现代化工

第 31 卷第 11 期

变小，容易从冰表面流掉

［4］

。

浸泡液的盐度远远低

于卤水的盐度，根据平衡原理卤水中的盐分将向浸
泡液中转移。这些都有利于盐分从冰表面脱掉。经
过一定时间的浸泡使冰中的卤水盐分转移到水中，
达到盐分与冰晶体（或冰晶粒）相分离的目的

［14］

。

浸泡法淡化海冰能将盐分脱掉 60% ～ 70% 。

影响脱盐效果的主要因素是浸泡液用量、浸泡

时间、浸泡液盐度。

1. 1. 3

浸泡离心脱盐法

浸泡离心脱盐法是浸泡脱盐和离心脱盐的组

合，通过浸泡液的浸泡降低卤水的黏度，使盐分向浸
泡液中转移，再利用离心力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，加速
卤水在冰面的液膜流动，以达到降低盐度的目的。
浸泡离心法最高脱盐率 91% ，产水符合生活饮用水
标准、地面水环境质量标准和农田灌溉水质标准。
浸泡液的加入比例和浸泡液的盐度都影响浸泡离心
的脱盐效果。浸泡液的加入比例越大、盐度越低脱
盐率越高。

1. 1. 4

重力脱盐法

重力脱盐法是利用冰块自身的重力作用和环境

温度变化产生的融冻作用将冰内的卤水排挤出来。
在温度的影响下，冰中卤水的排出主要来自内部压
力、温度迁移和重力（开口孔隙）作用

［15］

。

渤海海

冰主要由多边形的冰晶体、卤水泡、空气和少量固体
杂质组成

［15］

。

海冰中所谓的“卤水胞”或“盐水

泡”，这种液－固两相共生的混体结构奠定了海冰重
力脱盐的基础。冰内卤水胞如果与冰体上下表面上
的开口孔隙相互连通形成所谓的“卤水通道”或“卤
水管”，冰内高盐度卤水在自重作用下就会向下迁
移产生流动，并且随着卤水胞边界冰晶体的有限溶
解，冰内卤水大量流失后，海冰就可以由微咸水转化
为淡水。海冰重力固态脱盐主要通过冰块码放技
术，利用重力作用，实现固态自然排卤的目的。

（ 1）冰内压力作用
海冰中的卤水含盐量最初为海水冰点时的盐分

浓度，一旦生长的冰层封闭了盐胞，当温度下降，就
会从卤水中进一步析出纯冰，卤水中的盐分浓度增
大。由于冰结晶后体积增加（水相变成冰体积增大
约 10% ），盐胞内的压力增高，一部分卤水通过相互
连接的盐胞被挤压进下部海水，海冰的含盐量因此
会降低。

（ 2）温差作用
气温对海冰重力固态重力自脱盐的影响较为复

杂，因为海冰融化过程伴随着脱盐过程，是一个分子
热动力学过程。单层海冰暴露在空气中，其融冻取
决于环境温度，因为其热容小，所以温度过高时融化
快，温度低时不融解或者融水重新凝结，这都不利于
海冰盐分排泄。0℃ 以下时有利海冰固态脱盐。低
温时，海冰脱盐姿态效应比较明显，但高温时，气温
的影响有所弱化。

（ 3）重力作用
对海冰下层结构的研究表明，下层海冰存在不

同尺寸和数量的开口孔隙。冰内盐胞如果在迁移中
与开口孔隙连通，冰内高含盐量的卤水在重力作用
下就会向下迁移。这种通道如果贯通到海冰的上
部，特别是在融冰期，暴露在空气部分的冰内卤水就
会大量流失，含盐量迅速降低。静水压引起的盐胞
内的卤水“冲洗效应”与重力引起的卤水流失相类
似，气温较高时，冰表面会有融解水出现。一部分融
解水可与盐胞或开口孔隙连通，开口孔隙和盐胞成
为贯通导管，引起融解水与卤水流出，由于融解水的
密度小于卤水密度，融解水浮在卤水上面，在重力作
用下使融解水将卤水从盐胞中排出并取代卤水位
置。因此，海冰表层反复冻融时，海冰的含盐量就可
以逐渐降低。

1. 2

液态海冰脱盐法

液态脱盐就是对海冰水进行脱盐，所谓的海冰

水即海冰融化形成的水资源。主要包括蒸馏法、电
渗析和反渗透法。

由于膜分离过程具有传统的分离过程不可比拟

的特点和优越性，例如能耗低、常温操作、无副产物
产生、纯物理分离、适用对象范围广泛、所用装置简
单、易于控制和维修等，使得其在海冰淡化方面具有
其他方法所无法比拟的优势。对海冰水的水质分析
确定海冰水可以用超滤－反渗透集成膜来进行淡
化，目前开展的海冰水淡化研究也主要针对膜法。

1. 2. 1

实验流程

海冰融水淡化集成膜技术过程，首先用沉淀池

将海冰融水进行沉淀，然后将原水提升压力经袋式
过滤器过滤，滤除原水带来的较大的颗粒、泥沙等不
溶物，后由超滤装置对海冰融水中的胶体、细菌等物
质进行进一步截留处理，再进入反渗透装置进行脱
盐处理

［16］

。

1. 2. 2

袋式过滤器

海冰融水经过沉淀池沉淀后泵入袋式过滤器