冷冻法如何淡化海水

冷冻法如何淡化海水

冷冻法淡化海水的方法：

1、直接接触法。

在压力稍低于大气压的情况下，冷冻剂气化吸热，海水冷冻结冰。冷冻剂蒸汽经压缩机加压至大气压以上，进入融化器与冰直接接触，冷冻剂蒸汽液化，冰融化，形成了水冷冻剂不互溶体系，由于密度不同而分离。水作为产品流出，冷冻剂循环使用。

2、真空冷冻蒸汽压缩法。

海水预冷至摄氏零度左右后，喷入真空冷冻室中，部分水汽化吸热，使剩余海水冷冻而析出冰晶。形成的冰晶盐水淤浆经分离洗涤后，除去冰晶表面附着及内部包藏的盐分，融化后得到淡水

为什么冷冻法可以海水淡化？

假如是饱和NaCl溶液，降温溶解度降低，析出NaCl晶体
但海水不是饱和NaCl溶液，
缓慢降温凝固，水先结成冰，将冰融化可得淡水。
如果瞬间降温至很低温度，则冰和盐一起形成固体，无法淡化。

海水淡化方法

1、蒸馏法：蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸馏法海水淡化技术是最早投人工业化应用的淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用，产水纯度高。与膜法海水淡化技术相比，蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大，是当前海水淡化的主流技术之一。

2、反渗透法：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。

3、多效蒸发：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(LT—MED)，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。

4、电渗析法：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。

5、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，是最有前途的海水淡化处理方法之一，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、融化以及冷量回收等单元过程太多，效率不高，成本过大。

6、化学调理处理：投加H2SO4调理海水pH值分化海水中的HCO-3，以避免CaCO3沉积，是海水淡化中最常用和最经济的办法。投加 (NaPO3)6(SHMP)是避免CaSO4沉积的有用办法，但(NaPO3)6在阻垢的一起产生的副产品磷酸盐会助长微生物、细菌和藻类的成长，运用有必定的局限性。而从西方国家进口的专用高分子聚合物阻垢剂价格较高，会直接影响海水淡化工程的工作费用。本工程终究选用H2SO4作为阻垢剂，操控反渗透体系给水的pH值在 6.8～7.0之间，一起操控海水淡化体系水收回率，以避免CaSO4沉积分出。

7、保安过滤：保安过滤选用316L滤器，5m滤芯，过滤进高压泵前的海水，阻挠海水中直径大于5m 颗粒杂质，保证高压泵，能量收回设备和反渗透膜元件安全，长时间运转。高压泵和能量收回设备是为反渗透海水淡化供给能量变换和节能的重要设备，按反渗透海水淡化所需的流量和压力选型，我们选用的单级离心泵，具有60m3/h流量，扬程640Psi;能量收回设备为HTC-300型，具有水力透平结构，能使用反渗透排放浓缩海水的压力使反渗透进水压力提高30%，有用地下降能耗。

8、混凝过滤：混凝过滤旨在去除海水中胶体、悬浮杂质，下降浊度。在反渗透膜分离工程中通常用污染指数 (FI)来计量，要求进入反渗透设备的给水的FI值

海水淡化怎样完成

原理上就是把水和盐分开。也就是把溶质和溶液分开。
方法一：蒸馏法。加温至沸腾，蒸发出水汽，盐分则留下了，收集水蒸气就得到淡水。比较古老的方法是常温加热到一百摄氏度，这样比较浪费能源。现在是在低压环境中，则水沸腾蒸发的沸点降低，更容易得到水蒸气。而且有的和火电厂联合使用，利用火电冷却的余温蒸发出淡水。
方法二：冷冻法。温度降低，溶质会析出，所以在降低温度的同时，盐分析出得到淡水。而这种方法相对也比较浪费能源，所以不是当今社会的主流。
方法三：反渗透法。又称超过滤法。是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为蒸馏法的1/40。

海水淡化的方法

蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原旦如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带的咸味的。根据设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。
冷冻法
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。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳，难以使用。
反渗透法
通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重转向反渗透法。
反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。
太阳能法
人类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，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。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，人们对它的应用有了近150年的历史。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。
低温多效
多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。
多级闪蒸
所谓闪蒸，是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急骤蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位电力消耗，提高传热效率等。
电渗析法
该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。
压汽蒸馏
压汽蒸馏海水淡化技术，是海水预热后，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。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能的循环利用。
流通电容吸附法
露点蒸发法
露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿的原理，同时回收冷凝去湿的热量，传热效率受混合气侧的传热控制。
水电联产
水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本，水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。国外大部分海水淡化厂都是和发电厂建在一起的，这是当前大型海水淡化工程的主要建设模式。
热膜联产
热膜联产主要是采用热法和膜法海水淡化相联合的方式（即MED-RO或MSF-RO方式），满足不同用水需求，降低海水淡化成本。目前，世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂，日产海水淡化水量为45.4万立方米，其中，MSF日产水28.4万立方米，RO日产水17万立方米。其优点是：投资成本低，可共用海水取水口。RO和MED/MSF装置淡化产品水可以按一定比例混合满足各种各样的需求。
此外，以上方法的其他组合也日益受到重视。在实际选用中，究竟哪种方法最好，也不是绝对的，要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件而定。
实际上，一个大型的海水淡化项目往往是一个非常复杂的系统工程。就主要工艺过程来说，包括海水预处理、淡化（脱盐）、淡化水后处理等。其中预处理是指在海水进入起淡化功能的装置之前对其所作的必要处理，如杀除海生物，降低浊度、除掉悬浮物（对反渗透法），或脱气（对蒸馏法），添加必要的药剂等；脱盐则是通过上列的某一种方法除掉海水中的盐分，是整个淡化系统的核心部分，
这一过程除要求高效脱盐外，往往需要解决设备的防腐与防垢问题，有些工艺中还要求有相应的能量回收措施；后处理则是对不同淡化方法的产品水针对不同的用户要求所进行的水质调控和贮运等处理。海水淡化过程无论采用哪种淡化方法，都存在着能量的优化利用与回收，设备防垢和防腐，以及浓盐水的正确排放等问题。
海水淡化技术的发展与工业应用，已有半个世纪的历史，在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术。专家普遍认为，今后三、四十年在工业应用上，仍将是这三项技术“唱主角”，但反渗透的比重将越来越大。从地区上来讲，中东海湾国家仍将以多级闪蒸为首选，因为它具有大型化和超大型化（单台设备产水量目前已高达日产淡水4～5万吨）、适应于污染重的海湾水以及预处理费用低的优势；然而在中东以外地区将以反渗透或膜法为首选，因为膜法的能耗和成本都具有优势，以北美地区为例，近期的发展已经表明，在淡化和水处理方面都将以膜法为主。

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