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  海水淡化原理海水淡化亦稱(chēng)海水脫鹽，其含義是將海水用較低成本脫去鹽 分，變?yōu)楣┤祟?lèi)生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用的淡水。

  海水占了地球總水量的97%以上，但因含鹽量高而不能直接 應(yīng)用。隨著人口不斷增長(zhǎng)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日益發(fā)展，淡水需要量日 漸增加，這除了充分利用現(xiàn)有的地表水和地下水外，海水淡化是 解決水源的根本途徑。

  (一)海水的組成

  海水是一種具有復(fù)雜組成的液體。已知海水中的含鹽濃度為 3~4%，包括了80多種化學(xué)元素，它們主要以離子形式存在。其 中有11種成分的含量超過(guò)了1ppm,稱(chēng)為海水的主要成分，它們 占海水總含鹽量的99.58% (見(jiàn)表4-13)。 此外還存在著某些元素 的同位素，重要的有氫的同位素H (氘)等。

  在海水中也溶解有多種氣體(見(jiàn)表4-14) ，含量最多的為二氧化碳、氮和氧，另有一些微量的氣體如氬、氮等。

  溶解在海水中的CO2與淡水中的情況不同，它除少量是游離形式外，主要是以碳酸根及碳酸氫根的離子形式存在，因而可用煮沸或減壓方法驅(qū)除。

  海水中除上述成分外，還含有不同數(shù)量的無(wú)機(jī)和有機(jī)懸浮物、菌藻及微生物，所以它是一個(gè)具有復(fù)雜組成的液體體系。 海水的pH值約為7.5至8.4。

  (二)海水的淡化方法簡(jiǎn)介

   海水淡化前先要預(yù)處理，其目的是為淡化過(guò)程提供潔凈的符 合特定理化指標(biāo)的海水。預(yù)處理一般包括滅菌、沉降、過(guò)濾、軟 化、脫氣等。當(dāng)然，并非海水的每種淡化方法進(jìn)行之前都嬰通過(guò) 這些預(yù)處理的所有環(huán)節(jié)，需視不同過(guò)程及具體情況而定。

  從海水這個(gè)復(fù)雜的液體體系中取出水或除去鹽，都可達(dá)到淡化的目的。目前實(shí)際應(yīng)用的淡化方法以前者為主，主要有:

  1.蒸餾法

  蒸餾法是將海水加熱汽化，再使蒸汽冷凝而得淡水。此法在能源充足和有廢熱可利用的場(chǎng)合較為適用，缺點(diǎn)是操作溫度高，引起設(shè)備腐蝕及結(jié)垢嚴(yán)重。

  2.冷凍法

  冷凍法是利用海水在0℃以下、共晶點(diǎn)以上的狀態(tài)時(shí)，只有 水呈冰晶析出，鹽不會(huì)析出，形成的冰晶-鹽水淤漿，經(jīng)分離洗滌后，將冰融化，即得淡水。此法優(yōu)點(diǎn)是凝固潛熱較小，過(guò)程本身所需能量較少，操作溫度低，結(jié)垢及腐蝕問(wèn)題不嚴(yán)重。映點(diǎn)是冰晶懸浮體的輸送、分離及冰晶的洗滌較困難，操作要求高，且 需消耗部分產(chǎn)品——淡水。

  3.水合物法

  利用某些氣體化合物如丙烷等與水不互溶，但在低溫下能與水形成多分子的水合晶體如C3H8·17H2O,把形成的含水合物晶體(約10~15%)的鹽水淤漿與冷凍法所得的冰晶-鹽水淤漿作同樣處理，即可得淡水。氣體可循環(huán)使用。

  4.溶劑萃取法

  某些溶劑如三乙胺等，在低溫下能溶解一定量的水，而當(dāng)溫 度升高時(shí)，又能將溶解的水分離出來(lái)。溶劑的這種性質(zhì)可用于海水淡化，又叫溶劑萃取法。此法優(yōu)點(diǎn)是操作溫度低(接近室溫)， 能量消耗少，設(shè)備腐蝕輕。關(guān)鍵問(wèn)題是要找到理想的價(jià)廉的萃取劑。

  5.反滲透法

  海水淡化的反滲透法因其消耗能量相對(duì)比其它的方法少，且 操作簡(jiǎn)便，設(shè)備能在短期內(nèi)建成，因而它是目前一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)能力的 淡化方法，現(xiàn)已開(kāi)始在世界各國(guó)迅速推廣使用，我國(guó)于82年完成 實(shí)驗(yàn)室研究，現(xiàn)轉(zhuǎn)入實(shí)際中應(yīng)用。 反滲透海水淡化的關(guān)鍵在于滲透膜。因海水中總含鹽量為 35000~36000mg·L-1,海水的滲透壓約為24×10 5Pa。要外壓 大于滲透壓才能產(chǎn)生反滲透，因而運(yùn)行時(shí)壓力很高，一般要達(dá) 7X108~1X 107Pa,這就要求有高強(qiáng)度的滲透性好的膜及能承 受高壓的膜的支持體。 海水淡化方法分一段除鹽法和二段除鹽法兩種。一段除鹽法 是在7×10 6~1×10 7Pa的壓力下，利用去除率達(dá)99%高除鹽性的 膜，經(jīng)過(guò)反滲透得到含鹽量100~ 200ppm的淡水。二段除鹽法是 先通過(guò)一段膜,使海水的含鹽量達(dá)到2000 ~3000ppm,接著再二段 處理得含鹽量為100~200ppm的淡水。這種方法操作比一段法復(fù) 雜，但可在較低壓力下(5×10 6~7×10 6Pa)用透水量較大的膜， 即對(duì)膜的要求可低一些。 對(duì)于高含鹽量的水也可將反滲透作為離子交換法的前處理， 先除去90~95%鹽后，再經(jīng)離子交換處理，可以減輕離子交換設(shè) 備的負(fù)荷，節(jié)省資金，且出水可直接用于鍋爐及其它工業(yè)。

  6.電滲析法見(jiàn) 2-4 (二)。

  7.離子交換法。

  海水中的離子濃度比淡水大得多，若用離子交換法進(jìn)行淡化，樹(shù)脂的再生費(fèi)用顯然很大。因此一般不用此法直接淡化海 水。不過(guò)1985年11月在美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)上出現(xiàn)了用熱再生樹(shù)脂來(lái)淡 化海水的報(bào)告。這種樹(shù)脂屬兩性類(lèi)，因在樹(shù)脂中同時(shí)含有弱酸性 及弱堿性?xún)煞N活性基團(tuán)。樹(shù)脂在室溫時(shí)可吸附鹽類(lèi)。適用含鹽量 為2000~3000mg·L-1至50~100mg·L-1的范圍。當(dāng)升高溫度 時(shí)(70~80℃)，吸附在樹(shù)脂上的鹽能被水解釋放而使樹(shù)脂得到再生。