海水淡化方法及原理

1 海水淡化的方法及优缺点分析

摘 要：海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区，但并不局限于该地区。由于世界上70％以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域，因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。最新资料表明，到2003年止，世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂，其生产能力达到日产淡水3600万吨。目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区，淡化水大约养活世界5％的人口。海水淡化，事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题，普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。当然，海水淡化是解决我国沿海地区淡水紧缺的有效途径。海水淡化是解决全球水资源短缺的重要战略手段之一，有着广阔的开发前景。

关键词：海水淡化 蒸馏法 反渗透法 优缺点 发展趋势和方向

引 言：介绍了我国水资源现状、海水淡化发展概况和各种淡化方法及工作原理、工艺流程，并对各种淡化方法的优缺点和适用范围进行了评述，对海水淡化的方法进行了分析比较，指出了海水淡化今后发展的趋势和方向。

1 我国水资源现状

我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源占有量为2840m3，只有世界平均水平的1/4。因此我国是一个严重缺水的国家。同时，我国的淡水资源时空分布极不均匀，并且水体污染加剧了我国可利用淡水资源的匮乏程度。在资源性缺水的同时，我国经济增长快，人口数量大，城市化水平不断提高，使得水资源缺口越来越大，这已经成为阻碍我国社会可持续发展的瓶颈。目前水荒覆盖面几乎遍及全国。尤其是北方地区缺水问题相当严重，水荒已成为困扰工业企业生产和发展的一个重要问题。而沿海地区有１．８万多km长的海岸线，充分发挥这些地区濒临海洋的优势，走海水淡化之路是解决缺水问题的一条重要途径。解决城市水资源可持续利用的战略原则是坚持“开源与节流并重，节流优先、治污为本、科学开源、综合利用”，海水淡化是解决沿海地区淡水紧缺的有效途径。

海水淡化原理及方法综述

摘要 介绍了海水淡化的原理和多级闪蒸、反渗透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0．77%。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96．5%，而人类有近七成居住在距大海不到10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。

1．1 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/左右；)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）pH变化小，海水表层pH在8．1~8．3范围内，而在深层pH则为7．8左右。

1． 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。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。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。

关于海水淡化问题的研究报告

海水淡化是指将海水中的盐分和杂质去除，使之变为可供人类使用的淡水的过程。由于全球淡水资源有限，海水淡化被认为是解决淡水紧缺问题的一种可行方法。本报告将介绍海水淡化的原理、常见的海水淡化技术及其应用、海水淡化的优势和挑战，以及一些应对淡水紧缺问题的建议。

一、海水淡化的原理

海水淡化的原理是利用物理、化学和生物过程将盐分和杂质从海水中分离出来，得到淡水。常用的海水淡化技术包括蒸馏法和逆渗透法。

蒸馏法是最古老也是最常用的海水淡化技术之一。它利用海水的沸点低于盐水的特点，通过加热海水将其蒸发，再将蒸发后的水蒸汽冷凝成淡水。

逆渗透法是目前最常用的海水淡化技术。它通过半透膜将海水压力推动下，淡化水分子比盐分子更容易通过，从而实现海水的淡化。

二、海水淡化技术及应用

除了蒸馏法和逆渗透法，还有一些其他的海水淡化技术，如电渗析法、离子交换法和压力增容法等。这些技术在不同的应用场景中有不同的优势和适用性。

海水淡化技术广泛应用于沿海地区的淡水供应、农业灌溉、工业用水和饮用水等领域。特别是在缺乏淡水资源的沙漠地区和岛屿上，海水淡化技术可以满足当地居民的饮水需求。

三、海水淡化的优势和挑战

海水淡化有一些明显的优势。首先，海水资源丰富，基本上可以无限供应淡水。其次，海水淡化技术已经相对成熟，可以实现大规模的淡化生产。此外，海水淡化可以起到保护地下水资源和应对气候变化的积极作用。

然而，海水淡化也面临着一些挑战。首先是成本问题，目前海水淡化的成本相对较高，包括能源消耗和设备维护成本。此外，排放的浓盐水对海洋生态环境可能造成一定的影响，需要采取有效的环境保护措施。

四、应对淡水紧缺问题的建议

为了更好地应对淡水紧缺问题，可以采取以下措施。首先，加大海水淡化技术的研发和应用，降低海水淡化的成本。其次，促进水资源的节约和高效利用，提高农业用水和工业用水的效率。另外，增强水资源保护意识，加强对水资源的管理和监测。

海水淡化的方式

海水淡化是将海水中的盐分除去，使其变成可供人类使用的淡水的过程。主要有以下几种方式实现海水淡化：

1. 蒸发结晶法：将海水加热蒸发，然后将水蒸气冷却结晶，从而分离出淡水。

2. 膜分离法：利用逆渗透膜或电渗析膜，通过高压或电场作用，使海水中的水分通过膜孔，分离出盐分，从而得到淡水。

3. 多级闪蒸法：将海水在多个压力不同的容器中进行闪蒸，通过不同的压力和温度条件，使水分先蒸发，然后冷凝成淡水。

4. 冷凝法：利用海水中的水蒸气的冷凝特性，通过冷凝器将蒸发出的水分冷凝转化为液态水，从而获得淡水。

5. 太阳能驱动方法：利用太阳能收集器加热海水，进行蒸发，再通过凝固或冷却措施，将水蒸气转化为淡水。

6. 气体干湿法：利用盛装吸湿剂的容器吸附海水蒸气，然后通过加热或减压使吸附的湿气释放出来，得到淡水。

这些海水淡化技术可以单独应用，也可以结合使用以提高淡化效果。不同的地区和情况下，可能会选择不同的海水淡化方式。