低温金属表面,使三相点蒸汽直接冷凝成冰的方法,成功的解决了蒸汽的去除问题, 并在实验室完成了小型试验装置。真空冷冻—汽相冷凝海水淡化技术工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸汽冷凝等步骤,淡化水产品可达到国家饮用水标准。 工艺研究 脱气由于海水中溶有的不凝性气体在低压条件下将几乎全部释放, 且又不会在冷凝器内冷凝。这将升高系统的压力, 使蒸发结晶器内压力高于二相点压力, 破坏操作的进行。显然减压脱气法适合本系统。 预冷海水脱气后可与蒸发结晶器内排出的浓盐水和淡化水产生热交换,预冷至海水的冰点附近。 温度和压力它们是影响海水蒸发与结冰速率的主要因素。 冰—盐水是一固液系统普通的分离方法均可使冰—盐水得到分离,但分离方法不同,得到的冰晶含盐量也不同。实验结果表明减压过滤方法得到的冰晶含盐量比常压过滤方法得到的冰晶含盐量低得多。 蒸汽冷凝在蒸发结晶器内,除海水析出冰晶以外,还将产生大量的蒸汽,这些蒸汽必须及时移走,才能使海水不断蒸发与结冰。 2