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反滲透法成本降低海水淡化“百年夢想”逐漸變得真實(shí)

2014-04-17 16:08:52 admin 191
來源:《中國科學(xué)報(bào)》 朱香 / 時間:2014-1-20 9:52:32
  據(jù)科學(xué)網(wǎng)2014年1月17日訊 海水中有大量的鹽,能否從浩瀚的海洋中去除鹽分,提取出淡水?海水淡化是人類追求了幾百年的夢想。進(jìn)入20世紀(jì)后,海水淡化技術(shù)隨著水資源危機(jī)的加劇而迅速發(fā)展。1970年以來,由于水資源匱乏,許多沿海國家加快了海水淡化的產(chǎn)業(yè)化?,F(xiàn)今中東國家70%的淡水來自海水淡化。
  *早的海水脫鹽應(yīng)該是蒸餾淡化。19世紀(jì)初,由于蒸汽機(jī)的出現(xiàn),以及遠(yuǎn)洋殖民開拓對航海的發(fā)展和實(shí)際需求,促進(jìn)了蒸餾技術(shù)的發(fā)展。但直到二戰(zhàn)期間,各國為了供應(yīng)在干燥地區(qū)作戰(zhàn)的軍隊(duì)飲水,才開始真正重視海水淡化技術(shù)的研究和應(yīng)用。
  根據(jù)國際脫鹽協(xié)會的統(tǒng)計(jì),目前全世界約有133個國家應(yīng)用海水淡化系統(tǒng)。應(yīng)用于海水淡化商業(yè)用途的技術(shù)主要可分為蒸發(fā)法和薄膜法兩大類。蒸發(fā)法又包括多效蒸發(fā)法、多級閃化法和蒸氣壓縮法3種。薄膜法主要有反滲透法和電透析法兩種。目前全世界海水淡化方法的應(yīng)用,反滲透法排名第一。
  反滲透法是1953年才開始采用的一種膜分離淡化法。這種方法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜,把海水和淡水分隔開。淡水通過半透膜擴(kuò)散到海水一側(cè),使海水一側(cè)的液面升高,直至一定的高度才停止。這個過程稱為滲透現(xiàn)象,海水一側(cè)高出的水柱靜壓就稱為滲透壓。反滲透法是對海水一側(cè)施加大于海水滲透壓的外壓,海水中的純水會反滲透到淡水一側(cè)中,這種現(xiàn)象稱為反滲透。它是利用海水滲透壓的原理,把海水經(jīng)高壓水泵加壓處理,產(chǎn)生大于滲透壓的壓力,使淡水透過半透膜而反滲出來,濃鹽水則由另一端排放出去。海水通過半透膜之前,必須經(jīng)過預(yù)處理的過程,使水質(zhì)能符合半透膜的設(shè)計(jì)需求,以增長半透膜的壽命。由于操作溫度近于常溫,因此反滲透法的操作能耗遠(yuǎn)低于電透析法和蒸發(fā)法。
  對于海水淡化而言,能量損耗是直接決定成本高低的關(guān)鍵。隨著技術(shù)的提高,目前海水淡化的能量損耗較剛開始時降低了90%左右,其成本也隨之降低,在某些地區(qū)甚至已接近或低于自來水的成本,這也為海水淡化技術(shù)在全球缺水地區(qū)推廣起了關(guān)鍵作用。
  目前海水淡化需要引起人們注意的是它所產(chǎn)生的海洋環(huán)境污染問題。海水淡化所排出的大量濃鹽水,含鹽量一般是海水的兩倍,且溫度高于海水,廢海水中的熱能會使局部海域水溫升高,導(dǎo)致某些浮游生物急速繁殖和高度密集,造成海洋生物大量死亡。還會使海水中的溶氧量降低,影響生物的新陳代謝,甚至使生物群落發(fā)生改變,破壞海洋生物的棲息環(huán)境。
  為解決海洋環(huán)境的污染問題,廢液須于排放前先作處理,排放的濃鹽水則引入大海深處,讓濃鹽水和天然海水自然混合,以解決濃鹽水的區(qū)域性污染問題。此外,濃鹽水須降低到適當(dāng)?shù)臏囟群笤倥欧拧?/tr>
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