㈠ 海水淡化技術是怎麼發展的
古時候,當人們在茫茫大海上艱難地航行,面臨著淡水告罄的威脅時,人們多麼希望能有一個圓桶似的寶貝,只要將它往海里一放,那苦澀的海水就變成甘甜的淡水「咕咚咕咚」往上冒,讓乾渴的船員們喝個飽。最先提出這個大膽而美妙的設想的,是中國宋朝一個名叫周密的人。他寫了本《癸辛雜談》,書中描寫了一個會造淡水的「寶貝」的故事。
故事說,有一家雜貨店放著一個奇特的東西。說它像缸,可沒有底;說它像煙囪,可又太大;而且它既非竹也非木,既非金屬亦非磚石。有一天,一名海船商人路過此地,發現了這一奇物。他看了又看,摸了又摸,捨不得離去。店主走來,問商人買不買此物。商人忙說:「買!你要多少銀子?」店主想敲竹杠,就說:「這是我家祖傳寶物,非十兩銀不賣。」商人二話沒說,付了銀子,就叫人將奇物抬走。店主納悶,問道:「你花那麼多銀子買此物何用?」商人告之:「此乃一寶物,名字叫『海井』,是一口專造淡水的井。只要將它放到海里,不愁沒有淡水喝。」說完,他又取出100兩銀,贈給店主。
隨著科學技術的發展,今天人類已造出海水淡化機,將古人「畫井解渴」的美好願望變成了現實。
我們知道,海水含鹽量太高,平均在千分之三十五左右,而日常生活用水的含鹽量在萬分之五左右,工農業用水的含鹽量有的可以稍高一些,但也不能高於千分之三。要使海水像溪水那樣甘甜爽口,就要脫掉海水中的鹽分。脫鹽,就是人們通常所說的「海水淡化」。
海水和苦鹹水淡化,可以追溯到1000多年前。那時,希臘哲學家柏拉圖已經認識到,如果用植物性材料過濾苦鹹水,鹽就會在材料上面貯存起來。亞里士多德早已知道:由鹽溶液中蒸發出來的蒸汽冷卻凝成水珠以後可以飲用。另外,普利紐斯在他的《自然史》中也這樣寫道:「航海者在作較長時間的海上旅行時,把海水裝在陶罐中,使其蒸發,在罐蓋上會出現冷凝水,便可以收集利用。」後來許多的航海者,特別是在羅馬的船上,缺水時,都用蒸發法來製取淡水,供人們在航行中飲用。當年羅馬帝國曾經用簡單的蒸餾器提取淡水供被圍困在埃及亞歷山大的羅馬軍隊飲用。
歷史上第一次有記錄的船用淡化器是1606年在西班牙大帆船上使用的。而在船上廣泛地進行海水淡化,是19世紀末。那時,蒸汽輪船發展起來了,為了滿足鍋爐用水和一部分飲用水的需要,輪船上普遍安裝了製造淡水的蒸發器。世界上第一台固定式淡化裝置,於1877年在俄國巴庫建成。此後,在歐洲及其他乾旱國家也相繼建立。
當然,上述種種海水淡化的器具和手段,還處於「初級階段」。採用先進的技術設備,大規模地淡化海水。是在20世紀50年代後期。據統計,到1980年6月,僅蒸餾法、反滲透法和電滲析法三種類型的海水淡化裝置已達2204個,總造水量每天約727萬噸。從生產淡水的用途來看,主要是解決生活用水,有的用在工業上,少數供軍事需要。像科威特、沙烏地阿拉伯等海灣國家,淡水的主要來源,就是海水淡化。像科威特日產900噸以上的海水淡化裝置就有7個,其中最大日產1.8萬噸以上的海水淡化裝置有4個。
蒸餾法顧名思義,就是將海水加熱沸騰變成不含鹽分的蒸汽,蒸汽遇冷後凝聚成水珠匯集成淡水。蒸餾法海水淡化技術研究歷史較長,在供水方面應用最廣、起的作用最大。據統計,1977年世界蒸餾法造水能力日產達288噸,占所有淡化法總造水能力的78%。蒸餾法裝置的類型有單級閃蒸式、多級閃蒸式、薄膜豎管式、浸管式等,其中多級閃蒸式蒸餾法無論其裝置數量還是其造水能力均居首位。據1977年統計結果,多級閃蒸法裝置,占整個蒸餾法裝置的45%,造水能力佔84%。
目前,太陽能蒸餾技術已可分為直接法和間接法。直接法是太陽能直接作用於海水而立刻蒸發的方法。1982年日本沖繩建造了這樣的一套裝置。它的受熱面積為2.97平方米,日產水量為100升,是太陽能蒸餾的一次重大突破。間接法就是把太陽能收集起來,然後再為其他的海水淡化的辦法提供能源。這種方法通常與其他的辦法聯合使用,或者以熱能的方式對海水進行蒸餾,或者利用太陽能發電,供給用電的海水淡化裝置使用。
到目前為止,利用太陽能進行海水淡化的技術,所得到的淡水成本仍然比較高,主要的問題在於太陽能利用設備的投資比較大。
電滲析法為了說明它的原理,先介紹離子交換膜。離子交換膜分陽離子交換膜和陰離子交換膜兩種(以下簡稱陽膜、陰膜)。陽膜表面帶負電荷,陰膜表面帶正電荷。根據同性相斥、異性相吸的原理,帶負電荷的陽膜的表面排斥陰離子,而讓陽離子通過;帶正電荷的陰膜則恰恰相反。如果我們將陰、陽離子交換膜交替地排列成多室電滲槽,並在膜組兩端配置陰、陽電極,陽極一側以陰離子交換膜開始,陰極一側以陽離子交換膜終止,當海水通入後,在膜組兩端加上直流電壓。這樣,海水中的陽離子向陰極遷移,陰離子向陽極遷移。由於離子交換膜對離子有選擇透過的性質,那麼,海水中的鈉離子和氯離子作為鹽溶液從膜間室中流出,脫鹽的淡水也通過專門的管道流出。
這種方法關鍵取決於膜的發展狀況。離子交換膜有的用空心纖維,有的用塑料,目前投入使用和正在研製的膜有幾十種。中國從20世紀50年代就開展了對電滲析和離子交換膜的研究。目前,生產的離子交換膜質量指標接近世界先進水平,已生產出各種類型和大小不同的電滲析淡化器,全國己有400多個單位廣泛使用。國家海洋局第二海洋研究所1981年研製的中國最大的電滲析淡化器,每天產淡水200噸。該裝置已在中國西沙群島投入使用,其淡化的水質符合國家規定的飲水標准,生產成本只有用水船運水成本的1/5。
反滲透法這是50年代為淡化海水而提出來的一種膜分離方法。60年代由於研製出了高通量、高脫鹽率的不對稱醋酸纖維素膜,使反滲透法達到了工業應用程度。要弄清什麼是反滲透還得先從滲透說起。把淡水和鹽水分別置於一張半透膜兩側,這種半透膜只允許水分子通過,而不允許其他分子通過,鹽分子也不例外。在正常條件下,淡水就穿過半透膜向鹽水一側流動,這就是滲透。在滲透的過程中,鹽水液面逐漸升高,壓力逐漸加大,淡水液面則逐漸降低,壓力逐漸減小,這種現象一直要持續到鹽水側的壓力比淡水側的壓力高到一定程度為止。這時,由於鹽水側的壓力很高,淡水側的水分子已無力滲透過去,只得作罷。這時兩邊的壓力差就是所謂的滲透壓。
如果在鹽水的液面上施加一個比滲透壓還大的壓力,結果會怎麼樣呢?無疑,鹽水中的水分子將向相反方向,即向淡水一側流動,以致使淡水液面高出鹽水液面。這就是反滲透。用這種原理淡化海水的方法叫反滲透法。這種方法工藝流程簡單,耗能很少,雖然1953年才問世,卻已受到普遍的重視。在沙烏地阿拉伯,也有這種類型的海水淡化廠。
反滲透膜是反滲透淡化器的心臟,目前,主要有醋酸纖維素及其衍生物膜、芳香聚醯胺膜及其他有機無機材料膜等。隨著反滲透膜的發展,現今反滲透淡化裝置主要有四種類型:板式、管式、螺旋卷式、空心纖維式。這四種裝置中,螺旋卷式和空心纖維式裝置單位體積產水量較多,適於建造大規模裝置;其次是管式裝置,發展也很快。一個大型的反滲透海水淡化廠,要安裝很多個這樣的膜卷。像美國為沙烏地阿拉伯吉達港建成的反滲透海水淡化廠,共安裝了4032個膜卷,日產淡水1.2萬多噸。到1980年6月,世界上日產95噸以上淡水的反滲透淡化裝置就有929個,日產淡水約148萬噸。當今美國和日本海水淡化研究的重點是發展反滲透法。相信不久的將來,反滲透法有可能與蒸餾法相媲美。
㈡ 反滲透膜的原理是什麼
RO反滲透膜是一種對透過的物質具有選擇性的半透膜,只能透回過溶劑而不能透過溶質答的薄膜稱之為理想半透膜,RO反滲透膜基本上算是理想的半透膜。當相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置於RO反滲透膜的兩側時,稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發地向濃溶液一側流動,這一現象即為滲透。
當滲透達到平衡時,濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一個壓差,此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決於溶液的固有性質,即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關而與半透膜的性質無關。若在濃溶液一側施加一個大於滲透壓的壓力時,溶劑的流動方向將與原來的滲透方向相反,開始從濃溶液向稀溶液一側流動,這一過程稱為反滲透。
反滲透是滲透的一種反向遷移運動,是一種在壓力驅動下,藉助於反滲透膜選擇性截留作用將溶液中的溶質與溶劑分離。RO反滲透膜已廣泛應用於各種液體的提純與濃縮,其中最普遍的應用實例便是在水處理工藝中,用反滲透技術將原水中的無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質去除,以獲得高質量的純凈水。
㈢ 反滲透膜的原理及效果怎麼樣
反滲透膜是一種模擬生物半透膜製成的具有一定特性的人工半透膜,是反滲透技術的核回心構件。反滲透技答術原理是在高於溶液滲透壓的作用下,依據其他物質不能透過半透膜
而將這些物質和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小,因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等。系統具有水質好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優點。
反滲透膜應具有以下特徵:(1)在高流速下應具有高效脫鹽率;(2)具有較高機械強度和使用壽命;(3)能在較低操作壓力下發揮功能;(4)能耐受化學或生化作用的影響;(5)受pH值、溫度等因素影響較小;(6)制膜原料來源容易,加工簡便,成本低廉。
㈣ 反滲透爆破膜的作用和工作原理誰知道
爆破膜片主復要應用於電廠制、鋼廠、海水淡化等大型的反滲透中,小型一般不使用。
爆破膜的作用主要是:在產水管路側裝,為了防止產生背壓,導致反滲透膜的損壞。
在大中型反滲透水處理領域,背壓指的是產品水側的壓力大於給水側的壓力的情況。膜口袋的三面是用黏結劑粘接在一起的,如果產品水側的壓力大於給水側的壓力,那麼這些粘接線就會破裂而導致膜元件脫鹽率的喪失或者明顯降低,因此從安全的角度考慮,反滲透系統不能夠存在背壓。
由於反滲透膜過濾是通過壓力驅動的,在正常運行時是不會存在背壓的,但是如果系統正常或者故障停機,閥門設置或者開閉不當,那麼就有可能存在背壓,因此必須妥善處理解決背壓的問題.
工作原理:
將一組防爆膜片,安裝在壓力管道末端,作為人為給定的薄弱環節,當機組突甩負荷、壓力管道上膜片安裝處的水壓力上升並達到整定值時,膜片爆破,泄流減壓。如果泄量不夠,隨著導葉的繼續關閉,水壓力再次上升,又有其他膜片相繼爆破,從而保護整個系統的安全!
㈤ RO膜反滲透系統工作原理及去除水中什麼
反滲透純水設備技術是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。其原理是在高內於溶液滲透壓的作用下,依容據其他物質不能透過滲透膜而將這些物質和水分離開來。由於反滲透膜的膜孔徑非常小(緊為10A左右),因此能夠有效的去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物等(去除率高達97%-98%)。反滲透是目前高純水設備中應用最廣泛的一種脫鹽技術,它的分離對象是溶液中的離子范圍和分子量幾百的有機物;反滲透(RO)、超過濾(UF)、微孔膜過濾(MF)和電滲析(EDI)技術都屬於膜分離技術。在生產過程中,無需增加污水環保的二次投資。目前,較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.7%。
RO純水系統特點
無化學品再生
無危害性廢液排放,有利環保
連續運行、操作簡單
便於安裝維護、保養
設備應用領域
醫療制葯、飲用純水
廢水處理、物質回收與濃縮
海水、苦鹹水淡化、飲用純凈水等領域
電路、電子、光學、化工、石油、表面處理等行業用超純水
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㈥ 海水淡化的原理是什麼有幾種途徑
船用海水淡化設備技術針對海水的高含鹽量,而不能被直接使用特點而設計,把海水、苦鹹水等含高鹽量的水轉化為生產、生活用水的海水淡化技術得到空前迅猛的發展。目前主要採用蒸餾法、電滲析法和反滲透法。淡化水質符合國家生活飲用水水質標准(GB5749-85),電源適用范圍廣(220V/60HZ,380V/50HZ)。
船舶海水淡化設備工藝原理及技術指南
1、蒸餾法雖然是一種古老的方法,但由於技術不斷地改進與發展,該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程,其原理如同海水受熱蒸發形成雲,雲在一定條件下遇冷形成雨,而雨是不帶的鹹味的。根據設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。
2、電滲析法亦換膜電滲析法,該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其選擇透過性區分為正離子交換膜(陽膜)與負離子交換膜(陰膜)。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列,組成多個相互獨立的隔室海水被淡化,而相鄰隔室海水濃縮,淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水,也可以作為水質處理的手段,為污水再利用作出貢獻。此外,這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮,分離與提純。
㈦ 高壓反滲透膜法淡化海水是利用海水中各成分的什麼不同分離出淡水
其實簡單點說白了,就是利用半透膜的阻隔作用分離出水分子通過,過濾掉體積相對較大的其它物質,沒什麼深奧的,純物理過濾!
㈧ 海水淡化膜主要技術原理有哪些
海水淡化膜原理應用的反滲透是一項高新膜分離技術,其孔徑很小,大都≤10×10
–版10(10A),它能去除權濾液中的離子范圍和分子量很小的有機物,如細菌、病毒、熱源等。它已廣泛用於海水或苦鹹水淡化、電子、醫葯用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產,還應用於生物、醫學工程。
㈨ 反滲透膜的分離原理是什麼
要了解反滲透法原理,先要了解「滲透」的概念。滲透是一種物理現象,當兩版種含有不同濃權度鹽類的水,用一張半滲透性的薄膜分開時就會發現,含鹽量少的一邊的水分會透過膜滲到含鹽量高的水中,而所含的鹽分並不滲透,這樣,逐漸把兩邊的含鹽濃度融合到均等為止。然而,要完成這一過程需要很長時間,這一過程也稱為自然滲透。
但如果在含鹽量高的水側,施加一個壓力,其結果也可以使上述滲透停止,這時的壓力稱為滲透壓力。如果壓力再加大,可以使水向相反方向滲透,而鹽分剩下。因此,反滲透除鹽原理,就是在有鹽分的水中(如原水),施以比自然滲透壓力更大的壓力,使滲透向相反方向進行,把原水中的水分子壓到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達到除去水中鹽分的目的,這就是反滲透除鹽原理。
㈩ 反滲透膜是現在最好的淡化海水的裝置嗎還是很容易失效的
海水淡化
一般來需分多步進行,
納濾
及反自滲透是其中的關鍵裝置(目前海水淡化中最普遍使用的技術)。只要配置維護正常,反滲透進水條件滿足,
反滲透裝置
是有相當長的一段穩定使用期的,並不是很容易失效。如果進水水質不能達到反滲透進水要求的話,反滲透是容易失效的。