淺談海水淡化技術(shù)的分類與應(yīng)用

李科靜

摘 要：海水淡化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)推廣到世界上多個(gè)國(guó)家，我國(guó)也逐漸認(rèn)識(shí)到了海水淡化的重要性。近年來，開始在沿海地區(qū)推廣海水淡化技術(shù)，已經(jīng)頗見成效。該文通過對(duì)不同海水淡化技術(shù)原理和特性的分析，總結(jié)各類海水淡化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，并針對(duì)其中的技術(shù)性問題進(jìn)行深入的探討，提出促進(jìn)我國(guó)海水淡化技術(shù)發(fā)展的有效策略。

關(guān)鍵詞：海水淡化 技術(shù)類型 發(fā)展

中圖分類號(hào)：P747 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（b）-0130-02

淡水資源的匱乏問題已經(jīng)是世界各個(gè)國(guó)家所必須面對(duì)的難題。我國(guó)地域遼闊、物產(chǎn)豐富，但是水資源仍舊屬于稀缺資源，想要解決淡水稀缺的問題，需要積極推廣海水淡化技術(shù)，海水淡化是解決我國(guó)淡水資源不足的有效技術(shù)手段。海水淡化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)推廣到世界上多個(gè)國(guó)家，我國(guó)也逐漸認(rèn)識(shí)到了海水淡化的重要性。近年來，開始在沿海地區(qū)推廣海水淡化技術(shù)，已經(jīng)頗見成效。

1 海水淡化技術(shù)及其分類

海水淡化技術(shù)就是海水脫鹽技術(shù)，其基本原理就是分離海水中鹽和水的過程。根據(jù)分離過程的操作和原理，大致可以分為兩種：一種是相變法，另一種是非相變法。相變法又可以分為蒸餾法、冷卻法、氣體水化物法。非相變法可以分為膜法和其他方法等等。其中大部分的方法都已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際中，實(shí)現(xiàn)了量化投產(chǎn)。

2 不同海水淡化技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 蒸餾法

顧名思義，蒸餾法的原理就是將海水加熱到沸騰狀態(tài)后，將海水中的淡水將變成水蒸氣蒸發(fā)出來，再將得到的水蒸氣冷卻變?yōu)橐簯B(tài)得到淡水的過程。蒸餾法是海水淡化最古老的方法。蒸餾法得到的淡水資源水質(zhì)較好，整個(gè)操作流程也十分簡(jiǎn)便。蒸餾法可以分為很多類型，如太陽能蒸餾、多級(jí)閃蒸、多效蒸餾。

2.1.1 太陽蒸餾法

太陽蒸餾法是利用太陽能蒸餾器將海水蒸發(fā)得到淡水。通過將太陽能吸收轉(zhuǎn)化成熱能使海水蒸發(fā)，在進(jìn)行冷卻得到淡水資源的過程。

2.1.2 多效蒸餾法

多效蒸餾發(fā)采用多個(gè)蒸餾器結(jié)合，由第一個(gè)蒸餾器水蒸氣冷凝釋放的熱量使下一個(gè)蒸餾器內(nèi)水汽化，直至得到高純淡水的過程，這種方法在20世紀(jì)30年代被多個(gè)國(guó)家采用，但是由于管道結(jié)垢和腐蝕的問題，被新出現(xiàn)的多級(jí)閃蒸法所代替。

2.1.3 多級(jí)閃蒸法

多級(jí)閃蒸法是將海水加熱后，進(jìn)入壓力較低的閃蒸室內(nèi)，使鹽水由于溫度過高而進(jìn)行蒸發(fā)得到水蒸氣，冷卻后得到淡水資源。這種方法是蒸餾法當(dāng)中應(yīng)用最廣泛的方法，他的優(yōu)點(diǎn)很多，如水質(zhì)好、效率高、維護(hù)量小等，缺點(diǎn)是耗電量大，因此多與發(fā)電站相鄰建立。

2.2 冷凍法

當(dāng)海水處于低溫狀態(tài)結(jié)成固態(tài)時(shí)，水分子能夠結(jié)合形成冰晶將鹽類分離，這種通過水變成冰的相變過程就是冷凍法。冷凍法按照導(dǎo)熱的方式不同可以分為兩類：直接和間接冷凍法。間接冷凍法是向海水中添加冷凍劑使海水與冷凍劑間接接觸最后結(jié)冰的方法，但是由于換熱面較大，一般不會(huì)使用。而直接冷凍法利用冷凍劑直接與海水接觸使海水結(jié)冰。直接冷凍法又能夠可以分為兩種真空蒸發(fā)式直接冷凍法和外界加入冷凍劑的二次冷媒直接接觸法等。外界加入冷凍劑的二次冷媒直接接觸法一般加入的冷凍劑為丁烷，雖然丁烷不會(huì)溶于水，但是無法避免水中含有少量丁烷分子，會(huì)污染水。

2.3 膜法

膜法海水淡化技術(shù)的核心理念就是通過膜的選擇透過性分離淡水和鹽類的方法完成海水淡化。膜法分離技術(shù)是通過特制的膜放入溶液當(dāng)中，使溶質(zhì)可以穿過而溶液不能，最終達(dá)到分離的目的。膜能夠把原本互為一體的溶液分隔成兩個(gè)互不相通但是可以傳質(zhì)的兩部分。膜的形態(tài)不是固定的，只要滿足選擇透過性，并且具有兩個(gè)界面就能夠發(fā)揮膜的作用。膜透過溶質(zhì)的現(xiàn)象被稱之為滲析，而溶液中溶劑能被透過的現(xiàn)象則被稱為滲透。通過膜的選擇透過性來分離溶液中溶劑和溶質(zhì)的方法被稱為膜分離技術(shù)。膜分離技術(shù)中應(yīng)用在海水淡化領(lǐng)域最普遍的就是滲析和反滲透兩種方法。

2.4 電滲析法

電滲析是利用具有選擇透過性的離子交換膜在外加直流電場(chǎng)的作用下，使水中的離子定向遷移，并有選擇地通過帶有不同電荷的離子交換膜， 從而達(dá)到溶質(zhì)和溶劑分離的過程。電滲析過程中所能除去的僅是水中的電解質(zhì)離子，而對(duì)于不帶荷電的粒子如水中的硅、硼以及有機(jī)物粒子則不能去除，若水中溴含量高時(shí)，電滲析的脫除效果也不理想。 適用于中小型海水淡化工程如海島、工程用水等。

3 海水淡化技術(shù)的發(fā)展前景

海水淡化水的供給穩(wěn)定，潔凈安全，可以成為人們生產(chǎn)與生活的主要水源，也是船舶、海島、海上平臺(tái)的重點(diǎn)水源，淡化產(chǎn)品水是重要的生活和生產(chǎn)用水，可以為工業(yè)的發(fā)展提供水源。在海灣國(guó)家，由于缺乏水資源，他們有著很長(zhǎng)的海水淡化技術(shù)發(fā)展史，在過去的多年時(shí)間內(nèi)，海灣國(guó)家已經(jīng)投入了超過400億美元在海水淡化技術(shù)上，經(jīng)歷了多年的發(fā)展，裝機(jī)總?cè)萘康玫搅孙@著的提升，取得了理想的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。截止到2015年年底，全球海水淡化市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)超過700億美元，在未來20年來，美國(guó)、澳大利亞、西班牙、中國(guó)會(huì)成為海水淡化市場(chǎng)增長(zhǎng)速度最快的國(guó)家。該種技術(shù)的應(yīng)用可以有效緩解能源危機(jī)，是人類解決水資源短缺問題的有效措施。

4 結(jié)語

我國(guó)是水資源缺乏大國(guó)，海水淡化技術(shù)的出現(xiàn)為我國(guó)解決淡水資源短缺的問題帶來的希望。它將能夠大幅度緩解我國(guó)沿海、島嶼、干旱地區(qū)的缺水問題。在21世紀(jì)水資源將是最重要的稀缺資源之一；目前，我國(guó)海水淡化的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，世界上其他國(guó)家對(duì)于海水淡化技術(shù)的應(yīng)用也為我國(guó)做出了典范，海水淡化技術(shù)在我國(guó)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。就現(xiàn)階段來看，常用的海水淡化技術(shù)有多效蒸餾法、多級(jí)閃蒸法等等，這些方法將能夠完美利用熱力發(fā)電后的余熱，有著十分卓越的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，將會(huì)是未來階段研究的重點(diǎn)。為了為海水淡化技術(shù)提供支持，國(guó)家需要研究適宜不同用途和不同區(qū)域的淡水淡化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供一系列的政策扶持，規(guī)范我國(guó)海水淡化技術(shù)的發(fā)展政策環(huán)境，重點(diǎn)開發(fā)低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)、反滲透膜海水淡化技術(shù)、能量回收裝置、低溫多效海水淡化蒸發(fā)設(shè)備等等，推動(dòng)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展，為我國(guó)海水淡化技術(shù)的發(fā)展奠定好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝亮，張志華.我國(guó)海水淡化技術(shù)革新取得長(zhǎng)足進(jìn)展[J].科技促進(jìn)發(fā)展，2013（5）：30-37.

[2] 孔德娟.淺談海水淡化技術(shù)在沿海電廠的應(yīng)用前景[J].科技信息，2012（33）：I0061.

[3] 王靜，劉淑靜，侯純揚(yáng)，邢淑穎，史玉蓮，賈丹.我國(guó)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式建議研究[J].中國(guó)軟科學(xué)，2013（12）：24-31.

[4] F. A. Banat，M. Al-Shannag.Recovery of dilute acetone–butanol–ethanol （ABE） solvents from aqueous solutions via membrane distillation[J].Bioprocess Engineering，2011（6）.

[5] 田瑞.高通量空氣隙膜蒸餾系統(tǒng)的機(jī)理及應(yīng)用研究[D].內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，2008.