化学与社会
海水淡化原理及方法综述
杨 钊 王明召
3
(
北京师范大学化学学院 北京
100875)
摘要 介绍了海水淡化的原理和多级闪蒸 、
反渗透 2 种常用的海水淡化方法 ,并且简要回顾了
我国海水淡化的研究和技术应用情况 。
关键词 海水淡化 多级闪蒸 反渗透
水对于人类的生存与发展具有重要意义 ,而能
被人 类 利 用 的 淡 水 资 源 仅 占 全 球 水 总 储 量 的
0
177 %。随着淡水资源短缺的形势日趋严峻 ,人们
寄希望于新的淡水资源的开发 。海水淡化作为开发
新的淡水资源的重要手段日益受到重视 。
1
海水淡化的原理
海洋水占全球水总储量的 96
15 % ,而人类有近
七成居住在距大海不到 120 公里的地方 ,因此海水
淡化成为新水源开发的必然趋势 。海水淡化就是将
海水脱除盐分变为淡水的过程 。
1
11 海水的水质特点
[ 1 ]
海水水质的主要特点是 : (1) 含盐量高 ,一般在
35 g/ L 左右 ; (2) 腐蚀性大 ; (3) 海水中动 、
植物多 ;
(4) 海水中各种离子组成比例比较稳定 (见表 1) ;
(5) p H 变化小 ,海水表层 p H 在 8
11～813 范围内 ,
而在深层 p H 则为 7
18 左右。
表
1
海水中主要离子成分
成分
含量
/ ( mg/ L)
成分
含量
/ ( mg/ L)
Cl
-
18980
Br
-
65
Na
+
10560
Sr
2 +
13
SO
2 -
4
2560
SiO
2
6
Mg
2 +
1272
NO
-
3
2
1
5
Ca
2 +
400
B
4
1
6
K
+
380
F
-
1
1
4
HCO
-
3
142
总含盐量约
34400 mg/ L
1
12 海水淡化方法分类及其原理
根据分离过程 ,海水淡化主要包括蒸馏法 、膜
法 、
冷冻法和溶剂萃取法等 。蒸馏法海水淡化是将
海水加热蒸发 ,再使蒸气冷凝得到淡水的过程 ,又可
分为多级闪蒸 、
多效蒸发和压气蒸馏
[ 2 ]
。膜法海水
淡化是以外界能量或化学势差为推动力 ,利用天然
或人工合成的高分子薄膜将海水溶液中盐分和水分
离的方法 ,由推动力的来源可分为电渗析法 、
反渗透
法等
[ 2 ]
。冷冻法海水淡化是将海水冷却结晶 ,再使
不含盐 的 碎 冰 晶 体 分 离 出 并 融 化 得 到 淡 水 的 过
程
[ 3 ]
。溶剂萃取法海水淡化是指利用一种只溶解水
而不溶解盐的溶剂从海水中把水溶解出来 ,然后把
水和溶剂分开从而得到淡水的过程
[ 3 ]
。
海水淡化的历史可以追溯到公元 3 世纪 ,当时的
水手用海绵吸收海水蒸发出的水蒸气 ,然后将凝结的
淡水挤出以供旅途之需。海水淡化真正实现装机应
用是在 18 世纪后期。最早的海水淡化处理厂于 1881
年在地中海马耳他岛上建成 ,岛上的饮用水大部分来
源于海水淡化处理
[ 4 ]
。现代海水淡化方法的早期研
究开发中 ,蒸馏法特别是多级闪蒸法应用最为广泛。
近二十年来反渗透技术发展速度很快 ,在海水淡化领
域的总容量已经接近多级闪蒸的容量份额 。
2
常用海水淡化方法介绍
2
11 多级闪蒸( MSF)
多级闪蒸是多级闪急蒸馏法的简称。其原理如
图 1 所示。将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸
室 ,由于闪蒸室中的压强控制为低于热盐水温度所对
应的饱和蒸气压 ,所以热盐水进入闪蒸室后即成为过
热水而急速地部分汽化 ,所产生的蒸气在冷却水管外
壁冷凝为所需淡水 ,同时热盐水自身的温度降低。原
料海水在进入加热器前作为冷却水冷凝闪蒸室中的
蒸气 ,换热后温度上升 ,可以节约大量能源。多级闪
蒸的整个设备由多个闪蒸室构成 ,每一级闪蒸室里面
可以完成一个完整净化过程 。热盐水依次流经若干
个压强逐渐降低的闪蒸室逐级蒸发降温 ,浓度逐级增
大 ,直到温度接近(但高于) 天然海水温度
[ 5 ]
。
多级闪蒸技术利用热能和电能 ,适合于可以利
用热源的场合 ,通常与火力发电站联合建设与运行 。
由于其技术最为成熟 ,海水结垢倾向小 、
设备简单可
靠 、
易于大型化 、
操作弹性大 、
运行安全性高以及可
・
1
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2008
年第
3
期 化 学 教 育
3
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2
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2
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