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这种方法不会使含盐水真正沸腾(仅仅是表面沸腾),可以大幅度地改善积垢的问题。
多级闪化法的制作程序主要分成两个系统:一个是加热区域,一般多采用蒸气做热源,蒸气冷凝后回到锅炉;另一个为闪化区域,为一个多级的闪化与热回收区,级数随着不同的设计要求而定。
海水淡化—冷冻法具体概念是什么?
原理,海水在结冰时,盐分被排除在冰晶以外,将冰晶洗涤、分离、融化后即可得到淡水,
工艺,主要包括冰晶的形成、洗涤、分离、融化等,
海水淡化法工艺之冰—盐水是一固液系统 普通的分离方法均可使冰—盐水得到分离,但分离方法不同,得到的冰晶含盐量也不同。实验结果表明减压过滤方法得到的冰晶含盐量比常压过滤方法得到的冰晶含盐量低得多。
海水淡化法工艺之蒸汽冷凝 在蒸发结晶器内,除海水析出冰晶以外,还将产生大量的蒸汽,这些蒸汽必须及时移走,才能使海水不断蒸发与结冰。
海水淡化—太阳能法具体概念是什么?
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,蒸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,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、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。太阳能蒸馏法就是采用简单的太阳能蒸馏器。该蒸馏器由一个水槽组成,水槽内有一个黑色多孔的毡心浮洞,槽顶上盖有一块透明、边缘封闭的玻璃覆盖层。太阳光穿过透明的覆盖层投射到黑色绝热的槽底,转换为热能。因此,塑料芯中的水面温度总是高于透明覆盖层底的温度,水从毡芯蒸发,蒸汽扩散到覆盖层上冷却为液体,排入不透明的蒸馏槽中。
海水淡化—反渗透法具体概念是什么?
海水淡化—反渗透法(RO)
反渗透法一直是具有竞争力的海水淡化技术之一,原海水通过RO膜之前必须先经预处理,其目的是除去可能阻塞薄膜的物质或破坏其构造的成分,如氧化剂等。处理的方法包括凝集沉降、过滤及添加抑制结构的药剂等,
经过预处理后,海水由高压泵送至薄膜分离室,借助于半透膜可除去90%~99%的盐类、95%~99%的有机物及将近100%的胶体如细菌、硅胶等。薄膜的组成通常包括两个部分,一部分为海绵状的多孔物质,可让盐类及水通过并支持半透膜;另一部分为厚度仅为数千分之一英寸的半透膜,只能允许水通过。一般商业应用的渗透膜材质可分为醋酸纤维及聚氨脂两类。聚氨脂类的材质通常拥有较长的使用寿命。
反渗透法耗费的电能较大,但与多级闪化法相比有以下优点:只耗费电能,不需要蒸气;设备系统模组化,安装容易;淡化厂的兴建周期较短,厂房占地面积小。
经过澄清和加氯消毒处理的海水,首先送入排热段作为冷却水。离开排热段的大部分冷却海水又排回海中,小部分作为进料海水(补给海水),经预处理后,从排热段末级闪蒸室流入第一级闪蒸室,如技术原理所说明的那样,逐级降压,海水逐级降温,连续产出淡化水。
多级闪蒸的造水比,是所得淡水(蒸馏水)的重量与所耗加热蒸汽的重量之比,是淡化厂经济效益的直接体现,通常小型装置的造水比较小,大型装置的造水比较高,如日产淡水几百吨或四、五千吨的装置,造水比一般为5-8左右;日产淡水一万吨的装置,造水比多在10左右;日产淡水四、五万吨的装置,造水比可达到13-14。
多级闪蒸流程图
多级闪蒸与其他淡化技术相比,具有如下的优点:
①.由于此方法加热与蒸发过程分离,并未使海水真正沸腾(仅是表面沸腾),从而大大改善了一般蒸馏的结垢问题;
②.技术成熟可靠,运行安全性高,特别适合于大型的海水淡化应用;
③.设备机构简单,投资成本较低。
而其主要缺点有:
①.大量海水的循环和流体的输送,导致操作成本升高;
②.与多效蒸馏法相比,需要较大的热传面积;
③.总是与发电站联合使用。
电渗析法:水中的离子在直流电场的作用下,可通过半透膜。最初的惰性半透膜电渗析法,主要用于溶胶的提纯,电流效率很低。到了20世纪50年代初,由于选择性离子交换膜向世,才能够用电渗析法淡化海水或苦咸水。脱盐用的选择性离子交换膜有两种:①阳膜,只允许阳离子透过的阳离子交换膜;②阴膜,只允许阴离子透过的阴离子交换膜。使阴膜和阳膜交替排列,中间衬以隔板(其中有水流通道),夹紧之后,在两端加上电极,就成电渗析脱盐装置。
当海水流经电渗器时,在直流电场的作用下,阴离子透过阴膜向阳极方向迁移,途中被阳膜挡住去路,被水流冲洗而出;阳离子透过阳膜向阴极方向迁移,途中被阴膜挡住,也被水流冲出。透过阳膜或阴膜的水为淡水。结果,从大约一半的夹层流出的水为淡水,从另一半流出的则为浓缩的海水。
电渗析脱盐所用的半透膜,除要求电阻低、透过的选择性高、交换容量大和水的电渗小之外,还要求有一定的机械强度、尺寸不变和化学稳定性高等。
在电渗析脱盐过程中,反离子(电荷与膜内交换基团相反的离子)在膜内的迁移速度比在溶液里大,致使淡化夹层的内膜半身,溶液界面上的离子浓度低于主体溶液浓度而形成浓度差。当电流升至某值时,扩散迁移的离子不足以补充界面上离子的缺额,而使界面浓度趋近于零,这时的电流称为极限电流。如再增加电流,就会迫使界面上的水分子解离,由解离出的H和OH来承担超过极限值那部分电流的输送。这种现象称为极化现象。这不仅使电流白白消耗在无助于脱盐的 H和OH的迁移上,而且会引起溶液的pH值发生变化,使钙盐镁盐之类的离子浓度的乘积超过溶度积,而在浓缩海水夹层的阴膜和阳膜的表面沉淀,阻塞水流通道,甚至被迫停机拆洗。防止极化沉淀的根本措施,是设法增加夹层溶液的搅拌作用和布水的均匀性,并把操作电流控制在极限电流之下。此外,定期倒换电极的极性,在浓缩海水夹层中加酸和进行不拆装的化学清洗等,均能延长运转周期。
采用高温电渗析,可明显地提高极限电流,防止极化沉淀和降低耗能量。例如:75C时的极限电流为25C时的2.5倍,而耗电量仅为25C时的50%。
电渗析脱盐是离子在电场中迁移的结果,用于含盐量高的海水淡化时,单位产量的耗电量大,很不经济,故多用于淡化苦咸水,或结合离子交换技术制造工业纯水,很少单独用于淡化含盐量高的海水。
电渗析法的应用
电渗析法最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水,海水浓缩制取食盐,以及与其它单元技术组合制取高纯水,后来在废水处理方面也得到较广泛应用。入在废水处理中,根据工艺特点电渗析操作有两种类型:一种是由阳膜和阴膜交替排列而成的普通电渗析工艺,主要用来从废水中单纯分离污染物离子,或者把废水中的污染物离子和非电解质污染物分离开来,再用其它方法处理;另一种是由复合膜与阳膜构成的特殊电渗析分窝工艺,利用复合膜中的极化反应和极室中的电极反应以产生H+离子和OH-离子,从废水中制取酸和碱。
电渗析法在废水处理实践中应用最普遍的有:
1)处理碱法造纸废液,从浓液中回收碱,从淡液中回收木质素;
2)从含金属离子的废水中分离和浓缩盈金属离子,然后对浓缩液进一步处理或回收利用
3)从放射性废水中分离放射性元素;
4)从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠;
5)从酸洗废液中制取硫酸及沉积重金属离子;
6)处理电镀废水和废液等,含Cu2+、Zn2+、Cr(Ⅳ)、Ni2+等金属离子的废水都适宜用电渗析法处理,其中应用较广泛的是从镀镍废液中回收镍,许多工厂实践表明,用这种方法可以实现闭路循环。
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海水淡化技术
一、反渗透法(RO)
将海水加压,使淡水透过渗透膜而盐分被截留的淡化方法。反渗透主体设备主要由高压泵、反渗透膜、能量回收三部分组成,无论海水、苦咸水,亦无论大型、中型、小型都适应,是海水淡化技术近二十年来发展最快的,除了中东国家,美洲、亚洲和欧洲,大中生产规模的装置都以反渗透为首选,也是我国目前的首选方法。
二、多级闪蒸(MSF)
将经过加热的海水,引入到一个压力较低的空间内,由于环境压力低于受热海水的温度所对应的饱和蒸汽压,此时海水急速地部分汽化,产生蒸汽,经冷凝而变成淡水。利用这一原理便可做成依次多个压力逐级降低的闪蒸室进行蒸发。多级闪蒸海水淡化装置其规模可以较大,成为大型海水淡化工厂,并可以与热电厂建在一起,利用热电厂的余热加热海水,而水电联产将可以大幅度降低生产成本,现行大型海水淡化厂大多采用此法。
三、多效蒸发(ME)
将加热后的海水经多个蒸发器串联运行的蒸发过程。也主要是与火电站联合运行,但规模一般在日产万吨以下。这包括两种类型,一类是多效分裂式,七八十年代较盛行,称为竖管蒸发(VTE)。操作温度一般较高,顶温在100~120度,欧洲和亚洲一些火电厂都在使用;另一类是低温多效蒸馏(LTMED),顶温在70度左右,较前者更具竞争力,是蒸馏法中最节能的方法之一,国华黄骅电厂就是用的这项技术。
四、压汽蒸馏(VC)
海水预热后,进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后得到淡水,如此实现热能的循环利用。其用电或蒸汽驱动,也属于最省能的淡化方法之一。但规模一般不大,多为日产千吨级。
五、电渗析法(ED)
电渗析以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性而脱出水中离子的淡化过程。电去离子(EDI)是一种电渗析和离子交换相结合的方法,在直流电场的作用下,实现电渗析过程,离子交换盐和离子交换连续再生过程。
六、冷冻法
即冷冻海水使之结冰,在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。从理论上分析,是最有前途的淡化方法之一,但目前未形成实用规模。我国海冰资源巨大,只是采集、融化、冰水除盐等的工耗、能耗以及相关设施问题,尚需进一步做工程研究。而人工冷却法,早在七十年代美国就着手研究,问题是从制冷、结冰、冰晶输送、洗滁、融化以及冷量回收等单元过程太多,效率不高,成本过大。