实验2-2海水的蒸馏.ppt

海水的淡化 李继元 水乃生命所必需 是基础性的自然资源 然而 人类的污染 过度使用等行为加深了水资源的严重短缺 为了保护我们的生命之源 各国政府 企业动用了尽可能的资源来保护现有水资源不被污染 同时研究新技术以寻找新资源 至此今日 充分利用覆盖地球绝大部分面积的海洋水资源的事业已经受到全球性关注 并开发出了各种海水淡化的技术和设备 下面让我们来接触一些海水淡化的技术方法 一 海水的蒸馏技术 这是一种古老的方法 道理很简单 就是对海水进行蒸煮 收集其蒸气 再冷却盛水即可 早期的蒸馏脱盐技术主要用于远洋船只上 解决航行过程中船用淡水的供应问题 但是这种方法由于耗能大 结垢多 故一直发展缓慢 后来技术不断的改进和发展 尤以多级闪蒸技术的问世后 蒸馏技术得到了广泛的采用 蒸馏技术的分类蒸馏技术可分为 多级闪急蒸馏技术 多效蒸馏技术 压气蒸馏技术 膜蒸馏技术和太阳能蒸馏技术等 多级闪急蒸馏技术 多级闪急蒸馏法 MSF 简称多级闪蒸法 原理为 将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室 由于该闪蒸室中的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下 故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分气化 从而使热盐水自身的温度降低 所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水 多级闪蒸就是以此原理为基础 使热盐水依次流经若干个压力逐渐降低的闪蒸室 逐级蒸发降温 同时盐水也逐级增浓 直到其温度接近 但高于 天然海水温度 多效蒸馏技术 这也是一种蒸馏法 该法是把海水引入第一蒸馏器 由加热蒸气加热 产生的蒸气称为二次蒸馏汽 二次蒸馏汽被引入下一个蒸发器作为加热蒸气使用 浓海水也进入下一个蒸发器蒸发 串联在一起的蒸发器的个数叫做效数 最末一效和减压器相连 以保证沸海水沸点由首效逐次降低 从而实现前一效中二次蒸发对后一效浓海水的加热作用 压汽蒸馏技术 该技术压汽的方式可分为热压法和机械压法 热压法 是用高压蒸汽在喷射器中吸引二次蒸汽 到达低压系统 从而反复利用蒸汽 而机械压法是用机器来吸引二次蒸汽 膜蒸馏技术该技术是膜法技术的一个分支 是将蒸馏法与膜法脱盐结合的为一体的一种新技术 太阳能蒸馏 这是海水淡化的新技术 是应用集热技术将太阳能转化成热能 供给海水淡化中所需全部或部分能量来制取淡水的方法 可分为直接法和间接法两种 直接法将集能和除盐部分集于一体 间接法是将集能和除盐部分分开 即通过集热器收集能量 用以驱动除盐装置的方法 对生产能力为100 200立方米每天的一般淡化厂 每生产1立方米的淡水 需要石油3 20升 而太阳能淡化厂 直接法仅需0 2 0 5升 间接法需要0 7 2升 最重要的是没有污染 操作维修简便 但是由于要求日照量大且比较稳定 一般要在145 4瓦每立方米以上 所以在日照充分的地方 这是一种极有前途的方法 二 膜分离法 膜分离技术目前是世界高科技开发的热点 用于海水淡化的膜分离法主要有电渗析法和反渗透法早在15世纪 航海部门就曾以简易的蒸馏装置来解决海船在长期航行中的淡水供应问题 第二次世界大战期间 出于战争的需要 用蒸馏法淡化海水的技术有较大的发展 已用于供应战舰和岛屿的淡水 从20世纪50年代以来 随着工农业的发展和城市人口的增长 淡水供应逐渐紧张 造成有些沿海城市严重缺水 因此海水淡化的技术 成为开发新水源的重要途径之一 据1980年统计 全世界淡化装置的每天总造水量为727 5万立方米 其中75 9 是蒸馏法生产的 其余大部分用膜法 电渗析法 水中的离子在直流电场的作用下 可通过半透膜 最初的惰性半透膜电渗析法 主要用于溶胶的提纯 电流效率很低 到了20世纪50年代初 由于选择性离子交换膜向世 才能够用电渗析法淡化海水或苦咸水 脱盐用的选择性离子交换膜有两种 阳膜 只允许阳离子透过的阳离子交换膜 阴膜 只允许阴离子透过的阴离子交换膜 使阴膜和阳膜交替排列 中间衬以隔板 其中有水流通道 夹紧之后 在两端加上电极 就成电渗析脱盐装置 当海水流经电渗器时 在直流电场的作用下 阴离子透过阴膜向阳极方向迁移 途中被阳膜挡住去路 被水流冲洗而出 阳离子透过阳膜向阴极方向迁移 途中被阴膜挡住 也被水流冲出 透过阳膜或阴膜的水为淡水 结果 从大约一半的夹层流出的水为淡水 从另一半流出的则为浓缩的海水 电渗析脱盐所用的半透膜 除要求电阻低 透过的选择性高 交换容量大和水的电渗小之外 还要求有一定的机械强度 尺寸不变和化学稳定性高等 电渗析脱盐是离子在电场中迁移的结果 用于含盐量高的海水淡化时 单位产量的耗电量大 很不经济 故多用于淡化苦咸水 或结合离子交换技术制造工业纯水 很少单独用于淡化含盐量高的海水 反渗透法 通常又称超过滤法 是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法 该法是利用只允许溶剂透过 不允许溶质透过的半透膜 将海水与淡水分隔开的 在通常情况下 淡水通过半透膜扩散到海水一侧 从而使海水一侧的液面逐渐升高 直至一定的高度才停止 这个过程为渗透 此时 海水一侧高出的水柱静压称为渗透压 如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压 那么海水中的纯水将反渗透到淡水中 反渗透法的最大优点是节能 它的能耗仅为电渗析法的1 2 蒸馏法的1 40 因此 从1974年起 美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法 反渗透海水淡化技术发展很快 工程造价和运行成本持续降低 主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力 提高反渗透系统回收率 廉价高效预处理技术 增强系统抗污染能力等目前海水淡化的成本还很高 就是那些技术先进的大型蒸馏厂 每吨淡水的成本也高