1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 摘要2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document Abstract2 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 關(guān)鍵詞2 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 一、海水淡化的背景2九海水淡化的原因22海水的成分3 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 二、海水淡化的技術(shù)：31海水的預(yù)處理 3反滲透4電滲析

2、4蒸館法4海水淡化的建設(shè)周期4 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 三、離子交換海水的淡化技術(shù)：5:.淡化原理5離子交換劑直接淡化海水5離子交換劑用于淡化海水的預(yù)處理5離子交換劑用于淡化海水的后處理6離子交換技術(shù)淡化海水的特點(diǎn)6離子交換技術(shù)淡化海水的發(fā)展前景6四、結(jié)語7 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 五、參考文獻(xiàn):7摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用水量急劇增加，沿海地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)人口眾多，對(duì) 水資源的需求量更大，水資源嚴(yán)重匱乏，海水淡化將成為沿海城市解決水危機(jī)的重要途 徑。離子交換法淡化海水具

3、有處理徹底、成本低、可再生等優(yōu)勢，已在海水淡化預(yù)處理、 后處理、濃海水提取化學(xué)元素等方面得到廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的前景。AbstractWith the rapid development of economy in our country, water consumption has increased chamatically, due to the economic developed coastal areas with a large population, the greater demand for water resources, water resources are sca

4、rce, desalination will become the important way to solve the problem of water crisis in coastal cities.Method of ion exchange desalinatioii has complete processing, low cost and renewable advantages, has been in seawater desalination pretreatment, aft erti eatm ent, strong water extraction widely us

5、ed in the chemical elements and so OIL has a broad prospect關(guān)鍵詞海水淡化；離子交換技術(shù)應(yīng)用；離子交換技術(shù)海水淡化前景一、海水淡化的背景1海水淡化的原因水資源是基礎(chǔ)性然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的命脈，淡水資源短缺 己成為制約我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素Z-。海水利用己成為世界許多臨海 國家新水源開發(fā)的戰(zhàn)略決策，也是緩解我國水資源短缺、促進(jìn)經(jīng) 濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要途 徑。為解決淡水資源的供需矛盾，人們的目光早已轉(zhuǎn)向相當(dāng)于全球淡水37.6倍 儲(chǔ)量的 海水。于是，海水和微咸水淡化被視為開發(fā)新水源、解決淡水資源危機(jī)的基本途徑。r

6、ti 于物理方法耗能多、造價(jià)高，只適合于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，適用性有限。為此，有人研究開 發(fā)了用離子交換法進(jìn)行海水淡化的新技術(shù)，并取得了成功。表1為淡化綜合水價(jià)與沿海 自來水價(jià)的比較：表1:水價(jià)（元/立方米）20052010居民自來水價(jià)2.03.72.55.5工業(yè)自來水價(jià)2.7-5.043八8.8海水淡化綜合水價(jià)3.65.03.0八4.0從上表可以看出，到了 2010年，海水淡化的水價(jià)，比居民自來水價(jià)比居民自來水價(jià)和工業(yè)自來水價(jià)都要低。2海水的成分海水是一種非常復(fù)雜的多組分水溶液，海水中各種元素都以一定的物理化學(xué) 形態(tài)存 在。海水中溶解有各種鹽分，海水鹽分的成因是一個(gè)復(fù)雜的問題，與地球 的起源、海洋

7、 的形成及演變過程有關(guān)。一般認(rèn)為鹽分主要來源于地殼巖石風(fēng)華產(chǎn)物及火山噴出物。另 外，全球的河流每年向海洋輸送5.5X1015g溶解鹽，這也是海水鹽分來源之一。從其來源 看，海水中似乎應(yīng)該含有地球上的所有元素，但是，由于分析水平所限，已經(jīng)測定的僅 有80多種。下表為典型海水水質(zhì)中心表；表2：含鹽量32000330003400035000360003900043000Ca369.9381.5393.0404.6416.2450.8497.1Mg1189.41226.61263.813011338.11449.61598.3Na9780.810086.510392.110697.811003.411

8、920.413143K399.7412.2424.7437.2449.6487.1537.1Sr6.16.36.56.76.87.48.2HCO 3134.1138.3142.5146.7150.8163.4180.2S042496.32574.32652.32730.42808.43042.43354.4Cl17618.918169.518720.119270.719821.22147323675.4SIO23.84.04.14.24.34.75.2F131.31.41.41.41.61.7、海水淡化的技術(shù):海水的淡化技術(shù)主要是將海水脫鹽產(chǎn)生淡水，以用來實(shí)現(xiàn)水資源的利用，增加淡水 量，全球的

9、海水淡化有很多種方法，有反滲透法、低多效、多級(jí)閃蒸、電滲析法、壓汽蒸 憎、露點(diǎn)蒸發(fā)法、水電聯(lián)產(chǎn)、熱膜聯(lián)產(chǎn)以及利用核能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能海水淡化技 術(shù)等等，以及微濾、超濾、納濾等多項(xiàng)預(yù)處理和后處理工藝。在這里我們主要介紹反滲 透、電滲析和蒸飾三種的方法。1海水的預(yù)處理海水預(yù)處理的目的是去除地表海水中存在的泥沙、膠體、微生物等雜質(zhì)，它為了確保反 滲透系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的運(yùn)行，在海水預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)預(yù)處理后的海水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到 反滲透膜元件的進(jìn)水水質(zhì)要求。海水預(yù)處理的處理工藝有：（1）混凝過濾或者淺層氣?。海?）加藥消除余氯和防止 反滲透膜而結(jié)垢沉淀：（3）保安過濾。2反滲透通常乂稱超過濾法，是19

10、53年才開始采用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許 溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。在通常情況下，淡水通 過半透膜擴(kuò)散到海水一側(cè)，從而使海水一側(cè)的液面逐升高，直至一定的高度才停止，這 個(gè)過程為滲透。此匕時(shí)，海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為滲透 壓。如果對(duì)海水一側(cè)施加一大 于海水滲透壓的外壓，那么海水中的純水將反滲透 到淡水中。反滲透法的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié) 能。它的能耗僅為電滲析法的1/2.蒸飾法的1/40。反滲透海水淡化技術(shù)發(fā)展很快，工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，主耍發(fā)展趨勢為降低 反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收率，廉價(jià)高效預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗污染能 力等。3 電滲析滲析

11、是屬于一種自然發(fā)生的物理現(xiàn)象。如將兩種不同含鹽量的水，用一張滲透膜隔 開，就會(huì)發(fā)生含鹽量大的水的電介質(zhì)離子穿過膜向含鹽量小的水中擴(kuò)散，這個(gè)現(xiàn)象就是滲 析。這種滲析是由于含鹽最濃度不同而引起的，稱為濃差滲析。滲析過程與濃度差的大 小有關(guān)，濃差越大，滲析的過程越快，否則就越慢。因?yàn)槭且詽獠钭鳛橥苿?dòng)力的。因此， 擴(kuò)散速度比較慢。如果在膜的兩邊施加直流電場，就可以加快擴(kuò)散速度。電解質(zhì)離子在 電場的作用下，會(huì)迅速地通過膜，進(jìn)行遷移 過程，這樣，就形成了去除水中離子的淡水 室和離子濃縮的濃水室，將濃水排放，淡水即為除鹽水。這就是電滲析法除鹽原理。4蒸館法蒸僧法雖然是一種古老的方法，但由于技術(shù)不斷地改進(jìn)與發(fā)

12、展，該法至今仍占統(tǒng)治地 位。蒸鐳淡化過程的實(shí)質(zhì)就是水蒸氣的形成過程，其原理如同海水受熱 蒸發(fā)形成云，云 在一定條件下遇冷形成雨，而雨是不帶咸味的。根據(jù)設(shè)備蒸錨法、蒸汽壓縮蒸懈法、多 級(jí)閃急蒸懾法等。5海水淡化的建設(shè)周期一般來說，7J噸級(jí)反滲透海水淡化工程的建設(shè)周期為2年左右，百噸級(jí)至一千噸海 水淡化工程的建設(shè)周期為3-12個(gè)月。而低溫多效海水淡化工程的時(shí)間稍長，萬噸級(jí)海水 淡化工程的建設(shè)周期為3年左右，白噸級(jí)至一千噸淡化匚程的建設(shè)周期為6“個(gè)月。三、離子交換海水的淡化技術(shù)：1淡化原理該技術(shù)采用天然沸石分子篩作基本材料。天然沸石分子篩是一種白色、無毒、無臭 的晶體粉末，可吸附尺寸在0. 3-2n

13、m的多種離子。在分子篩骨架結(jié)構(gòu)中，陽離子定位 在孔道或空腔中的一定位置上，在水溶液中，是可以互相交換的。具體方法是將天然沸 石分子篩作為基本材料，加入到AgN03中，與Ag離子進(jìn)行交換，然后利用交換在天 然沸石分子篩陰離子骨架上的Ag離子去沉淀溶液中C1離子，同時(shí)溶液中的Na離子、Mg離子等堿金屬、堿土金屬被反交換在天然沸石 分子篩陰離子骨架上，最終完成對(duì)海 水（SW）或微咸水（ww）的淡化。實(shí)驗(yàn)的技術(shù)路線為：NaZ + Ag+ - AgZ + Na 十AgZ + Na+ + Mg/K+ + Cl - NaZ + AgCl l （白色）KZMgZ式中：NaZ為鈉型沸石分子篩：AgZ為銀型沸石分

14、子篩；KZ為鉀型沸石分子 篩：MgZ為鎂型沸石分子篩。2離子交換劑直接淡化海水天然沸有分子篩是一種白色無毒無臭的晶體粉末，可吸附尺、在0.32nm的多種離 子，基于這樣的原理，海水中的陽離子吸附到沸石分子篩的骨架結(jié)構(gòu)中，定位孔道或空 腔中的一定位置，但海水溶液離子是電中性的，為了同時(shí)去除氯離 子，將天然分子篩與 硝酸銀溶液反應(yīng)，將銀離子進(jìn)行交換，生成沸石銀復(fù)合物，然后利用沸石分子篩的陰離子 結(jié)構(gòu)上的銀離子去交換海水中的鈉離子、鎂離子、鈣離子等堿金屬離子，被替換掉的銀 離子則與海水中的氯離子產(chǎn)生氯化銀沉淀，反應(yīng)方程式在上式，最終完成海水的淡化。3離子交換劑用于淡化海水的預(yù)處理海水是友雜的稀溶液體

15、系，含有80多種化學(xué)元素，同時(shí)海水中含有大量的 鈣鎂離 子，導(dǎo)致海水具有很高的硬度，對(duì)于膜法海水淡化而言，高硬度海水容易 堵塞膜孔，降 低膜的透水率，對(duì)于蒸慵法淡化海水而言，在鍋內(nèi)易結(jié)垢，從而降 低蒸發(fā)效率，使鍋體 受熱不均勻，已發(fā)生意外。因此，淡化海水需要預(yù)處理。海水的預(yù)處理程序先用石灰軟化去掉大部分鈣鎂離子，然后通過離子交換法進(jìn)一步軟 化，陽離子交換樹脂常用鈉離子、氫離子型，通過與海水中的反應(yīng)去除 大部分的鈣鎂離 子，如果單純使用鈉型陽離子型交換樹酯，交換反應(yīng)后，水中硬 度雖被去除，但碳酸氫 鈣和碳酸氫鎂轉(zhuǎn)換為碳酸氫鈉，水質(zhì)呈堿性:Ca (HCO3)Mg (HCO3)Ca (HCO3)Mg

16、 (HCO3)2 + 2NaR t Mg2+ + 2NaHCO3所以，同時(shí)使用氫離子樹脂，與水中陽離子交換時(shí)釋放氫離子：Ca2+ + 2HR CaR2 + 2H+ Mg2+ + 2HR - MgR2 + 2H+ 從式子可以看出，只要控制兩種樹脂的使用比例，便可是水的pH值處于中性范圍瓦3離子交換劑用于淡化海水的后處理反滲透法是現(xiàn)如今淡化海水最常用的一種方法，但是此法還存在很多問題，其中最令 人關(guān)注的便是除硼問題，反滲透法只能除去海水中40%50%的硼，淡化 海水中的硼含 量仍在0. 52. 5mg/l之間，完全不符合飲用水和灌溉水的標(biāo)準(zhǔn)。而離子交換是目前海水 淡化除硼最為重要和高效的方法，它的

17、機(jī)理是利用離子交換 樹脂內(nèi)的功能基團(tuán)與溶液中 的離子發(fā)生交換反應(yīng)，以達(dá)到分離和濃縮的目的，按 照活性基團(tuán)的不同，研究人員先后 通過陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、大孔 樹脂和凝膠樹脂，由于硼酸可以迅速與多 元醇和a 一梵皋竣酸反應(yīng)形成穩(wěn)定的螯 合物，研究人員研發(fā)出了大星含有微孔結(jié)構(gòu)的硼 特效吸附樹脂，其中主要含有N甲基葡萄糖胺的樹脂，這種弱堿性陰離子交換樹脂加入 含硼的水后，硼酸受到 功能基團(tuán)中疑基氧原子的攻擊，原來的B0鍵斷裂形成B-0-C 新鍵，斷裂后形 成的耕基與功能基團(tuán)斷裂產(chǎn)生的氫離子形成水，一般情況下，一個(gè)硼酸 分子可與兩個(gè)疑基作用形成穩(wěn)定的螯合物，直至離子交換反應(yīng)結(jié)束。4離子交換技

18、術(shù)淡化海水的特點(diǎn)（1）含Ag離子的天然沸有分子篩處理海水及微咸水后，Ag離子以AgCI狀態(tài)沉 淀：含K、Na、Mg離子的沸石分子篩亦以沉淀狀態(tài)從淡化后的水中分離出去，淡化后 的水中未帶入其他離子。（2）淡化后的水中仍會(huì)保留部分人體需要的離子，不是純水，符合國家規(guī)定的飲用 水標(biāo)）隹，有利于人體健康。（3）本工藝過程中，不排放污染環(huán)境的污氣、液、渣，符合環(huán)保要求。（4）由于形成AgCI沉淀的溶解度極小，化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)動(dòng)力性強(qiáng)，在無電力 的情況 下，用風(fēng)力或人力攪拌、晃動(dòng)等都可以完成淡化，適用范圍廣。（5）作為生產(chǎn)含Ag離子的沸石分子篩之原料的天然沸石在我國貯最大，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉， 可供充分開發(fā)利用。5離子交換技術(shù)淡化海水的發(fā)展前景（1）民用。由于目前自來水凈化工藝無法去除微咸水中氯、鈉、鉀、鎂等離子，因 此，以微咸水為源的食品、造紙、印染等工藝，可以用該技術(shù)自制小型淡 化設(shè)施，淡化 后的水產(chǎn)品質(zhì)量好，淡化的費(fèi)用低。亦可以在居民小區(qū)建小型微咸水淡化廠，應(yīng)用含Ag 離子的沸石分子篩淡化微咸水，以桶裝形式向居民或企事 業(yè)單位出售，