海水淡化的化学方法

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海水淡化的化学方法范文第1篇

97.5％为成水，2.5％为淡水，地球上不到1％的淡水可为人类直接利用，主要分布在湖泊、河流和浅层地下。专家分析，这些不到1％的淡水要养活全球日益膨胀的人口，是远远不够的，尤其是在工业越来越发达的今天，水荒问题变得日益突出。

为了探寻超越自然速度净化水的方法，人类在创造更多的淡水上做了很多努力。污水处理，倡导节约，循环利用等等，但是，水荒问题依然严峻。1954年，世界上第一个海水淡化工厂在美国得克萨斯的弗里波特建立，人类实现了早在大航海时代就有的向大海要水喝的梦想。50多年过去了，这个工厂仍在运营，它转变的海洋淡化水一直源源不断地输送给这个城市，被市民誉为“蓝色奇迹”。

靠海吃海

根据联合国公布的数据，中国也属于世界上13个贫水国之一，人均淡水资源仅为世界人均量的1／4，并且水资源分布不均，大量的淡水集中在南方，北方淡水资源仅为南方的1／4，可以说，整个淡水资源形势不容乐观。

1958年，中国开始研究海水淡化技术；1984年，天津成立国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，加上国际海水淡化技术的发展，今天的海水淡化技术已基本成熟，多级闪蒸淡化法、反渗透淡化法、电渗析淡化法等技术的运用，使得海洋淡化水的成本已降至5元／立方米左右，未来还有继续降低的可能。

目前，世界上海水淡化运用最多的地方是中东地区，那里盛产石油，但是淡水资源缺乏，对当地人来说，水比油贵。据悉，中东地区的富油国淡水供应80％都是来自海洋淡化水。因为能源供应充足，所以那里的海水淡化产业发展也很迅速。对于海水淡化产业，中东地区近些年的投入也在逐渐加大，海水利用变得更加频繁和有效。

在中国，走在海水淡化产业前列的是天津。20世纪80年代，天津大港发电厂就成功引进了大型的海水淡化设备，以满足发电企业对淡水的需求。“现在我们每年可以生产淡水约50多万吨，这些水不仅可以满足发电需求，我们还把这些淡化水开发成饮用水，目前，由我们生产的海德润滋牌饮用水已经大面积投放到全国各地。”天津大港发电厂工作人员告诉记者。

另据记者了解，作为国家循环经济第一批试点的天津北疆电厂项目今年也进入关键时期，该项目总投资约123亿元。目前，该项目的海水淡化15大罐已安装完成，预计今年年底可以投产一台发电机组和配套海水淡化装置，一期工程投产后，每年可生产110亿千瓦时电能。

除了天津，中国的其他沿海城市近些年在海水淡化产业领域也是蠢蠹欲动，并取得良好发展。青岛的百发海水淡化就是一个利用海水淡化的项目，该项目预计2011年建成通水，建成后，每天可生成10万吨淡水供市民饮用。

靠海吃海，那么海水淡化的成本究竟如何呢?目前，世界上常用的取水方式主要分为三种：地下取水、远程调水和海水淡化。地下取水工程量小、成本低，被视为最便宜的方法，但是，近些年，许多地区由于过度开采地下水，已形成地下漏斗，地下水的开采明显受到制约。

远程调水，以20世纪80年代实施的引滦入津工程为例，根据测算，大港发电厂如果采用天津的滦河水达到用水标准，平均每立方米水为9元，而直接采用淡化海水，平均每立方米水仅为5～7元。专家预测，南水北调工程实施后，长江水流到北京，按现行不变成本计算，综合成本在5元／立方米以上，甚至有专家预测每立方米将达20元。根据美国海水淡化研究机构的资料，他们认为，远程调水超过40公里，成本将超过海水淡化。

依照目前海水淡化技术的发展趋势，专家指出，综合苦咸水淡化技术，海水淡化成本将会降至2～4元／立方米左右，如河北省沧州市的苦咸水淡化成本就为2.5元／立方米。试想，如果抛开政府补贴等政策性因素，单从经济技术方面分析，海水淡化的单位成本实际上很有竞争力。

投资探秘

目前，世界上已有120多个国家在运用海水淡化技术获取淡水，全球有海水淡化厂1.3万多座，海水淡化日产量约5560万立方米，相当于0.5％的全球用水量，可以解决1亿人的用水问题。

但是，据联合国2008年公布的数据，目前全球超过10亿人口居住在水资源稀缺地区，而到2025年，这个数字将会攀升至18亿。1亿和10亿、18亿的差距让众多商家把海水淡化产业誉为朝阳产业。专家称，未来20年，国际市场在海水淡化领域有近700亿美元的商机。

已经使用了海水淡化技术的一些国家，如：以色列、美国、日本等国，都已取得了显著的经济效益。中国政府现在也越来越重视海水淡化产业，国家已着手建立“海水资源利用产业化规模示范工程项目”，将海水淡化列入高新产业范畴。

目前中国的海水用量为120亿立方米／年(日本约为2000多亿立方米／年，美国约为1000亿立方米／年)，大大低于发达国家水平利用率低恰恰给了这个市场潜力和活力。

众多世界知名海水淡化公司已经看准了中国市场，如美国矩阵海水淡化工程公司、以色列TDE海水淡化技术有限公司，均已在中国设立办事处，随时准备对中国的海水淡化产业插上一脚。

据记者了解，海水淡化产业的投入相较一般产业要大，最小的海水淡化厂投资都超过上千万美元，要想成功运营起来，后期的投入更多，所以，目前中国建立的海水淡化厂多为政府组织，民营企业涉足的基本上都是海水淡化设备和技术。

海水淡化除了可以生产淡化水之外，剩余的“废”水由于含有高盐分和一些化学物质，因此也被用作晒盐和化学提纯，从这些“废”水里晒盐和提纯化学物质，比以前通过盐碱地获取盐及通过矿物获取化学物质成本更加便宜，而且有利于环保，因此，海水淡化产业无论怎么贵，都不缺买主。

目前世界上建立的海水淡化厂主要分两类：一类是电力厂；一类是供水厂。无论是卖电还是卖水，所得都很丰厚。关于海水淡化产业的基本模式，如图1所示。

海水淡化厂其实是个多产的工厂，但是，若要投资，钱包殷实的人比较适合。因为这个产业关系到民生，所以和政府的合作是必然的。专家建议，对于资金并不充裕的中小民营企业，想要在海水淡化产业上有所成就，应该尽量避免大笔的支出，相反，和这个产业息息相关的设备及配件反而是个潜在的商机，市场份额巨大。

天津一位不愿透露姓名的老总告诉记者，他们主要是经营海水淡

化要使用的中空纤维膜，由于有自己的研发中心，所以公司以技术产品取胜，研发的产品深受市场欢迎，产品远销美、俄、澳、日等国，年利润非常可观。他说：“现在中国的海水淡化市场虽然已经经过40年的发展，但是相较国外，还是起步阶段，如果想要涉足该产业，越是早进入，获利越大，如果等到市场完全成熟了，蛋糕也都被分完了，获利自然谈不上了。”

据悉，在海水淡化产业发展较好的以色列、日本、美国等一些国家，相应的设备及配件也发展得很好，为社会创造福利的同时，对经济的促进作用也不容小觑。

风险提示

海水淡化产业是发展了很久的“新兴产业”，近些年才开始占领世界市场，成为水域市场的明星。但是对中国而言，海水淡化依然存在很多空白。当大家都看到它美好“钱”景的时候，一些潜在的风险也在逐渐浮出水面。

众所周知，在中国，海水淡化产业还没有形成一定的规模，就拿沿海城市上海来说，它的环保产业已经很先进，但是在海水淡化领域还几乎空白，虽然近些年海水淡化也进入了上海市政府的视线，但是实施还需要一个漫长的过程。一般建成一个中型的海水淡化厂最少需耗时两年。中国的海水淡化产业想要形成气候，短期内是无法实现的。

中国虽然在40年的努力中，有了很多先进的海水淡化技术，但是，目前国内使用的技术大多还依赖进口，多少会制约国内该产业的发展。例如对于海水淡化之后的“废”水利用，技术上中国和发达国家相比还存在一定差距。如果不能有效利用这些“废”水，就失去了产业链里的重要一环，要是再将“废”水不经处理直接排入海洋的话，将会破坏海洋的生物环境，那么，产业就无法继续发展下去。因此，技术难关仍然存在。

近几年，中国政府虽然给予了海水淡化产业很多支持，但是财政支持对整个产业发展来说，还是有点杯水车薪，例如浙江嵊泗县、山东长岛县和大连常海县的海水淡化厂都是地方自掏腰包建成的，这样的发展模式，难以形成规模化发展和相关产业的综合利用。

另外，许多人对南水北调工程存在很高期待，所以导致市场的热情大多还保持在观望状态，只有少数敢于吃螃蟹的人勇于献身。观望虽然不代表市场潜力，但是短期内会抑制市场的发展，影响成交量。

国家海洋局政策法规与规划司司长王殿昌认为，中国对海水资源开发利用的认识不足，重视不够；对中国沿海的缺水现状了解不够，对海水资源开发利用的发展需求了解更少，缺乏全国性的统筹规划和有效政策。这些，都不利于该产业的快速发展。

海水淡化的化学方法范文第2篇

关键词：海水淡化；真空冷冻；蒸馏；反渗透

随着世界各国经济的高速发展以及人口的迅速增长和集中，世界各国对水的需求日益增加，而地球上的淡水资源非常有限，淡水资源缺乏已成为全球性的问题。在寻求淡水资源方面各国纷纷把目光投向大海。据统计目前世界已有100多个国家水，其中严重缺水的已达20个，严重影响着人类生存和社会发展［!］。海洋中水的储量为1338×107亿m3，占全球的96.8，有着巨大的水资源，如何把它变为能被人类利用的淡水，成为急需解决的问题。

海水淡化就是要将高盐度的海水通过一系列的过程转变为低盐度的海水。目前海水淡化的主要方法有：1）真空冷冻—汽相冷凝海水淡化新技术是依据海水的三相点理论，使海水同时蒸发与结冰得一种低能耗，轻腐蚀结垢的海水淡化方法；2）蒸馏法工艺简单易于实现，但存在能耗多、成本费用高的缺

点；3）反渗透海水淡化方法是膜分离法的一种，即利用反渗透膜的分离作用使海水脱盐，过程中不存在相变，因此与蒸馏法相比能耗较低，有着很大的发展前途，成为世界高科技竞相开发的热点。

随着海水淡化技术的提高及成本的大幅度下降，世界各地正在兴建或计划兴建许多大型海水淡化工厂，一个海水淡化的新时代已经来临。

1真空冷冻及其特点

1.1真空冷冻原理

海水三相点是使海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若压力或温度偏离该三相点，平衡被破坏，三相会自动趋于一相或两相。真空冷冻法海水淡化正是利用海水的三相点原理，以水自身为制冷剂，使海水同时蒸发与结冰，冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。与蒸馏法、膜法相比，能耗低，腐蚀、结垢轻，预处理简单，设备投资小，并可处理高含盐量的海水，是一种较理想的海水淡化法［!］。国外早在20世纪60年代就已开始研究，但目前为止尚没有商业化，主要原因在于过程中产生的三相点蒸汽难以去除和冰晶的输送、洗涤较难。华东理工大学研究开发的真空冻—汽相冷凝海水淡化技术采用低温金属表面，使三相点蒸汽直接冷凝成冰的方法，成功的解决了蒸汽的去除问题，并在实验室完成了小型试验装置。真空冷冻—汽相冷凝海水淡化技术工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸汽冷凝等步骤，淡

化水产品可达到国家饮用水标准。

1.2工艺研究

1.2.1脱气

由于海水中溶有的不凝性气体在低压条件下将几乎全部释放，且又不会在冷凝器内冷凝。这将升高系统的压力，使蒸发结晶器内压力高于二相点压力，破坏操作的进行。显然减压脱气法适合本系统。

1.2.2预冷

海水脱气后可与蒸发结晶器内排出的浓盐水和淡化水产生热交换，预冷至海水的冰点附近。

1.2.3温度和压力

它们是影响海水蒸发与结冰速率的主要因素。

1.2.4冰—盐水是一固液系统

普通的分离方法均可使冰—盐水得到分离，但分离方法不同，得到的冰晶含盐量也不同。实验结果表明减压过滤方法得到的冰晶含盐量比常压过滤方法得到的冰晶含盐量低得多。

1.2.5蒸汽冷凝

在蒸发结晶器内，除海水析出冰晶以外，还将产生大量的蒸汽，这些蒸汽必须及时移走，才能使海水不断蒸发与结冰。

2蒸馏法海水淡化及其特点

2.1蒸馏法原理

把海水加热使之沸腾蒸发，再把蒸汽冷凝成淡水的过程即为蒸馏法。蒸馏法是最早采用的淡化法，其优点是结构简单、操作容易，所得淡水水质好等。蒸馏法有很多种，如多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等。

2.2蒸馏法特点

多效蒸发是一种较早应用的海水淡化法，由于结垢和腐蚀等问题，后被多级闪蒸法所取代。

2.2.1多级闪蒸

多级闪蒸是一种在20世纪50年展起来的海水淡化法，其原理是海水经过预热后，进入闪蒸室，该闪蒸室的压力低于将要进入的盐水所对应的饱和蒸汽压力，盐水进入后即因过热而进行闪蒸。闪蒸出的蒸汽冷凝后即为淡水。由于它的安全可靠，因此发展迅速，中东许多产油国所建的海水淡化工厂，大多采用多级闪蒸法，并且与发电厂结合。如阿联酋建造了世界上最大的多级闪蒸海水淡化厂，就是与发电厂联合生［2］。

2.2.2压汽蒸馏

利用机械压缩机把蒸汽压缩、升压和升温（温度升高10℃左右），并作为加热和使海水蒸发的热源，因此压汽蒸馏在运行后不需外部提供加热蒸汽，靠机械能转化为热能，过程效率高、比能耗低，而且过程不需冷却水，结构紧凑，但压汽机造价较高，容易腐蚀、结垢难于进一步大型化。

2.2.3膜蒸馏

热海水接触憎水微孔膜，由于膜另一侧温度较低，相应的饱和蒸汽压亦低，膜面上的海水蒸发并透过膜的微孔到低压侧并在冷凝面凝结为纯度较高的淡水。膜只起到汽水分离器和增加蒸发面积的作用。

3电渗析

电渗析是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子定向迁移，并有选择地通过带有不同电荷的离子交换膜，从而达到溶质和溶剂分离的过程。电渗析主要有频繁倒机电渗析（EDR）、填充离子交换树脂电渗析，电渗析过程对不带电荷的物质如有机物、胶体、细菌、悬浮物等无脱除能力。因此电渗析用于淡化制备饮用水不是最理想的方法。

4海水反渗透淡化

反渗透海水淡化是一种以压力为驱动力的膜分离过程，是当今海水淡化领域研究、开发的热点［3］。

4.1国际反渗透淡化技术发展现状

目前反渗透膜的脱盐率高于99.3，透水通量大大增加，抗污染和抗氧化能力不断提高。反渗透海水淡化的技术进步表现在如下方面：

4.1.1反渗透膜的性能明显提高

目前的反渗透复合膜系采用芳香族聚胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，盐的透过率大约是1978年的四分之一。

4.1.2功交换器的研制成功

一种新型能量回收装置已经成功地用于海水反渗透淡化系统上，这种交换器是1998年反渗透海水淡化技术的一个新里程碑。

4.1.3段间能量回收透平的成功应用

段间能量回收透平适合于盐含量较低的海水淡化系统，它可以增加系统的产水量或降低系统的能量消耗。

4.1.4微滤技术用于海水预处理［4］

采用微滤（或超滤）作为海水反渗透的预处理，不需加入絮凝剂、杀菌剂和余氯脱除剂等化学药品同时也省去了保安过滤器，此技术由于改进了进水水质，不仅延长了反渗透膜的使用寿命，而且有助于

提高系统的回收率、降低运行费用。 4.1.5纳滤技术在预处理中的应用［5］

沙特阿拉伯的SWCC，成功地开发出纳滤（NF）作为海水的预处理技术，用于脱除硬度和总溶解固体，从而提高海水反渗透的操作压力和系统的回收率，保证膜组件的运行安全。

4.1.6淡化成本的明显下降

由于膜的性能不断提高，高压泵和能量回收装置的性能持续进步，各种预处理新工艺的不断提出，促使设备的运行管理更为简单；更由于国际市场一体化的倾向，加大了海水淡化工程公司之间的竞争，使得设备的投资费用不断降低，从而使反渗透海水淡化的造水成本不断下降。

4.2国内反渗透海水淡化工程

据初步估计，国内运转产水量大于100m3／d的反渗透淡化装置总数量不少于500台。用于海水淡化的有浙江省山镇的500m3／d的反渗透淡化工程、浙江省泗县马迹山的350m3／d的反渗透淡化工程、以及辽宁省长海县的1000m3／d的反渗透淡化工程

等。

目前，国内海水所用反渗透复合膜均从国外进口，国产反渗透膜与国外产品还存在一定的差距。反渗透膜是海水淡化的核心，其国产化与产业化若不能解决，势必影响我国此领域将来的发展。淡化技术的关键在于反渗透膜具有较大的透水性和脱盐率，目前在海水淡化中使用的反渗透膜主要有醋酸纤维素系列膜（CA）和聚酰胺系列膜（PS）。它们均由有机高分子构成，虽然具有制作工艺简单、成本低等优点，但应用于海水淡化领域也存在着一些不足，如化学稳定性差、机械强度低等。这些缺陷限制了反渗透法处理海水技术的实用化和产业化。无机材料本身性能的优势，使得无机膜替代有机膜应用在这方面成为可能。预计反渗透技术将是21世纪海水淡化的主要方法，专家普遍认为反渗透海水淡化具有投资费省、能耗低等优点。

5结语

地球上的淡水资源危机今后将愈加严重，而海水淡化是解决水问题的唯一途径。海水淡化的成本是人们最关心的问题，鉴于自来水价格很低，因此淡化成本就不能太高。淡化水的成本是个很复杂的问题，它不仅与淡化方法有关，而且与工艺设计、选材、给水和淡化的水质、比能耗、地理、当地能源价格、投资来源、管理体制有密切关系。比较各种淡化方法，

反渗透淡化法的投资费和运行费都是低的。预计反渗透技术将是21世纪海水淡化的主要方法

参考文献

1JBarduhn［J］ChemicalEngineeingProgress1975，71(111)80-87

2林斯清’海水和苦咸水淡化［J］’水处理技术2001(21).1

3谭永文’萧山500吨／日反渗透海水淡化示范工程［J］’膜科学与技术2000，4(20):2

4MarkWilfPhDKennethKlinko［J］采用新的前处理方法和改进膜性能对KL海水淡化系统的影响［A］’美国海

德能公司，分离膜技术应用论文集［C］1998

海水淡化的化学方法范文第3篇

Abstract: The paper introduced the using methodsa of sea water. The current technology development level and future development trend are introduced and the using methods and technical characteristics are described.

关键词：海水；海水直接利用；海水淡化

Key words: sea water; sea water direct utilization; sea water desalinization

中图分类号：TK01 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0269-01

0 引言

水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉，是人类宝贵的、不可替代的自然资源。地球淡水资源量只占全部水量的3%，而其中能被人类利用的不到1%。向大海要水――工业和生活直接利用海水、海水淡化是人类目前和未来应当考虑的选择。

1 海水的组成

海水是一种具有复杂组成的液体。已知海水中含有80多种化学元素，主要以离子形式存在。

2 海水直接利用

海水经灭菌、杀生及除藻处理后,可替代淡水,直接作为工业生产用水、城市生活用水、农业灌溉用水、环境用水及其它用水。用海水代替淡水的技术和过程就是常讲的海水直接利用。目前,工业冷却水是海水在工业上直接利用的主要用水,约占海水总利用量90%,广泛用于电力、钢铁、化工、机械、纺织、食品、建材、印染等行业。利用海水做工业冷却用水，成本低廉，只有淡水成本的5%～10％，具有明显的社会效益和经济效益。海水用作工业冷却水已有几十年的历史。国内外的许多沿海企业都在使用海水，目前国内外都仍以直流冷却为主，且主要用于沿海火电、核电、化工和冶金等企业。海水直流冷却技术具有深海取水温度低、冷却效果好和系统运行管理简单等优点，但也存在取水量大、工程一次性投资大、排污量大和海体污染明显等问题。

3 海水淡化

海水淡化的发展是从1950～1985年的35年间，海水淡化的发展经历了三个阶段，即发现阶段，开发阶段和商业化阶段。目前海水淡化技术已成熟，生产能力不断增加，研究开发的精力主要集中在蒸馏、冷冻、电渗析和反渗透，而蒸馏法和反渗透法发挥了更大作用，形成了当代海水淡化技术与市场的主体。

3.1 蒸馏（蒸发）法 原理显而易见，即加热－蒸发－冷凝。但设备型式有多种，可分为三大类。

一是多效蒸发（ME）、浸没管单效和多效蒸发（STE或ST）等，早期多用。竖管多效蒸发（VTE），水平管多效蒸发（HTE），当前称作高温和低温多效蒸馏（MED）的也属此类。二是闪蒸（FLASH）、低温单级闪蒸（SSF）、多级闪蒸（MSF）等，目前世界上特别是中东使用最多、规模最大的一种。三是压汽蒸馏（VC）、机械压汽蒸馏（MVC）、热力压汽蒸馏（TVC）等。

3.2 膜法 用于海水淡化的膜法，从过程原理上分，主要有三种：一是反渗透（RO），以压力差为推动力的淡化过程。这是目前发展最快使用最多的淡化技术，由于膜的种类不同，有卷式膜组件，中空纤维膜组件之分。二是膜蒸馏（MD），多以温度差为推动力的脱盐过程（蒸汽通过疏水微孔膜的蒸发过程），但也有浓度差的设计。规模小，使用很少。三是纳滤（NF或膜软化MS），以低压差驱动的反渗透过程。目前主要用于截留二价离子（除硬），但也有一定程度的除盐（除一价离子）的效果。近年发展也很快。

3.3 电渗析法 电渗析（ED）以电位差微推动力，利用离子交换膜的选择透过性而脱除水中离子的淡化过程。

电去离子（EDI） 将电渗析与离子交换结合，在电渗析器的淡水室中填充离子交换剂，在直流电场的作用下，即实现电渗析过程、离子交换除盐和离子交换连续电再生的过程。这可以说是ED过程的一种发展，但除盐的原理和操作特性已经发生了深刻变化。

3.4 冷冻法 由于纯水结冰的相变热远低于蒸发的相变热，因而冷冻结冰法是一个节能的淡化方法。人工冷冻法已研究多年，但由于其过程单元较多，至今未实现工业应用。

海冰淡化则是冷冻法中的一门新技术，也是一种节能的淡化方法。我国北方渤海湾沿海，拥有巨大的天然海冰资源，采集的冰经融化后便可获得含盐量远低于海水的苦咸水。此浓度的苦咸水可以有两种用法：一是对某些农作物，可以直接灌溉；二是融水脱盐，达到饮用水要求。

海冰淡化有海冰固体淡化技术与海冰融水淡化技术。固体淡化是根据海冰微结构特点，粉碎海冰，即打破海冰“盐胞”，将夹杂于海冰中的卤液排出，海冰融化后进行的淡化即可实现海冰融水淡化。

3.4.1 离心淡化。这是一种固体淡化技术，离心淡化后海冰融水水质基本上符合农田灌溉水质标准。

3.4.2 微通道排盐。海冰是温度变化的产物，海冰微通道排盐脱盐机理与温度变化有关。在温度变化的影响下，冰晶边界发生微量融化，形成通道，使海冰中盐胞相互连通，经形成的通道排出冰体，完成海冰的淡化过程。

3.4.3 海冰融水脱盐。采用传统苦咸水处理技术能够实现海冰融水脱盐的目的。采用反渗透进行海冰融水淡化处理，可以使海冰脱盐到含盐量小于300mg/l的水平，达到城市自来水水质要求。

海冰淡化最显著特点就是利用自然能，省去成冰的能量消耗。但其过程存在诸多不确定因素，如环境温度，沿岸水库离采冰点的距离，成冰时间长短等都将影响海冰淡化的成本，目前未进行大规模工业试验，技术上处于研究向产业化发展阶段。

4 结语

淡水危机是目前困扰世界各国发展的重要因素，相对于各种有实效的开发水资源的方案，海水的有效利用则是最佳的解决方案和有效途径。随着海水利用技术技术的不断发展和完善，海水的直接利用和结合新能源技术的新的海水淡化的方法及各种传统的海水淡化技术的优化组合是未来海水利用技术的发展趋势，相信在不久的将来，将会另有影响更大的淡化技术或新的技术集成出现，从而对人类的生存、发展产生更深远的影响。

参考文献：

[1]谭永文，谭斌，王琪.中国海水淡化工程进展[J].水处理技术，2007，33（1）：1-3.

[2]高从 ，陈国华.海水淡化技术与工程手册[M].北京：化学工业出版社，2004：9-27.

海水淡化的化学方法范文第4篇

关键词：双膜法；淡化海水；腐蚀机理；防腐蚀措施

中图分类号： X145 文献标识码：A

天津作为一个海滨城市，拥有极其丰富的海水资源。而淡水资源严重不足，人均淡水资源占有量仅为153立方米，加上引滦水人均也只有370立方米，是全国平均水平的1/7。针对这一现状，以及“沿海工业企业，特别是电力、化工、石化等高用水企业应优先利用海水替代淡水作为冷却水，用海水淡化水工业锅炉除盐水”的要求；天津某化工厂利用海水淡化水作为工业循环冷却水水源，较好解决了淡水资源严重不足的情况。

海水淡化，又称海水脱盐，是一种从海水中获取淡水的过程，实现海水淡化的一种方法是从海水中把淡水取出来，再一种方法是从海水中将盐分取出来。前者主要有蒸馏法（包括多级闪蒸（MSF）和多效蒸馏（MED））、反渗透（RO）、冷冻法、水合物法和溶剂萃取法等，后者有离子交换法、电渗析法（ED）、电容吸附法和压渗法等。其中反渗透法有着无相变过程，能耗低；工程投资及造水成本较低；装置紧凑，占地较少；操作简单，维修方便等特点，该化工厂即采用此法淡化海水作为循环冷却水。

1 淡化海水腐蚀性

由于淡化海水中Ca2+、Mg2+等离子在前处理中已经几乎完全去除，导致淡化海水中硬度及碱度极低，而氯离子含量相对较高，属于极低硬度、碱度水质，此种水质的腐蚀性极强。

试验用海水淡化水的主要化学成分见表1。

根据朗格利尔（Langelier）饱和指数

L.S.I = pH- pHS=-2.5

雷兹纳（Ryz nar）稳定指数

R.S.I=2pHs-pH=9.5>6

氯离子含量为175.26mg/L，此水具有强腐蚀性。

为了对水质的腐蚀性和结垢性进行控制，必须要有一个能评价水质化学稳定性的指标体系，以便对水质化学稳定性进行鉴别，从而采取相应的稳定性控制措施。常用的水质化学稳定性的判别指数有：饱和指数、稳定指数、结垢指数和临界pH值结垢指数等。表2对淡化海水做了具体的水质化学稳定的判断。

通过对淡化海水水质化学稳定性的判定，同样可以看出，此海水淡化水为严重腐蚀性水，对输水管道和使用设备有着严重地腐蚀威胁，必须进行合适的防腐蚀措施。

2 淡化海水腐蚀机理

淡化海水在运行过程中，由于溶解氧、促进腐蚀性离子的存在，以及微生物的繁殖，均会对系统金属产生腐蚀。

2.1溶解氧腐蚀

循环冷却水系统在运行过程中，水与空气能够充分接触，因此水中含有较高浓度的溶解氧。另外，由于碳钢表面的不均匀性和溶解氧的去极化作用，使碳钢和水构成了热力学的不稳定体系，从而产生了氧化还原的电化学腐蚀。碳钢中的不同组分-石墨、渗碳体和铁素体间的电位差成为微腐蚀电池的推动力。这是一个同一金属不同组分间的腐蚀电池，阳极、阴极彼此相连，不用导线自发进行。又由于这个电池很微小，无法分清阴阳极，可以把整个金属看成阳极，也可看成阴极，整个腐蚀十分均匀，故称自发均匀的微腐蚀电池。

阳极：

阴极：

在水中：

2.2促进腐蚀氯离子—引起的腐蚀

由于海淡水中氯离子相对较高，形成氯化物、硫酸盐等的浓度也会增加，从而加速金属的腐蚀。它们的存在，能使金属表面保护膜的保护性能降低，尤其是Cl-的离子半径小，穿透性强，容易穿透保护膜层，加速阳极腐蚀过程，使氧腐蚀加速，引起点蚀。

2.3微生物引起的腐蚀

微生物排出的粘液与垢和泥沙等杂物形成沉积物附着在金属表面，发生垢下腐蚀；另一方面，由于沉积物的存在，使一些厌氧微生物得以繁殖而对金属产生腐蚀。如硫酸盐还原菌，当温度为25℃～30℃时，繁殖更快，它分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起碳钢腐蚀，微生物腐蚀机理如下：

阴极反应：

阳极反应：

（水的电解）

（吸附于金属表面）

二次腐蚀反应：

细菌腐蚀总反应为：

硫酸盐还原菌的腐蚀现象看起来与H2S腐蚀很相近。但硫酸盐还原菌的腐蚀危害程度更为严重，因为它的腐蚀一般为垢下腐蚀，更容易形成闭塞腐蚀电池而使管线、设备发生局部腐蚀而穿孔。

3 防腐蚀技术在淡化海水系统中的应用

3.1提高应用淡化海水系统的PH值

水系统PH值的高低直接影响金属的腐蚀速度，随着水PH值的增加，水中氢离子的浓度降低，金属腐蚀过程中氢离子去极化的阴极反应受到抑制，金属表面特别是碳钢表面生成氧化性保护膜的倾向增大，故冷却水对碳钢的腐蚀性随其PH值的增加而降低。对于金属腐蚀速度的影响往往取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对PH值的依赖关系。碳钢设备在低pH值时就腐蚀的快一些，而在高pH值时就腐蚀的慢一些，因此适当提高系统PH值对海淡水系统防腐蚀非常重要。

该化工厂在应用淡化海水的系统中投加碱性原料作为PH值调节剂，从而达到适当提高水系统PH值的目的；进而降低淡化海水对整个系统设备的腐蚀作用。

3.2添加缓蚀剂

缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在于介质（环境）中，可以防止或降低腐蚀的物质或复合物。对于一定的金属腐蚀介质体系，只要在腐蚀介质中加入少量的缓蚀剂，就能有效的降低该金属的腐蚀速度。而缓蚀剂之所以能够降低金属的腐蚀速度，主要是其在金属的表面形成一层致密的保护膜，阻止了腐蚀的进行。根据缓蚀剂在保护金属过程中所形成的保护膜的类型，其可以分为氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂。而要作为冷却水的缓蚀剂必须要具备一定的条件：首先就是添加缓蚀剂的方案和其他方案相比，在经济上是比较合算的。其次，其排放和经处理后的排放在环境保护上是允许的。最后，就是它与冷却水中存在的各种物质都是相容的。在冷却水运行的PH值范围内（6.0～9.0）有较好的缓蚀作用。

该化工厂通过对淡化海水性质进行深入研究，与国内知名水处理公司合作公关；并在大量实验室试验的基础上，制定出适合淡化海水冷却水系统应用的技术方案，通过适当调节循环水水质指标、投加优良的缓蚀剂以及高效的分散剂，从而确保系统设备的腐蚀控制在合理标准之内。应用方案在现场近两年的应用数据指标可以看出，系统监测部分的腐蚀速率控制在1mpy以内，相关设备在进行局部检修时并未发现严重的腐蚀破坏现象，淡化海水系统的防腐蚀控制方案是比较得当的。

3.3采用特殊材质的管道

淡化海水对碳钢、不锈钢、铝的局部腐蚀较严重，可以使用耐海淡水腐蚀的材质，或者从管道材质上使介质不接触碳钢、不锈钢或铝等。前者有HDPE钢骨架复合管，PPR管等，后者有衬塑钢管、涂塑钢管、衬四氟钢管等。衬塑钢管是以普通碳素钢作为基体内衬化学稳定性优良的热塑性塑料，经冷拉复合或滚塑成型，它既有钢管的机械性能，又有塑性管的耐腐蚀性，缓结垢，不易生长微生物。该化工厂衬塑钢管运行两年多来，显示出很好的耐腐蚀性。

多种防腐蚀技术综合运用，海淡水系统设备目前运行稳定。

综上所述，淡化海水技术有效解决沿海淡水不足的同时，对防腐蚀工作提出更高的要求。我们将继续探索，将先进、有效地防腐蚀技术运用到海淡水循环水系统之中。

参考文献

[1]王兰化.二十一世纪初期天津市水资源供需分析及对策探讨[J].地质调查与研究，2005（3）.

海水淡化的化学方法范文第5篇

关键词：电磁场 海水淡化 实验系统

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0070-02

水是社会可持续发展的制约因素。随着人口激增和经济的发展，需水量迅速增长，水资源短缺问题变得尤为突出[1]。为了满足淡水需求，人们将目光投向了就近进行海水或苦咸水的淡化研究。近年来国家采取了一系列政策和措施，海水利用已被先后列入了《中华人民共和国循环经济促进法》《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》以及《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》等国家重要中长期规划和文件中[2]。

随着研究的深入，人们提出了电磁海水淡化这一新技术并取得了一些令人振奋的成果。2008年How Yong Ng[3]在反渗透海水淡化装置上加了电磁场，对减小反渗透膜污染的作用非常明显。2009年D. Ghernaout研究了在电凝法基础上增加铝电极电磁场并批量去除腐蚀酸的方法[4]。2010年芬兰的Ritu D. Ambashta介绍了一些磁学和磁性材料的研究成果[5]。2012年Jong-Oh Kim提出了使用脉冲电场来减小反渗透装置的结垢和膜污染现象的方法[6]。在我国，2006年，陈建秋设计了电磁海水淡化器的基本结构并进行初步建模计算[7]。2006年程树康提出了基于旋转耦合电磁理论的海水淡化器[8]。2009年郭斌对旋转电磁效应对海水结构和动力学性质的影响机制进行了研究[9]。2012年郭斌使用分子动力学对电磁场下NaCl溶液的淡化效果进行了模拟[10]。2012年程树康研制出了适用于反渗透的电磁加热装置[11]。

1 电磁海水淡化技术机理

1.1 电场的影响

在系统中放置极性相反的的一对电极，形成电场。在电场作用下，海水中离子或带电粒子受到电场力作用而朝极性相反的电极迁移，最终被电极表面与海水交界处存在的双电层所吸附，从而海水被淡化。电极界面双电层的电荷量可由式（1）计算[12]：

（1）

式中：AS为电极表面积；ε为介电常数；k为玻尔兹曼常数；T为海水温度；C0为离子在海水中的平均数密度；Z为离子电荷数；e为基本电荷；φ0为表面电势。

由式（1）可知，温度、电极电势以及海水浓度都会对电极界面双电层电荷量造成影响。因此，在实验系统设计中，要考虑这这三个参数对淡化效果的影响。

1.2 电磁场的影响

有关电磁场对水性质的影响机理的理论很多，但大多还是处于假说和论证阶段，还没有一个理论得到广泛的认同。

活化极性理论认为水分子通过高频电磁场时受到电磁力的作用而极化，从而增加了水的活性，无法形成水垢。氢键弯曲理论认为水在电磁场作用下会发生定向极化，使得氢键弯曲和局部断裂，无法结垢[13]。洛伦兹模型观点得出的结论是水分子以一定的速度通过磁场时，产生了分子电偶极矩，使水的缔合状态增强。 无论哪种理论，最后的结论都是经过电磁场处理后，水物理活性增加，可以有效防止结垢。

适用于25℃电解质水溶液活度系数的计算公式为[14]：

（2）

式中为溶液的离子强度；c是物质的量浓度，单位为mol/L；A为与溶剂的温度和介电常数有关的常数；β、 C、 D、L为经验常数。

由公式（2）可见，海水活度系数和溶剂温度、溶剂浓度及海水成分有关。

2 电磁海水淡化系统设计

根据电磁场对水作用的机理，设计电磁海水淡化系统。海水在阴、阳电极之间流动时受到电场和磁场的共同作用，水中带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附。水中的溶解盐类、胶体颗粒及其它带电物质滞留在电极表面，使溶液本体中的离子浓度降低。海水经过一段时间的淡化处理后，通过出水口排出，循环一段时间后就得到了淡化水。待电极饱和之后，通入原水将吸附在电极上的离子冲去，通过浓盐水出口排出。

该系统分为电磁海水淡化部分和控制部分，电磁海水淡化部分如图1所示，包括储水罐、进水罐、加热罐、电吸附槽等装置。磁场部分由电吸附槽下面的电磁继电器产生，电磁继电器上通过电场，电流和电压发生改变时磁场强度也相应发生改变。电场反向时，磁场的方向也发生反向。进水罐上安装有水位继电器，继电器与进水泵相连。当水位低于水位继电器时，水泵工作，向水罐注水。当水位到达继电器位置，水泵停止工作，不再进水。不锈钢罐为加热罐，海水进入电吸附槽前先进入加热罐加热。加热罐内有电热继电器控制水温。电吸附槽上有多个凹槽，可以根据实验要求安装不同组数的电极。电极上加有电场，电场的大小由可变电阻的滑动来控制。

控制系统部分包括电源、漏电保护、磁场控制、电场控制、水泵开关等装置。通过各种开关来控制该控制系统的启动与停止；磁场和电场旋转控制按钮则通过控制电压和电流来控制磁场力和电场力的大小和方向；为了有效防止漏电短路的问题，系统安装了两级电源保护装置。

通过分析电磁场对水的性质的影响，设计了电磁海水淡化实验系统和控制系统。目前该电磁海水淡化实验系统已经制造完成，通过调试，系统运行良好，满足实验要求。

参考文献

[1] 李琦.海水淡化――沿海城市水资源可持续发展的重要策略[J].科学管理研究，2010，28（1）：58-60.

[2] 尹娜.专访国家海洋局科技司副司长雷波-海水利用进入大发展阶段[J].中国投资，2009（1）：80-82.

[3] How Yong Ng， Kwee Guan Tay， Seng Chye Chua，et al. ovel 16-inch spiral-wound RO systems for water reclamation ― a quantum leap in water reclamation technology[J]. Desalination， 2008， 225（1/3）：274-287.

[4] D. Ghernaout， B. Ghernaoutb， A. Saiba， et al.Removal of humic acids by continuous electromagnetic treatment followed by electrocoagulation in batch using aluminium electrodes[J]. Desalination， 2009，239（1/3）：295-308.

[5] Ritu D. Ambashta， Mika Sillanp?. Water purification using magnetic assistance： A review[J]. Journal of Hazardous Materials，2010，180（1/3）：38-49.

[6] Jong-Oh Kim， Seung-Pil Choi， Hyunsik Yoon，et al， Fouling and scaling reduction by pulsed electric field treatment as pretreatment for desalination[J]. Desalination and Water Treatment，2012，43（1/3）：118-123.

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[11] Hai Du，Yan Bin Qu，Shu Kang Cheng.A Novel Dynamic Electromagnetic Heating-Magnetizing Device Used for Reverse Osmosis System[J].Advanced Materials Research，2012（562/564）：913-916.

[12] 张鹏，郭斌，程树康，等.电极吸附过程的理论分析与实验研究[Z].中国科技论文在线，http：//.