太阳能海水淡化原理

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。

Ｖａｌｕｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　・３０１・　

太阳能海水淡化技术研究进展　Ａｄｖａｎｃｅ　ｉｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｓｏｌａｒ　Ｓｅａｗａｔｅｒ　Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

常泽辉①ＣＨＡＮＧ　Ｚｅ—ｈｕｉ；侯静②ＨＯＵ　Ｊｉｎｇ；￣ＷＥＮ　Ｗｅｎ　（①内蒙古工业大学能源与动力工程学院，呼和浩特０１００５１；　②内蒙古建筑职业技术学院机电与暖ｉＳＴ程学院，呼和浩特０１００７０ｌ　（（！）Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｏｈｈｏｔ　０１００５１，Ｃｈｉｎａ；　＠）Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｅｔｒｏｍｅｅｈａｎｉｅｓ　ａｎｄ　ＨＶＡＣ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｈｏｈｈｏｔ　０１００７０，Ｃｈｉｎａ）　

摘要：淡水资源短缺已成为一个世界性问题，太阳能海水淡化技术是有效解决淡水危机的根本措施之一。对多种太阳能海水淡化　技术的困境和发展进行了综述，简述了近年开发的太阳能海水淡化的新系统，分析其原因，指出与常规海水淡化技术结合是未来太阳　能海水淡化技术的发展方向，前景广阔。　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔａｇｅ　ｏｆ　ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ；ｓｏｌａｒ　ｓｅａｗａｔｅｒ　ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｎｅｗ　ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｔｏ　ｓｅｔｔｌｅ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｃｒｉｓｉｓ．Ｔｈｅ　ｄｉｌｅｍｍａ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｓｏｌａｒ　ｓｅａｗａｔｅｒ　ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ。ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔｌｙ　ｎｅｗ　ｓｏｌａｒ　ｓｅａｗａｔｅｒ　ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ，ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅ　ｒｅａｌｉ￣ｔｈａｔ　ｓｏｌａｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｅａｗａｔｅｒ　ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｓｏｌａｒ　ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ　ａｎｄ　ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ　ｂｒｉｇｈｔ　ｆｕｔｕｒｅ　ｉｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．　关键词：海水淡化；太阳能；进展　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｅａｗａｔｅｒ　ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ；ｓｏｌａｒ　ｅｎｅｒｇｙ；ａｄｖａｎｃｅ　中图分类号：ＴＫ５１　文献标识码：Ａ　

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1 太阳能海水淡化系统

太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。

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基本介绍

太阳能海水淡化系统与现有海水淡化利用项目相比有许多

太阳能、风能协同海水淡化系统(图) 百度文库

2 新特点：首先是可独立运行，不受蒸汽、电力等条件限制，无污染、低能耗，运行安全稳定可靠，不消耗、、等常规能源，对能源紧缺、环保要求高的地区有很大应用价值；其次是生产规模可有机组合，适应性好，投资相对较少，产水低，具备淡水供应市场的竞争力。人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器，人们对它的应用有了近150年的历史。由于它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。

重要意义

淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一。人体的60％ 是，其中主要是。水对人体健康至关重要，一旦失去体内水分10％ ，生理功能即严重紊乱；失去水分20％ ，人很快就会死亡。水对其他的生命也是如此，是一切生命之源。水对社会经济而言也不可或缺，农作物无水会枯死，工业生产无水会面临瘫痪。因此，水又是一切文明之源。地球表面积约为5．1亿平方公里，其中海洋面积就占据了它的70．8％ 。的平均深度约为 百度文库

太阳能海水淡化技术

摘要：介绍太阳能及世界淡水资源的相关知识，指出太阳能海水淡化技术应用的必要性及其技术原理，并对该技术应用和发展现状作出描述。

关键词：太阳能，海水淡化

目录

什么是太阳能

太阳能的优缺点

世界淡水资源现状

太阳能海水淡化技术

利用典范

太阳能海水淡化发展现状

总结

什么是太阳能

太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持几十亿至上百亿年的时间,太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能,太阳向宇宙空间发射的辐射功率位3.8*10^23kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射,23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为8×10^13kW.。

地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。

太阳能的优缺点

优点

（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。

(2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。

(3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

(4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。