海水淡化的最新技術與工藝
美國麻省理工學院研究人員日前利用納米技術開發出可以手持的海水淡化裝置:與傳統的海水淡化方法相比,這一新型裝置具有兩大優點。一是淡化過程簡潔,脫鹽效果好。二是設備輕便,可以隨身攜帶,使用電池就可以工作。專家認為這種新型裝置為海水淡化在沿海干旱地區的普及鋪平了道路。
最適合商業化推廣的,稱為“正向滲透法”,讓水通過多孔膜進入一種鹽濃度甚至超過海水的溶液,但溶液里的特殊鹽分很容易蒸發。此前在太空執行最后一次飛行任務的美國航天飛機亞特蘭蒂斯號攜帶的兩項實驗任務之一即是正滲透技術。另外兩種方法都在薄膜結構上有了創新和改進,一種用碳納米管來做薄膜的小孔,另一種薄膜的孔,用引導水分子通過活細胞的細胞膜的蛋白質來構成。這樣的薄膜結構與目前傳統的脫鹽半透膜相比,淡化海水的能力提高了5倍,平均每天每平方米薄膜可以淡化幾萬升的海水。未來,利用太陽能、納米技術等新技術是海水淡化降低成本走向大型化的趨勢。
海水淡化技術的預處理
無論是海水淡化,還是苦咸水脫鹽,給水預處理是保證反滲透系統長期穩定運行的關鍵。在制定海水預處理方案時應充分考慮到:海水中存在大量微生物、細菌和藻類。海水中細菌、藻類的繁殖和微生物的生長不僅會給取水設施帶來許多麻煩,而且會直接影響海水淡化設備及工藝管道的正常運轉。周期性漲潮、退潮,海水中夾帶大量泥沙,濁度變化較大,易造成海水預處理系統運轉不穩定。海水具有較大腐蝕性,對系統中所采用的設備、閥門、管道件的材質要作一定篩選,耐腐性能要好。
海水淡化處理的方法有幾種?
第一種是電滲析法。它依靠兩種薄膜,即陽離子膜和陰離子膜,經過通電把海水里的鹽類分解成為陽離子和陰離子,并且分別通過薄膜遷移到另一邊,剩下的便是不含鹽的淡水。雖然電滲析法耗能相對較少,但是不能除去海水中不帶電荷的雜質。
第二種是反滲透法。利用一種薄薄的具有多孔結構的“反滲透膜”作為核心部件,在加壓條件下,薄膜只讓水通過,而把鹽類物質拒絕于薄膜外,這樣淡水和鹽類就分開了。
反滲透法不僅分離效率高,能量消耗少,而且設備簡單,所以備受人們的歡迎,已成為當今世界各國最廣泛使用的海水淡化技術。
現在世界上有十多個國家的一百多個科研機構在進行著海水淡化的研究,有數百種不同結構和不同容量的海水淡化設施在工作。一座現代化的大型海水淡化廠,每天可以生產幾千、幾萬甚至近百萬噸淡水。
淡化水的成本在不斷地降低,有些國家已經降低到和自來水的價格差不多。
某些地區的淡化水量達到了國家和城市的供水規模。據統計,1994年,世界上用此法日產淡水120萬噸,解決了一億多人的供水問題,即世界上1/50的人口靠海水淡化提供飲用水。我國也在舟山地區建造了用此法日產500噸淡水的示范工程。
除了以上海水淡化的方法外,人們還在探索其他效率更高、成本更低的海水淡化技術。
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