2011

年 11 月

于慧等：海冰淡化方法与应用前景概述

技术

［5，11 － 12］

小试等多项研究，提出了离心法

［12］

、

重

力法

［5］

、

冻融法

［5］

、

膜法、淋融法

［11］

、

挤压法等多种

海冰脱盐方法。经过近 10 年的研究攻关，海冰离心
脱盐法和重力脱盐法在诸多海冰脱盐方法中表现出
脱盐效果好、技术经济成本低等优点，成为海冰淡化
从科学设想走向产业化的主要技术。

海冰淡化方法

目前我国对海冰进行脱盐的方法大概分成 2 大

类：一类是固态脱盐法，另一类是液态脱盐法。

1. 1

固态海冰脱盐法

通过海冰形成的原理可知，海冰的盐分来源于

海冰形成的过程中包裹的海水，即所谓的盐泡。如
果把海冰击碎盐泡也随之破碎，盐水就会流出。但
是由于冰温较低，盐泡中卤水黏度较大，盐泡破碎后
卤水都黏附在冰表面。如果能给以外力（离心力、
重力、挤压、冲洗等）或降低黏度，使盐水从冰表面
脱掉，即可达到脱盐的目的。

对固态海冰进一步脱盐的方法有：离心脱盐法、

浸泡脱盐法、浸泡离心脱盐法、重力脱盐法等。

1. 1. 1

离心法脱盐

海冰固态离心脱盐的基本原理是通过对海冰中

卤水施加超重力（通常是通过离心运动），使卤水克
服冰表面的黏性附着力和盐胞管中的表面张力对其
的约束，从而使卤水脱离海冰。可见海冰离心脱水
主要为卤水在冰面的液膜流动。由于海冰本身为淡
冰，主要盐度来自于卤水，即海冰盐度取决于海冰中
卤水含量，海冰离心脱盐的过程也就是使海冰离心
脱水的过程

［12］

。

国家海洋局环境监测中心

［12］

研究了离心转速

对渤海灰白冰脱盐效果以及主要超标水质参数的影
响。实验发现，在其他实验条件相同的情况下，离心
转速的变化对灰白冰脱盐效果有显著影响。当转速
达到 2 000 r /min 左右时，脱盐效果便可达到标准。

天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室对粒

径、分离因数进行了实验分析，通过实验得出了最佳
的分离粒径是 6 ～ 9 mm，最佳分离因数是 1 100。

（ 1）分离粒径
该实验室采用滚筒式碎冰机破碎海冰将盐分暴

露出来，通过筛选取粒度为≤3、3 ～ 6、6 ～ 9、9 ～ 12、

12 ～ 15 mm

的颗粒，并分别取不同粒度的海冰 100

，测量未离心前不同粒度海冰的盐度。同样再取不

同粒度下、相同重量的海冰，在分离因数为 1 100，分
离时间为 1 min，经离心机离心脱盐，检测淡化后海

冰盐度，实验结果如图 1 所示

［13］

。

1—

离心分离前； 2—离心分离后

图 1 不同粒度下的海冰离心前后的盐度

从图 1 中可以得出，在离心分离前海冰盐度随

粒径的增大而减小，在离心分离后随粒径增大盐度
先降低后升高，在 6 ～ 9 mm 达到最小。海冰破碎是
从海冰脆弱的盐道处破裂，大颗粒的本身盐泡就较
少，比表面积小。小颗粒较大颗粒有更大的比表面
积，故在分离前小颗粒盐度高于大颗粒。经过离心
分离，大比表面积的小颗粒表面的液膜不易脱落，大
颗粒虽然相对比表面积小，但本身还含有未破碎的
盐泡，而 6 ～ 9 mm 的颗粒大部分盐泡都被打开，相
对于小颗粒又有较小的比表面积，故盐度达到了最
小值。粒度对盐度的影响是比表面积和未打开盐胞
共同作用的结果。

（ 2）分离因数
该实验室通过取相同质量和相同粒径（ 3 ～

6 mm

）的冰粒在分离因数 500 ～ 1 700 进行离心脱

盐的实验，来考察分离因数对脱盐效果的影响。从
图 2 可以看出，分离因数越大越容易脱盐，随着分离
因数的增加，盐度逐渐降低，但当分离因数超过

1 100

时，盐度趋于平衡。增加分离因数，实质上增

大了使卤水脱离冰粒的驱动力，使卤水更快地从冰
面脱离，卤水液膜减薄

［13］

。

图 2 海冰盐度随分离因数的变化

1. 1. 2

浸泡脱盐法

浸泡法海冰淡化的基本原理是粉碎冰体使海冰

中的盐胞被打开，再向冰中加入适量的浸泡水，固态
冰在液态水中浸泡时能使冰温升高，卤水的黏度