海水淡化化学方法范文第1篇

关键词：海水淡化;盐分;处置方法

Abstract: In this paper, a simple analysis of the composition of salt nuclear seawater desalination, introduces the disposal method of salt nuclear seawater desalination, including direct method and usage of two. This paper analyzes the various disposal methods for salinity conditions and their advantages and disadvantages in detail, and pointed out that China's nuclear seawater desalination salt recycling disposal method applicability and economy, and introduced the nuclear power plants, desalination plants, plant coupling industrial chain perspective.

Key words: seawater desalination; salinity; disposal methods

中图分类号：F407.23

一、概述

我国沿海地区经济发达,人口众多,对水资源的需求量大,而沿海城市人均水资源严重匮乏。为了解决我国沿海城市的水资源问题,除了传统的节约用水、废水利用、远途调水等方法外，利用现代技术大规模开辟新的水资源则首推海水淡化技术。利用核电站的排出热能可为海水淡化提供大量的廉价能源, 一方面可降低海水淡化的成本、提高核燃料利用率; 另一方面使用核能可避免大量燃烧化石燃料造成的环境污染问题和温室效应[1]。

全世界现有13座核电站和海水淡化装置联合建设,而且有逐渐增加的趋势，涉及到的技术包括蒸馏法与反渗透法，蒸馏法又分为多级闪蒸、多效蒸馏、压汽蒸馏等几种方法[2]。随着可持续发展战略的实施，海水淡化过程对环境的影响日益受到关注，海水淡化在有效解决缺水问题的同时，其过程对环境也产生了一些不利影响，其中浓盐水对排放地的污染就是一个有待解决的重要问题：浓盐水不但含盐量高，而且含有海水处理时添加的一些化学物质，如果排放不当就会对土壤、地表水、海洋环境等造成污染。因此，根据淡化厂实际情况科学合理地选择盐分处置方法对减小环境污染、降低处理成本都十分重要。

二、盐分组成

盐分的组成取决于海水的水质和海水淡化采用的工艺。其中海水水质和核能海水淡化厂的选址密切相关，各个核能海水淡化厂的海水水质存在一定的差异。海水淡化采用的工艺对浓盐水有影响的操作包括海水加氯消毒、调节pH、海水絮凝和添加防垢剂等，工艺过程中所加入的化学物质和高浓盐分常常随着浓盐水一起排放，从而对排放区域的环境造成严重影响。

大量研究数据表明，核能海水淡化后盐分的组成不是由过程中添加的化学物质决定的，因为添加剂的用量相比海水来说比较小；而是主要由海水的组分决定的。一般来说，海水是一种非常复杂的多组分水溶液。海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在，可以划分为以下五类，见表1 海水成分表。

表1 海水成分表[3]

海水淡化后排放的浓盐水浓度是自然海水浓度的好几倍，海水的浓缩对于盐分再利用来说是一个很有利的因素。

三、盐分的处置方法

目前，世界上常用的盐分处置方法可分为两大类。一类是直排法，如排入海洋、污水处理系统等；第二类将再利用法，如制盐和提取化工原料等。

选择盐分处理办法时需要考虑的因素包括：盐分的排放量、组成、排放地的环境特征、公众接受度、投资和处置费用等[4]。其中公众接受度和处置费用是要考虑的最重要因素。浓盐水的处置方法很大程度上是根据公众接受度来决定的，在公众接受的前提下，费用取决于盐分组成、处置方法以及排放地的环境特征。处置费用约占总淡化成本的5%～30%。总的来说，邻近海洋或湖泊的淡化厂一般将浓盐水直接排入附近水域，而考虑到能源的有效利用，盐分再利用法更有广阔的前景。

1．直排法

（1）排入核电站周边海洋

相对于核电站周边浩瀚的海洋来说，海水淡化后所排放的浓盐水是极微小的一部分，它们不会对海洋环境造成很大影响。因此，将浓盐水直接排入海洋可能是核能海水淡化厂当前最为廉价的方法。

但海洋对排放物的消纳能力并不是无限的，高浓度的浓盐水和淡化过程中引入的化学物质可能对排放口周围的海洋生物造成伤害。另外浓盐水可能快速沉入海底并危害敏感的深海环境，影响大小取决于排放地的水力及地理因素。某些地区水流交换较快，化学物质不易聚集，是理想的浓盐水排放区域；而某些封闭水域水流交换慢，化学物质很难分散、稀释，排放浓盐水容易造成局部生态环境破坏。

在实际设计中，为了确保环境及进料水不被浓盐水污染，淡化厂要尽可能的使排放口远离海岸及进水口，在淡化厂建成运行后要跟踪监测和报告排放口周围海水性质和生物群落种类，数量变化，从而为日后改建或兴建淡化厂提供依据。

（2）排入核电站处理系统

目前，有一种思路是淡化厂将浓盐水排入核电站的污水处理系统，与核电站的生活污水共同处理。浓盐水首先要经过无害化处理，消除对水体水质的不利影响，达到一定标准后才可排入核电站污水处理系统进行进一步处理。采用该方法的优点是：建设与运行费用低，易于管理。但是缺点也很明显。一、仅适用于小型核能海水淡化厂，因为浓盐水进入污水处理厂后对污水生化系统有种种影响，排放量大时还可能超出了现有污水体系的处理能力。二、浓盐水对核电站污水处理设备及管道有很强的腐蚀作用。

2.再利用法

将浓盐水进行重复利用既可以消除对环境的不利影响，又可以降低淡化成本。海水淡化后排出的浓盐水其温度及浓度都较高，将浓盐水排入盐场晒盐和提取化工原料有可能降低系统费用，达到海水化学资源综合利用的目的。但盐水大规模的应用涉及到社会、经济、技术等多方面问题，应综合加以考虑。

核能海水淡化后的浓盐水中主要包括了NaCl、MgSO4、MgCl2、Br2等物质。对浓盐水进行再利用，需要进行一系列的操作，见图1。

图1 浓盐水制盐原理图[5]

一般来说，在合适的气候条件下，可以有效利用充足的太阳能，将浓盐水储存在蒸发池中让其逐渐蒸发，中东、澳大利亚和美国的一些干旱或半干旱地区已经较大规模地采用了这种方法来处理浓盐水。用蒸发池来处理浓盐水可充分利用太阳能而不需要消耗其它能量，但蒸发速度低或浓盐水处理量大时，需要占用大量的土地。核电站周边地区土地较多，在核电站安全性能达标的情况下，周边土地可以用来建造蒸发池。

蒸发池如果建造不合理浓盐水会渗透入地下而改变地质，可通过设置收集系统或密封衬套等措施来保证蒸发池的密封性能。通过正确的选址，合理的设计和管理，海水淡化厂采用蒸发池来处理浓盐水有着明显的经济和环境优势。

核电站、海水淡化厂、盐厂的耦合具有良好的经济性和可操作性。核电站为海水淡化工程提供淡化所需要的大量能源，如蒸汽与电力；海水淡化装置可以使用核电站的海水取水、排水设施及其它公用设施，从而降低海水淡化厂的工程造价；海水淡化厂的浓盐水作为盐厂的原料，减少了盐厂的能耗，降低了盐厂的蒸发时间；盐厂的制盐也减少了海水淡化浓盐水的排放，降低了对环境的污染。因此，核电海水淡化厂对浓盐水的再利用具有更高的经济性和搞好的操作性。核电站、海水淡化厂、盐厂的耦合图可以表述为图2。

图2 核电站、海水淡化厂、盐厂耦合图

四、结论：

核能海水淡化后盐分的排放对环境造成的不良影响已经引起了各国政府及有关人员的关注。大多数国家不仅仅满足于从技术方面去解决污染问题，而且开始从经济方面去考虑对盐分的处置。我国核能海水淡化产业尚属起步阶段，目前还看不出浓盐水排放对环境造成的影响，但随着核能海水淡化技术的成熟、规模的不断增加，盐分处置这一问题将会越来越重要，因此需要在经济性和适用性方面及早考虑并研究方案。

参考文献：

[1] 清华大学核能技术设计研究院，山东核能海水淡化工程预可行性研究报告，2001。

[2] 赵河立，初喜章，阮国岭，核能在海水淡化中的应用，海洋技术，V21,No4.

[3] 张方检，我国的海水，海洋出版社出版，1986年3月。

海水淡化化学方法范文第2篇

又苦又咸的海水里真的可以涌出那一汪清泉吗？当然！人们已经发现了三种从海洋获取淡水的方法，向“龙宫”要淡水还真有可能解决地球上的淡水危机呢！

拖动的“淡水库”

冰山，是冰川在重力作用下断裂而漂流到海洋里的板块。如今地球表面有1550 多万平方千米的面积为冰川所覆盖，它约占陆地总面积的10%，占地球淡水总量的76%。据估计，南极分布着22 万座冰山，格陵兰岛每年可断裂出1.5 万座冰山。如果把南极的冰山拖到严重缺水的干旱地带，淡水紧张的局面便可迎刃而解。虽然冰川资源极其丰富，但是想要利用其中的淡水却非常困难。即便一座中小型的冰山，也有几亿吨或几十亿吨重，目前世界上最大的船只也很难拖运。如何将这一座座“淡水库”搬运到急需淡水的国家？美国发明家约瑟夫・科纳尔提出了一个最现实的想法：利用温差产生动力驱使冰山航行。他认为冰山底下的海水温度比冰山本身高11℃，这个温度足以把液态氟利昂变成气体。这样一来，受热膨胀的气体产生的压力就可以推动发动机，使冰山像轮船一样行驶起来。如果人们能在冰山里钻洞埋管，气态的氟利昂就可送入冰山深处，那里的低温将使氟利昂重新凝成液体，以继续循环使用。12 个氟利昂动力系统就可以推动一座小型冰山行驶。但如何解决冰山在推动过程中的融化消耗以及运抵目的地后如何获取淡水等问题，人们仍旧束手无策。

日新月异的海水淡化技术

目前，海水淡化技术仍是科学家从海洋中获取淡水的不二之选。美国能源部的研究人员在进行海水热能转换的科研工作中，找到了将海水迅速变成淡水的方法。在试验中，他们把温度25℃左右的海洋表层海水抽入低压室内，由于低压室内的压力只有大气压力的1%，将有约1%的海水会急骤蒸发成蒸汽，依靠蒸汽驱使涡轮发电机发电。他们再从海平面以下800 米处抽取较冷的海水，使先前的蒸汽冷凝成淡水。如此一来，每小时可得到1500 升的淡水。一个1 万千瓦的海水发电厂，每天能生产2 千万升的淡水和足够的电力，供人们使用。

德国基尔大学应用物理研究所发明了一种更为简易的海水淡化技术。他们在地面砌一个水池，并垫上黑色塑料布，然后用透明的塑料薄膜搭一个“帐篷”。依靠太阳的能量使水池中的海水蒸发，并在塑料薄膜上凝结成水滴，淡水滴将会顺着薄膜流出。据德国科学家统计，一个4 立方米的水池，一天可生产20 升的淡水。

其实，海水的淡化过程和雨水的形成过程一样，只不过人们把大自然的缓慢过程浓缩在了人工装置中而已。目前，“蒸馏法”仍是淡化海水的主要方法，其淡化海水的总产量占整个海水淡化产量的86%。尽管世界各国都在进行海水淡化，但由于成本过高，它仍无法大规模投产。

寻找海底淡水

拖运冰山困难重重，海水淡化成本高昂，地球的淡水危机是否真的很难解决？经过一个时期的探索，科学家们把目光投向了海底“龙宫”――从那里寻找淡水。

曾有一个日本捕鱼船队在阿根廷沿岸作业。正值阿根廷革命战争爆发，船队不能靠岸，只能在拉普拉塔河口外抛锚。几天过去了，船队的食物、淡水即将用尽，只好向阿根廷政府求救，很快阿根廷政府派出交通艇运来粮食、蔬菜，但没有淡水，并回电说：“贵船即在淡水区域之中。”船员们将信将疑地从大海中打上一筒水尝了尝，竟然真的是淡水，原来这是一个淡水区。

此后，人们利用遥感技术、红外航空摄影发现，日本东京湾一带、夏威夷岛附近浅海区、非洲刚果河河口处、黑海多瑙河河口，以及我国浙江省嵊泗附近、福建省漳浦古雷半岛附近等许多海域，都有淡水区。

这些海底淡水是怎么形成的？一些科学家提出了“渗透理论”，他们认为海底的淡水完全来自陆地。每年有33 万立方千米的海水变成水蒸汽，而后化作雨雪降落在陆地上，一部分渗入地下，遇到不透水的岩层，便形成了蓄水层，如果这蓄水层靠近大海，就有可能流入海底的岩层中。但是，“渗透理论”无法解释几千米下的海底淡水来自何方。随之，一种“岩浆理论”由奥地利的一位地质学家提出。他设想地球深处存在着“放气带”，那里每时每刻都释放出数量极为可观的气体，其中含有大量的氧气与氢气，这些氧气与氢气的相互结合，便形成了岩浆水（又称原生水）。据这一理论推算，地球内部有140 亿立方千米的地下水，约等于地球表面水量的十倍！还有一种“沉降理论”则认为深层地下水的起源与海底沉积物的沉积过程有关。海水中携带的大量泥沙，不断地在海底沉积，随着海底沉积物厚度日益增加，下层的沉积物在重力的作用下被压实，其中的水分就被挤压出来，被挤压的水又随沉积物的下降被带入地层的深处，从而形成了地下水。

根据这些理论，科学家们进一步研究，最终得出这样的结论：海底淡水主要属于沉降水和渗透水。

总之，海底有着极为丰富的淡水资源，它们不仅分布在浅海大陆架，在远离海岸120 千米、深达1000多米的海底都有它们的踪影。

人们渴望开发这丰富而洁净的海底淡水资源，随着科学技术的发展，向“龙宫”要淡水的日子绝不是梦。曾经，孙悟空来到“龙宫”向龙王借宝，如今，人们也要向龙王借淡水一用了。

相关链接

岩浆水：指来自最初熔融的深层岩石的水，岩浆中含有的或从岩浆中分化出来的水。它不是来自沉积岩层的水，也不是来自大气中的降水。

海水淡化化学方法范文第3篇

水资源短缺是当今全球面临的最大的挑战之一。在下一世纪，人类所面临的水危机将比能源匮乏对人类活动的影响更大。据估计，世界上有五分之一的人口没有获得安全饮用水，而有超过三分之一的人口居住在供水紧张的国家；由于相对于水资源的人口迅速增长，这一比例仍将会增加，预计到2025年，这一数字会上升到三分之二。那些生活在沿海社区、干旱地区、以及其他供水有问题地区的人们正在寻找解决其水资源短缺问题的办法。地球表面有70%被海水覆盖，有前景的饮用水来源之一正是世界上几乎取之不尽的海水，而海水淡化也正在证明其自身是一个日益可行的解决方案。

海水淡化（脱盐）是指一种过程，该过程去除盐水或半盐水中的盐及其他矿物质，以生产饮用水，或者是用于灌溉和工业用的水。在过去十年，全球海水淡化市场呈现出上升趋势，水资源紧张国家的海水淡化设施建设大幅增长。Visiongain公司确认2012年全球海水淡化市场的价值达到了183.7亿美元。而GBI research公司预测，2010到2020年间，全球海水淡化累积合同市场容量有10.5%的年复合增长率，预计到2020年，全球海水淡化技术市场将超过520亿美元。

本文将从全球海水淡化市场的现状、先进技术和材料、所用能源以及对环境的影响等方面，探讨海水淡化技术未来的发展。

当前海水淡化市场及常用技术

海水淡化在亚洲和太平洋国家被广泛接受，如中国、印度和澳大利亚，在那里有大量人口居住在淡水资源有限的沿海地区。在北美地区海水淡化也有抬头，美国几乎所有的州都有海水淡化厂，其中大多数专门为工业用途设计。在欧洲，海水淡化主要用于市政目的，但在工业上的应用也在增加。西班牙是世界上顶尖的五个海水淡化国家之一。在欧洲，特别是西班牙的旅游业的增长，也推动了其提高海水淡化能力的需求。

2012年年中，全球饮用水的生产能力为8千万m3/天，而其中多数是在中东和北非地区。到2016年，全球通过海水淡化生产的水预计将超过380亿m3每年。目前全球产能的三分之二处理海水，另三分之一使用淡盐自流水。

中东地区在海水淡化市场占主导地位，并有望继续扩大其在海水淡化方面的种种努力。全球主要海水淡化国家包括沙特阿拉伯、美国、阿联酋、西班牙、科威特、阿尔及利亚、中国、卡塔尔、日本、澳大利亚和印度。世界上最大的海水淡化厂是位于阿拉伯联合酋长国的Jebel Ali海水淡化厂二期，其生产能力为94.8万m3/天。

当前主要的海水淡化技术有反向和正向渗透、多效蒸馏（MED）、多级闪蒸（MSF）、电渗析（ED）、电渗析逆转（EDR）和去离子（EDI）、替代和混合海水淡化。目前全球有超过14000个海水淡化厂，反向渗透厂主导市场，它占2011年全球产能的60%；在这之前最突出的是使用蒸汽的多级闪蒸热过程，2011年，多级闪蒸占全球产能的26%。就地区而言，反向渗透仍然在北美地区占主导地位，欧洲、澳大利亚和大洋洲都青睐反向渗透技术，但亚洲更倾向于使用反向渗透和多级闪蒸技术，并且多级闪蒸技术主导非洲。

至今为止，反向渗透是最节能的海水淡化技术，也是任何新的海水淡化技术的比较基准，其过程的核心是半透膜，它具有从海水中分离出纯净水的能力。业内人士预计反向渗透技术细分市场有望最具成长性，到2020年将达到394.6亿美元。以色列Hadera的海水淡化厂是世界上最大的反向渗透海水淡化厂。

海水淡化的新技术、新材料

新技术和新材料不断涌现，导致海水淡化更环保、更具成本效益。过去，海水淡化的高成本（主要是由于能源的集约使用）以及对与行业相关的环境问题的关注抑制了海水淡化市场的增长。但最近有些障碍已经，或者至少是轻微地被破除了，从而有助于海水淡化市场的业务增长。

新技术 2013年6月，美国得克萨斯大学奥斯汀分校（UTA）和德国马尔堡大学的化学家们发表了他们开发的一项技术，可以进行电化学介导的海水淡化，被称为是“无膜”海水淡化。到目前为止，该技术可以达到25%淡化，化学家们坚信他们可以达到99%淡化，从而满足饮用水的要求。目前大多数海水淡化方法依赖于昂贵且不易沾的膜，虽然新开发的无膜方法仍需加以完善和扩大规模，但如果成功，将能大规模地使用一个简单的，甚至是便携式的系统提供饮用水。

2012年10月，麻省理工的研究人员使用一种能研究液体在固体表面行为细节的新技术设计了一种表面，使水滴可以高速移动。这有可能会增加海水淡化厂生产淡水的速率，并且提高电力生产中的能源利用效率。

2012年3月，西班牙瓦伦西亚大学的研究人员领导了一个350万欧元的项目，通过使用新的无线细菌传感器，他们要设计可以优化污水处理和海水淡化厂运作的智能网络。使用该技术，可以将淡化水成本减少45%，能源消耗降低74%。这个为期三年的项目的目的是开发世界上第一个相互连接的生物传感器无线网络，它可以通过确定理想的注入水中的杀菌剂量来控制细菌的活动，而其最终目标是要从根本上提高生产力并降低净化水的成本。

传统的海水淡化过程——如反向渗透和电渗析——要消耗大量的能源。2010年4月，新墨西哥州立大学（NMSU）的研究人员开发了一种新的蒸发海水淡化系统，不仅能二十四小时不停地运作将盐水转换为纯净饮用水，而且其能源需求非常低，仅用太阳能就足以支持其运作。

同样应用太阳能，2010年10月，麻省理工学院领域和空间机器人实验室（FSRL）的一个团队设计了一个便携式海水淡化系统。该系统采用反向渗透的原理，可以在危机情况下用于生产饮用水，也可以被用于在能源和洁净水供给相对复杂和昂贵的偏远地区生产饮用水，如沙漠地区或发展中国家的农场或小村庄。

一种类似太阳能蒸发器工作，但是是在工业蒸发池规模上的新方法，叫做集成生物技术系统。它可以被视为“完全淡化”，因为它将所有摄入的盐水转换为蒸馏水。这种类型的太阳能供电的海水淡化的独特优势之一是内陆操作可行性。标准的优势还包括海水淡化厂没有空气污染，电厂的冷却水排放不会造成濒危的天然水体的温度升高。另一个重要优势是生产的海盐能有工业和其他用途。

新材料 2013年3月底，芬兰赫尔辛基Arcada大学的能源与材料科学系宣布，它们开发出一种制造纳米多孔膜的技术，能显著降低生产成本。这项新开发的技术生产的膜可以根据水中物质的大小和化学性质来过滤它们，能大大降低膜的价格，从而扩大膜技术在未来的应用。将可能被大量用于洁净水的生产和工业水处理，因为这些过程的目的是要分离出水中有价值的或者有害的物质。

2012年，麻省理工学院的研究人员提出了一种新方法，采用石墨烯（碳元素的只有一个原子厚的形式）作为过滤材料，可以比现有的海水淡化系统更有效率，而且可能成本更低。反向渗透使用膜从水中过滤出盐，膜越好，淡化过程中消耗的能源就越少；膜越薄，通过的淡水就越多。与当前基于聚酰胺的过滤器相比，石墨烯过滤器能大大减少水中的含盐量。同时，现有系统中使用的厚膜的厚度足有石墨烯的一千倍，因而需要极高的压力（因此能源消耗巨大）才能迫使水通过膜。而新的基于石墨烯的系统在相同的压力下，比当前的技术快数百倍；或者说，在相似的速度下，该系统可以在低得多的压力下运行，这有助于提高海水淡化厂的效率，因此成本远低于一般的净化水技术。加之石墨烯是一种已知的最强的材料，因此它比那些目前用于反渗透技术的膜更耐用。而由于海水淡化所需的材料不用像电子或光学方面那样要求几乎是纯净的，因此其获取也相对容易、经济。

海水淡化的新能源

海水淡化一直由于其巨大的能源消耗而遭到批评。目前大多数的海水淡化使用化石燃料，其热电能源——反向渗透海水淡化厂的主要能源来源——会造成空气污染和温室气体排放，进一步加剧气候变化。为了最大限度地减少温室气体排放，可以用可再生能源直接为海水淡化厂供电。另外，也有一些间接补偿或弥补措施，比如安装可再生能源发电厂将能源加入国家电网，也能用于海水淡化工厂，这同时可以解决风能和太阳能的间歇性和可变强度的问题。

为满足日益增长的饮用水需求，利用核能进行海水淡化也是一种可行的选择。最近由国际原子能机构协调进行的研究项目中的案例表明，利用核能进行海水淡化是解决水资源匮乏地区的水需求和短缺问题的一个真正的选择。虽然在受水资源紧缺问题的国家大规模部署核能海水淡化所面临的主要挑战是缺乏基础设施和资源，然而，这些国家对利用核能淡化海水来获得可持续的水资源相当感兴趣。

现代阿联酋自创建以来，大部分的用水需求已经通过海水淡化得到满足。如果海水淡化工厂可以与核电厂相连，那将是对阿联酋的水和能源安全的一个重大推动。Masdar科学与技术研究所的学术院长、Youssef Shatilla教授指出，核能海水淡化是一项众所周知的技术，目前在世界各地运行的工厂显示了其优势。核能海水淡化与传统淡化基本相同，只是能源的来源是核电厂。在世界各地都已经部署了核能海水淡化厂，从发达国家到发展中国家，并已取得巨大的成功。这些能给人信心的事实表明，如果实施的话，必定是对阿联酋的水和能源安全的巨大补充。

在澳大利亚，用水量的增加和低降雨量/干旱相结合，使得其州政府转向海水淡化。虽然海水淡化能帮助安全供水，但由于澳大利亚以煤炭为基础的能源供应，导致海水淡化的能源密集和高碳足迹。为此，澳大利亚一直致力于寻找可再生能源进行海水淡化。

在澳大利亚西海岸的花园岛上，正在开始建设一个利用波浪能的海水淡化示范试点工厂。Ceto海水淡化试点与Carnegie珀斯的波浪能项目（PWEP）共同位于花园岛上，将现成的反渗透海水淡化技术与PWEP的基础设施相结合。该工厂将直接由Carnegie Ceto波浪能系统的液压能量离岸供电。项目的目的是要证明Ceto海水淡化技术有显著并可持续地减少能耗的潜力，因此也能大大减少与海水淡化厂相关的温室气体排放的产生。

在澳大利亚的Perth的一个海水淡化厂的能源供给有一部分来源于由Emu Downs风电厂提供的可再生能源。而在新南威尔士州Bungendore的风电场是专门为悉尼海水淡化厂建造的，能为其提供足够的可再生能源，以抵消海水淡化的能源使用，从而缓解对有害温室气体排放的关注。

2012年6月6日，西澳大利亚大学（UWA）宣布其研究人员将调查在西澳大利亚利用地热能来淡化地下水。该项目将为西澳大利亚州政府和工业界提供地热能和水生产的经济、技术和市场分析，并确定在该州可以最佳应用此技术区域。

海水淡化对环境的影响及解决方案

除了温室气体的排放，海水淡化还对环境造成其他方面的影响，比如对海洋生物的影响、对海洋生态的影响等。

与海水摄入相关联的一个主要问题是对海洋生物的撞击和夹带。美国法院于2011年裁决了《清洁水法》，规定如果不将海洋中的浮游生物、鱼卵和幼鱼的死亡率降低90%的话，就不能再取海水。虽然海洋系统中幼虫的自然死亡率很高，夹带对海洋生物问题的影响并不清楚，但无可否认，夹带可以杀死大批青少年阶段的鱼。表面开放摄入是大型海水淡化厂常用的解决方法，它可以通过适当的筛选与低摄入速度相结合来减小对大的有机体的撞击。通过将摄入口定位在远离生物生产区，比如定位在离岸更远的更深的海里，或者是使用地下海滩井，可以极大地减少或消除对小浮游生物（如幼虫、卵）的夹带。

所有的海水淡化过程都会产生大量的浓缩物，而且可能随着温度的增加而增加，这包含预处理和清洁化学品的残留物、它们反应的副产品和一些由于腐蚀产生的重金属。当反向渗透海水淡化后的高盐度海水（约是海水的两倍）和预处理及膜清洗中使用的化学品被排放到的海洋环境时，会对环境构成风险。由于溶质浓度较高，所以这些高浓度盐水比海水的密度高。因为盐水下沉并会保持很长的时间，因此足以破坏海洋底部的生态环境。

谨慎地放归可以将这一问题最小化。例如，对从2007年底开始在悉尼建造的海水淡化厂和海洋出口结构，水务当局表示，海洋出口将会设置在海底，从而最大限度地分散浓缩的海水，以确保在出口处50米到75米处无差别。典型的外海海洋条件可以迅速稀释这些浓缩的副产品，从而尽量减少对环境的危害。

若要限制这些高浓度盐水流回海洋对环境造成的影响，也可以将其与另一股水一起流入海洋从而达到稀释的作用，比如废水处理或火力发电厂的排污。另一种减少海水盐度增加的方法是在混合区域通过扩散器混合盐水。海滩水井也是一种解决方案，但问题是这需要更多的能源，而且成本较高，加之底层含水层的渗水性限制了吸水率，使得输出量受限，因此很难在大规模的海水淡化厂实施。

当然，更有效的方法是消除预处理阶段或降低预处理要求，因为这将大幅减少能源消耗、资本成本以及海水淡化厂对环境的影响，但这需要开发具有特定表面性质的耐污染的膜，并且需要与改进的流体动力混合的膜模块。

海水淡化的未来发展

除去人口和水资源供应因素，城市化的快速发展、工业扩张、旅游产业的增长以及含水层中盐水侵入的增加，都驱动全球海水淡化能力不断增长。但到目前为止，要广泛使用的话，海水淡化技术还是过于昂贵，因此现在的大多数兴趣专注于开发具有成本效益的方式提供淡水为人类所用。海水淡化技术才出现50年左右，有大量的可改进空间。比如反渗透膜系统通常比热蒸馏使用的能量少，这导致过去十年中海水淡化整体成本的降低。

对一些供水紧张的地区，淡化海水可能是一个解决方案，但这可能并不适用于那些穷困、在大陆内部深处、或者是海拔高的地方。然而不幸的是，这包括了一些地方水问题最为严重的地区。在离海远的地方（比如印度的新德里），或者海拔高的地方（如墨西哥城），高昂的运输成本会添加到已经很高的海水淡化成本中。在相对离海较远同时相对较高的地方（比如利雅得），淡化的水也很昂贵。

海水淡化化学方法范文第4篇

随着淡水资源的日益枯竭，海水淡化已经成为解决淡水危机的替代方案。目前，全球有海水淡化厂1.3万多座，海水淡化日产量约3500万吨左右，其中80%用于饮用水，解决全球1亿多人的供水问题。主要市场集中在中东、美国等地区。随着我国海水淡化技术的成熟，在国家政策扶植的背景下，我国海水淡化行业有望步入快速成长期。

我国海水资源丰富

在全球水资源中，咸水占97.5%，储量极为丰富。在淡水里面，主要是冰雪融水，对其有效利用受制于气候因素变化。而淡化海水处理具备优势：其一储量丰富，其二对其利用具备可持续性，受气候影响较小。从实际情况来看，我国海岸线的总长为32647公里，是海洋大国，而且沿海地区拥有丰富的海水资源，在地下取水和跨区域调水受到越来越多的条件限制的情况下，开发利用海水资源，进行海水淡化就成为开源节流、解决我国淡水紧缺的一条有效的重要战略途径。

海水淡化具备竞争优势

目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、远程调水和海水（苦咸水）淡化三种。开采地下水的优势在于工程量小、成本低；但地下取水受资源条件限制很大，而且许多地区多年来由于过度开采地下水，已形成地下漏斗，造成房屋倾斜，甚至导致了海水倒灌等环境危害，地下水的开采已经受到制约。而远程调水工程浩大，占用大量耕地，还存在被引水地区的环境危害等问题，成本过高。而海水淡化则不存在上述问题，虽然海水淡化成本要高于地下取水，但是相对于运程调水，具备成本优势，目前我国已有的淡水处理项目的平均成本是5.62元/立方米。

我国海水淡化技术成熟

目前，海水淡化方法已出现了数十种之多，但达到商业规模的主要有反渗透法（SWRO）和蒸馏法，也就是常说的“膜法”和“热法”，其中蒸馏淡化技术又分成多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）和压汽蒸馏（VC），而适用于大型的海水淡化的方法只有反渗透法、多级闪蒸法和多效蒸馏法。

国际上海水淡化技术领先的公司主要是以色列的IDE公司、法国的威立雅公司、新加坡凯发公司、日东电工集团/美国海德能公司等。我国海水淡化技术经过 40多年的研究已经趋于成熟，是继美、法、日、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一，已经完全掌握了反渗透法、蒸馏法两大主流海水淡化技术，设备造价比国外降低了30-50％，吨水成本已接近国际先进水平，为大规模应用奠定了良好的基础。从技术上来看，目前我国主要应用的方法是反渗透法和低温多效蒸馏法，由于反渗透法具备工程造价和运行成本持续降低、耗能少等优势，是未来发展的主导方向。

政策扶植力度大

今年来，国家出台了一系列措施扶植海水淡化产业化发展，在税收方面，从2008年1月1日起，企业的海水淡化工程免征所得税。在“十二五”规划中，国家明确提出发展海水淡化。我们认为，海水淡化作为战略性新兴产业中海洋资源开发的一部分，国家可能后续出台具体政策，加大扶植力度。因此，我们认为随着我国海水淡化产业正在走出技术瓶颈和政策瓶颈的困扰，将会进入前所未有的战略机遇期。

投资建议

通过对海水淡化行业和海水淡化的技术分析，我们认为海水淡化产业中投资机会主要来源于市场份额最大、技术最好且发展前景最为广阔的反渗透法，其次是低温多效法。在反渗透法中，我们首选海水淡化核心设备反渗透膜生产企业；次选在投资中占比较大的高压泵、高性能耐腐蚀性钢管和仪表生产企业；最后选择水处理中使用的氯、碱等化学制剂生产企业。在低温多效法中，重点考虑的仍是海水处理设备生产企业。建议重点关注：南方汇通、碧水源、双良节能、海亮股份。

海水淡化化学方法范文第5篇

关键词：膜技术海水淡化 综合利用

中图分类号： TB43 文献标识码： A 文章编号：

前言

海水淡化作为解决水危机的有效途径之一,已经在许多国家和地区(尤其是海湾国家) 得到了广泛的应用。海水淡化的主要方法包括多级闪蒸(MSF) 、多效蒸发(MED) 和反渗透(RO) 等,前两种为蒸馏法,后一种为膜法。由于海水中的硬度、总固溶物和其他杂质的含量均较高,因此海水在进入蒸馏法和膜法淡化装置之前必须经过预处理。预处理可以降低清洗的次数(清洗费用一般占总运行费用的5 %～20 %) 、延长反渗透膜的使用寿命和提高蒸馏淡化装置的热效率、降低淡化过程的能耗及维护费用,同时可以减少化学药品的用量和污染物的排放量,保持环境的可持续发展。

一、海水淡化概述

海洋中却蕴藏着丰富的淡水,其总量约占海水的97%,相当于13.3亿立方公里之多,是一个最大而又稳定可靠的淡水储库。据预测,到2025年,全世界三分之二的人口将生活在缺水状态中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。海水淡化是将海水脱除盐分变为淡水的过程,是指将含盐浓度为35000mg／L的海水淡化至500mg／L以下的用水。淡化方法按照分离过程分类,可分为热过程和膜过程两类。热过程有多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏(MED)、压汽蒸馏(VC)和冷冻法等;膜过程有反渗透法(RO)、纳滤(NF)、电渗析(ED)等。尽管淡化的方法多种多样,目前广泛应用的主要还是多级闪蒸法、低温多效蒸馏法和反渗透法。

二、膜技术在海水淡化中的新进展

1能量回收装置

膜法海水淡化发展迅速,国内外广泛采用,其根本原因在于反渗透淡化水的能耗大幅度下降。反渗透淡化水电耗下降如此之快,其主要贡献者就是浓盐水余压能量回收装置的发展和应用。因此,利用能量回收装置高效利用盐水的余压能,对大幅降低反渗透海水淡化系统能耗,进而降低产品成本至关重要。我国现有的反渗透海水淡化能量回收装置大都是进口产品，如挪威阿科凌的Recuperator及美国的产品等。为此,我国也非常重视能量回收装置技术的研究和开发,并且取得了可喜进展。例如在国家科技部“十五”、“十一五”以及天津市科委项目的资助下,天津大学成功开发了我国首台具有自主知识产权的日产百吨级和日产千吨级能量回收装置,装置能量回收效率分别为90％和93％,达到同期国际先进水平。大瞿岛一体化制水装置首次采用了具有我国自主知识产权的水压阀控式能量回收装置(vPX-50),与不带能量回收的同类装置相比节能效果明显,使得本体能耗下降到3.0kWh·m-3。

2膜技术进步

随着反渗透技术在海水淡化中的广泛应用,反渗透膜性能的优劣对淡化效果的作用更加突出,反渗透膜的作用也至关重要。目前反渗透膜主要由芳香聚酰胺制成,能够阻挡99.9％的盐分同时保持适当的渗透通量,其缺点是反渗透膜分离装置对进水指标有较高的要求,易产生膜污染,需定期对膜进行清洗,并且需在高压下运行,需配备高压泵和耐高压的管路。在发生生物污染时,有机物薄膜覆盖了反渗透膜的活性表面并阻止水分子的透过。目前国内外正在积极探索,研发新型反渗透膜。例如美国的UT-VT最近研发了耐氯反渗透膜,他们用磺化聚砜作为反渗透的膜材料,如此就不存在易受氯攻击的N-H键。UT-VT在聚合过程中引进两个荷电的磺酸基团,发现可以形成有重现性的稳定聚合物,其抗氯和脱盐性能测试表明,将聚合物暴露在活性氯浓溶液中35h没有显著的变化,同时其脱盐率可达到99％,满足苦咸水淡化的要求。尽管膜技术改进有关的工作还需完善,但提升膜性能、改进海水淡化效果的技术革新已展示了一定的产业化前景。

三、膜技术的综合利用

海洋是巨大的液体矿, 其中蕴藏着丰富的化学资源。我国矿产资源相对于众多人口而言较为贫瘠, 因此, 海水化学资源的综合利用势在必行。膜技术在该领域中的应用主要有以下几个方面:

1海水制盐

盐是人体新陈代谢必不可少的食品, 也是化学工业的基本原料。目前, 我国的原盐主要以海盐为主。海水制盐主要有三种方法即盐田法(太阳能蒸发法)、冷冻法和电渗析法。冷冻法如今已很少使用。电渗析法是用离子交换膜浓缩海水制卤, 然后蒸发结晶制盐。电渗析离子交换膜法制盐的基本工艺如图1 所示。电渗析法制盐具有以下优点:

(1) 不受自然条件限制, 一年四季均可生产。

(2) 基建投资少, 占地面积小。

(3) 节省人力, 常备人员较盐田法减少约90% 以上。

(4) 卤水纯度和浓度比盐田法有所提高。

离子交换膜在日本的最大用途, 是采用电渗析的海水浓缩、膜法制盐。这种用途的应用比例占离子交换膜的80%～90%。为此, 现在也正在进行制盐用的离子交换膜的改进。电渗析法海水浓缩制盐, 关键是单价离子高选择性低电阻的均相膜、大型制盐电渗析膜堆和制盐工艺参数控制等。海水中有各种溶解离子, 电渗析浓缩海水制盐于20 世纪70 年代初在日本实现工业化, 80 年代中期各盐业公司全部实行这项技术。国内还未见该项技术工业化应用的报道, 电渗析制盐工艺达到工业应用规模的国家, 只有科威特和日本。

2溴素的提取

溴是重要的化工原料, 在生产、科研、生活的各个领域均具有广泛的用途, 海水是我国溴素的主要来源之一。国内膜法提溴的研究始于上世纪80 年代初, 主要是液膜法和气态膜法。

液膜技术用于海水溴的分离、浓缩, 具有高效、快速、选择性好、节能等特点。利用液膜法从海水中提取溴的实验表明,液膜技术对溴的分离、富集、速度快, 工艺简便。可与卤水提溴的水蒸汽蒸馏法结合, 是提取溴的—种新工艺。制备油包水(W/O ) 型乳状液膜, 使其形成W /O 再O/W 的分离体系, B r2 在膜面有巨大的传质面积, 有较大的溶解度, 能有选择地分离和富集海水中的溴, 在内相中发生不可逆的化学反应, 生成了难以逆向扩散的产物。并使溴从低浓度向高浓度产生促进迁移。有关从海水中提取溴的分离条件研究和分离工艺已有报道, 大多停留在实验室阶段, 需要对液膜的破损、内膜外泄, 溴在体系中的分布等因素进一步进行研究。气态膜法提溴技术是利用疏水性膜吸收器, 以两侧溴素浓度差为传质推动力, 从膜的一侧扩散至另一侧, 进行高效非强制性解吸。这一过程需要克服膜所带来的额外阻力, 以单位接触面积计, 传质系数低于填料塔, 但其单位体积填充密度大, 特别是中空纤维膜吸收器填充密度可达1 000 m2/m3, 据研究推测, 气态膜法提溴工艺较空气吹出法可节能50% 。该法具有传质效率高, 无液泛沟流现象, 无尾气排放, 占地面积小等优点。

结束语

随着淡水资源的日趋珍贵和短缺,海水淡化技术的应用和发展将有广阔的空间。但同时我们也应注意到以下几个问题,首先海水淡化过程中成本控制问题;其次海水淡化过程中产生废弃膜污染问题;再次大规模海水淡化所产生废水排放到海洋对海洋生物和环境的影响等问题,解决好这些问题将更有利于海水淡化技术的推广以及水资源的保护和利用。

参考文献

[1] 方建慧,姜华,刘继全,沈霞,施利毅.纳滤膜在海水淡化中的应用研究[J]. 膜科学与技术. 2006(01)

[2] 张维润,樊雄.集成膜工艺海水淡化与浓海水综合利用[J]. 水处理技术. 2007(02)