海水淡化化学方法范文1
Abstract: The paper introduced the using methodsa of sea water. The current technology development level and future development trend are introduced and the using methods and technical characteristics are described.
关键词：海水；海水直接利用；海水淡化
Key words: sea water; sea water direct utilization; sea water desalinization
中图分类号：TK01 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0269-01
0 引言
水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉，是人类宝贵的、不可替代的自然资源。地球淡水资源量只占全部水量的3%，而其中能被人类利用的不到1%。向大海要水――工业和生活直接利用海水、海水淡化是人类目前和未来应当考虑的选择。
1 海水的组成
海水是一种具有复杂组成的液体。已知海水中含有80多种化学元素，主要以离子形式存在。
2 海水直接利用
海水经灭菌、杀生及除藻处理后,可替代淡水,直接作为工业生产用水、城市生活用水、农业灌溉用水、环境用水及其它用水。用海水代替淡水的技术和过程就是常讲的海水直接利用。目前,工业冷却水是海水在工业上直接利用的主要用水,约占海水总利用量90%,广泛用于电力、钢铁、化工、机械、纺织、食品、建材、印染等行业。利用海水做工业冷却用水，成本低廉，只有淡水成本的5%～10％，具有明显的社会效益和经济效益。海水用作工业冷却水已有几十年的历史。国内外的许多沿海企业都在使用海水，目前国内外都仍以直流冷却为主，且主要用于沿海火电、核电、化工和冶金等企业。海水直流冷却技术具有深海取水温度低、冷却效果好和系统运行管理简单等优点，但也存在取水量大、工程一次性投资大、排污量大和海体污染明显等问题。
3 海水淡化
海水淡化的发展是从1950～1985年的35年间，海水淡化的发展经历了三个阶段，即发现阶段，开发阶段和商业化阶段。目前海水淡化技术已成熟，生产能力不断增加，研究开发的精力主要集中在蒸馏、冷冻、电渗析和反渗透，而蒸馏法和反渗透法发挥了更大作用，形成了当代海水淡化技术与市场的主体。
3.1 蒸馏（蒸发）法 原理显而易见，即加热－蒸发－冷凝。但设备型式有多种，可分为三大类。
一是多效蒸发（ME）、浸没管单效和多效蒸发（STE或ST）等，早期多用。竖管多效蒸发（VTE），水平管多效蒸发（HTE），当前称作高温和低温多效蒸馏（MED）的也属此类。二是闪蒸（FLASH）、低温单级闪蒸（SSF）、多级闪蒸（MSF）等，目前世界上特别是中东使用最多、规模最大的一种。三是压汽蒸馏（VC）、机械压汽蒸馏（MVC）、热力压汽蒸馏（TVC）等。
3.2 膜法 用于海水淡化的膜法，从过程原理上分，主要有三种：一是反渗透（RO），以压力差为推动力的淡化过程。这是目前发展最快使用最多的淡化技术，由于膜的种类不同，有卷式膜组件，中空纤维膜组件之分。二是膜蒸馏（MD），多以温度差为推动力的脱盐过程（蒸汽通过疏水微孔膜的蒸发过程），但也有浓度差的设计。规模小，使用很少。三是纳滤（NF或膜软化MS），以低压差驱动的反渗透过程。目前主要用于截留二价离子（除硬），但也有一定程度的除盐（除一价离子）的效果。近年发展也很快。
3.3 电渗析法 电渗析（ED）以电位差微推动力，利用离子交换膜的选择透过性而脱除水中离子的淡化过程。
电去离子（EDI） 将电渗析与离子交换结合，在电渗析器的淡水室中填充离子交换剂，在直流电场的作用下，即实现电渗析过程、离子交换除盐和离子交换连续电再生的过程。这可以说是ED过程的一种发展，但除盐的原理和操作特性已经发生了深刻变化。
3.4 冷冻法 由于纯水结冰的相变热远低于蒸发的相变热，因而冷冻结冰法是一个节能的淡化方法。人工冷冻法已研究多年，但由于其过程单元较多，至今未实现工业应用。
海冰淡化则是冷冻法中的一门新技术，也是一种节能的淡化方法。我国北方渤海湾沿海，拥有巨大的天然海冰资源，采集的冰经融化后便可获得含盐量远低于海水的苦咸水。此浓度的苦咸水可以有两种用法：一是对某些农作物，可以直接灌溉；二是融水脱盐，达到饮用水要求。
海冰淡化有海冰固体淡化技术与海冰融水淡化技术。固体淡化是根据海冰微结构特点，粉碎海冰，即打破海冰“盐胞”，将夹杂于海冰中的卤液排出，海冰融化后进行的淡化即可实现海冰融水淡化。
3.4.1 离心淡化。这是一种固体淡化技术，离心淡化后海冰融水水质基本上符合农田灌溉水质标准。
3.4.2 微通道排盐。海冰是温度变化的产物，海冰微通道排盐脱盐机理与温度变化有关。在温度变化的影响下，冰晶边界发生微量融化，形成通道，使海冰中盐胞相互连通，经形成的通道排出冰体，完成海冰的淡化过程。
3.4.3 海冰融水脱盐。采用传统苦咸水处理技术能够实现海冰融水脱盐的目的。采用反渗透进行海冰融水淡化处理，可以使海冰脱盐到含盐量小于300mg/l的水平，达到城市自来水水质要求。
海冰淡化最显著特点就是利用自然能，省去成冰的能量消耗。但其过程存在诸多不确定因素，如环境温度，沿岸水库离采冰点的距离，成冰时间长短等都将影响海冰淡化的成本，目前未进行大规模工业试验，技术上处于研究向产业化发展阶段。
4 结语
淡水危机是目前困扰世界各国发展的重要因素，相对于各种有实效的开发水资源的方案，海水的有效利用则是最佳的解决方案和有效途径。随着海水利用技术技术的不断发展和完善，海水的直接利用和结合新能源技术的新的海水淡化的方法及各种传统的海水淡化技术的优化组合是未来海水利用技术的发展趋势，相信在不久的将来，将会另有影响更大的淡化技术或新的技术集成出现，从而对人类的生存、发展产生更深远的影响。
参考文献：
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[2]高从 ，陈国华.海水淡化技术与工程手册[M].北京：化学工业出版社，2004：9-27.
海水淡化化学方法范文2
97.5％为成水，2.5％为淡水，地球上不到1％的淡水可为人类直接利用，主要分布在湖泊、河流和浅层地下。专家分析，这些不到1％的淡水要养活全球日益膨胀的人口，是远远不够的，尤其是在工业越来越发达的今天，水荒问题变得日益突出。
为了探寻超越自然速度净化水的方法，人类在创造更多的淡水上做了很多努力。污水处理，倡导节约，循环利用等等，但是，水荒问题依然严峻。1954年，世界上第一个海水淡化工厂在美国得克萨斯的弗里波特建立，人类实现了早在大航海时代就有的向大海要水喝的梦想。50多年过去了，这个工厂仍在运营，它转变的海洋淡化水一直源源不断地输送给这个城市，被市民誉为“蓝色奇迹”。
靠海吃海
根据联合国公布的数据，中国也属于世界上13个贫水国之一，人均淡水资源仅为世界人均量的1／4，并且水资源分布不均，大量的淡水集中在南方，北方淡水资源仅为南方的1／4，可以说，整个淡水资源形势不容乐观。
1958年，中国开始研究海水淡化技术；1984年，天津成立国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，加上国际海水淡化技术的发展，今天的海水淡化技术已基本成熟，多级闪蒸淡化法、反渗透淡化法、电渗析淡化法等技术的运用，使得海洋淡化水的成本已降至5元／立方米左右，未来还有继续降低的可能。
目前，世界上海水淡化运用最多的地方是中东地区，那里盛产石油，但是淡水资源缺乏，对当地人来说，水比油贵。据悉，中东地区的富油国淡水供应80％都是来自海洋淡化水。因为能源供应充足，所以那里的海水淡化产业发展也很迅速。对于海水淡化产业，中东地区近些年的投入也在逐渐加大，海水利用变得更加频繁和有效。
在中国，走在海水淡化产业前列的是天津。20世纪80年代，天津大港发电厂就成功引进了大型的海水淡化设备，以满足发电企业对淡水的需求。“现在我们每年可以生产淡水约50多万吨，这些水不仅可以满足发电需求，我们还把这些淡化水开发成饮用水，目前，由我们生产的海德润滋牌饮用水已经大面积投放到全国各地。”天津大港发电厂工作人员告诉记者。
另据记者了解，作为国家循环经济第一批试点的天津北疆电厂项目今年也进入关键时期，该项目总投资约123亿元。目前，该项目的海水淡化15大罐已安装完成，预计今年年底可以投产一台发电机组和配套海水淡化装置，一期工程投产后，每年可生产110亿千瓦时电能。
除了天津，中国的其他沿海城市近些年在海水淡化产业领域也是蠢蠹欲动，并取得良好发展。青岛的百发海水淡化就是一个利用海水淡化的项目，该项目预计2011年建成通水，建成后，每天可生成10万吨淡水供市民饮用。
靠海吃海，那么海水淡化的成本究竟如何呢?目前，世界上常用的取水方式主要分为三种：地下取水、远程调水和海水淡化。地下取水工程量小、成本低，被视为最便宜的方法，但是，近些年，许多地区由于过度开采地下水，已形成地下漏斗，地下水的开采明显受到制约。
远程调水，以20世纪80年代实施的引滦入津工程为例，根据测算，大港发电厂如果采用天津的滦河水达到用水标准，平均每立方米水为9元，而直接采用淡化海水，平均每立方米水仅为5～7元。专家预测，南水北调工程实施后，长江水流到北京，按现行不变成本计算，综合成本在5元／立方米以上，甚至有专家预测每立方米将达20元。根据美国海水淡化研究机构的资料，他们认为，远程调水超过40公里，成本将超过海水淡化。
依照目前海水淡化技术的发展趋势，专家指出，综合苦咸水淡化技术，海水淡化成本将会降至2～4元／立方米左右，如河北省沧州市的苦咸水淡化成本就为2.5元／立方米。试想，如果抛开政府补贴等政策性因素，单从经济技术方面分析，海水淡化的单位成本实际上很有竞争力。
投资探秘
目前，世界上已有120多个国家在运用海水淡化技术获取淡水，全球有海水淡化厂1.3万多座，海水淡化日产量约5560万立方米，相当于0.5％的全球用水量，可以解决1亿人的用水问题。
但是，据联合国2008年公布的数据，目前全球超过10亿人口居住在水资源稀缺地区，而到2025年，这个数字将会攀升至18亿。1亿和10亿、18亿的差距让众多商家把海水淡化产业誉为朝阳产业。专家称，未来20年，国际市场在海水淡化领域有近700亿美元的商机。
已经使用了海水淡化技术的一些国家，如：以色列、美国、日本等国，都已取得了显著的经济效益。中国政府现在也越来越重视海水淡化产业，国家已着手建立“海水资源利用产业化规模示范工程项目”，将海水淡化列入高新产业范畴。
目前中国的海水用量为120亿立方米／年(日本约为2000多亿立方米／年，美国约为1000亿立方米／年)，大大低于发达国家水平利用率低恰恰给了这个市场潜力和活力。
众多世界知名海水淡化公司已经看准了中国市场，如美国矩阵海水淡化工程公司、以色列TDE海水淡化技术有限公司，均已在中国设立办事处，随时准备对中国的海水淡化产业插上一脚。
据记者了解，海水淡化产业的投入相较一般产业要大，最小的海水淡化厂投资都超过上千万美元，要想成功运营起来，后期的投入更多，所以，目前中国建立的海水淡化厂多为政府组织，民营企业涉足的基本上都是海水淡化设备和技术。
海水淡化除了可以生产淡化水之外，剩余的“废”水由于含有高盐分和一些化学物质，因此也被用作晒盐和化学提纯，从这些“废”水里晒盐和提纯化学物质，比以前通过盐碱地获取盐及通过矿物获取化学物质成本更加便宜，而且有利于环保，因此，海水淡化产业无论怎么贵，都不缺买主。
目前世界上建立的海水淡化厂主要分两类：一类是电力厂；一类是供水厂。无论是卖电还是卖水，所得都很丰厚。关于海水淡化产业的基本模式，如图1所示。
海水淡化厂其实是个多产的工厂，但是，若要投资，钱包殷实的人比较适合。因为这个产业关系到民生，所以和政府的合作是必然的。专家建议，对于资金并不充裕的中小民营企业，想要在海水淡化产业上有所成就，应该尽量避免大笔的支出，相反，和这个产业息息相关的设备及配件反而是个潜在的商机，市场份额巨大。
天津一位不愿透露姓名的老总告诉记者，他们主要是经营海水淡
化要使用的中空纤维膜，由于有自己的研发中心，所以公司以技术产品取胜，研发的产品深受市场欢迎，产品远销美、俄、澳、日等国，年利润非常可观。他说：“现在中国的海水淡化市场虽然已经经过40年的发展，但是相较国外，还是起步阶段，如果想要涉足该产业，越是早进入，获利越大，如果等到市场完全成熟了，蛋糕也都被分完了，获利自然谈不上了。”
据悉，在海水淡化产业发展较好的以色列、日本、美国等一些国家，相应的设备及配件也发展得很好，为社会创造福利的同时，对经济的促进作用也不容小觑。
风险提示
海水淡化产业是发展了很久的“新兴产业”，近些年才开始占领世界市场，成为水域市场的明星。但是对中国而言，海水淡化依然存在很多空白。当大家都看到它美好“钱”景的时候，一些潜在的风险也在逐渐浮出水面。
众所周知，在中国，海水淡化产业还没有形成一定的规模，就拿沿海城市上海来说，它的环保产业已经很先进，但是在海水淡化领域还几乎空白，虽然近些年海水淡化也进入了上海市政府的视线，但是实施还需要一个漫长的过程。一般建成一个中型的海水淡化厂最少需耗时两年。中国的海水淡化产业想要形成气候，短期内是无法实现的。
中国虽然在40年的努力中，有了很多先进的海水淡化技术，但是，目前国内使用的技术大多还依赖进口，多少会制约国内该产业的发展。例如对于海水淡化之后的“废”水利用，技术上中国和发达国家相比还存在一定差距。如果不能有效利用这些“废”水，就失去了产业链里的重要一环，要是再将“废”水不经处理直接排入海洋的话，将会破坏海洋的生物环境，那么，产业就无法继续发展下去。因此，技术难关仍然存在。
近几年，中国政府虽然给予了海水淡化产业很多支持，但是财政支持对整个产业发展来说，还是有点杯水车薪，例如浙江嵊泗县、山东长岛县和大连常海县的海水淡化厂都是地方自掏腰包建成的，这样的发展模式，难以形成规模化发展和相关产业的综合利用。
另外，许多人对南水北调工程存在很高期待，所以导致市场的热情大多还保持在观望状态，只有少数敢于吃螃蟹的人勇于献身。观望虽然不代表市场潜力，但是短期内会抑制市场的发展，影响成交量。
国家海洋局政策法规与规划司司长王殿昌认为，中国对海水资源开发利用的认识不足，重视不够；对中国沿海的缺水现状了解不够，对海水资源开发利用的发展需求了解更少，缺乏全国性的统筹规划和有效政策。这些，都不利于该产业的快速发展。
海水淡化化学方法范文3
从去年闹得沸沸扬扬的“引渤入疆”开始，海水淡化引起了社会上越来越多人的关注，不少人认为海水取之不尽、用之不竭，只要大力发展海水淡化产业，我国水资源短缺的问题就会彻底解决了，有的专家学者甚至将其提到了国家战略的高度。为此，笔者就有关问题查阅了一些文献，咨询了有关方面的资深专家学者，并且对青岛百发海水淡化厂和天津北疆电厂进行了实地调研。笔者认为在现有的技术水平下，海水淡化在水量、水质、成本、能耗、环保等方面都有其局限性，我们应当科学理性地看待海水淡化产业的发展。
荒谬之比
许多人在谈及海水淡化时，总是要与我国当前正在实施的最大调水工程――南水北调工程作一番比较，比什么呢？主要就是比成本，比谁更合算，往往给人以误导。例如，为了证明所谓 “引渤入疆” 的经济合理性，一些人曾宣称南水北调调水成本高达20多元/吨，是其成本的4倍。先不去深究其数据来源的可靠性，只需要做一个简单的对比就可看出破绽：同样是调水工程，试想一边是输水距离1000多公里，全程自流的淡水水源；一边是输水距离5000多公里，提水高程1200多米的海水水源，要使用还要进行淡化处理，孰贵孰便宜显而易见。
据调查了解，在目前的技术水平下，海水淡化的成本还相对较高，制水成本一般在5～7元/吨。国内曹妃甸海水淡化厂（日产5万吨）的出厂成本是5.99元/吨，青岛百发海水淡化厂（日产10万吨）的出厂成本是7元/吨，西班牙海水淡化成本约0.45欧元/吨，约合4.8元人民币/吨。由于海水淡化技术已发展到一个相当成熟的阶段，继续通过技术进步降低成本的潜力已经十分有限，而同时随着能源、人工和原材料价格的增加，进一步降低成本的难度较大。
这样的生产成本，即使在沿海地区，和传统的水源相比也不具备竞争优势，如果还要通过输水工程输送到内陆地区，其供水成本将进一步增加。例如，有报道曾提出将曹妃甸淡化后的海水输送到北京，需要建设一条长220公里的输水管道，采用2座加压泵站克服45米的落差。初步测算，其输水成本至少在2元/吨以上，这样到北京的成本将在8元/吨以上，如果加上环境水价、利润税金等，其供水水价将超过10元/吨，远远超过了北京现在的水价水平，即使其8元/吨的生产输送成本也远远超过了南水北调总体规划中测算的中线工程到北京的口门水价。
理性看待
海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。海水淡化技术有很多，但主要分为两大类，一类是膜法；一类是蒸馏法。所谓膜法，其基本原理就是通过加压等方式，让海水通过高分子薄膜，将海水中的盐分过滤后成为淡水；所谓蒸馏法，就是将水蒸发气化而盐分留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水。目前，世界上大型的海水淡化厂主要采用膜技术或者热膜联产技术生产，例如我国的青岛百发海水淡化厂采用的就是膜技术。
从20世纪50年代以来，海水淡化技术得到了不断发展，海水淡化产业也不断壮大，目前全世界海水淡化日生产能力3500万吨，约130亿吨/年，但实际开工生产量不足一半。这些海水淡化厂主要分布于沙特阿拉伯、阿联酋、科威特等极度缺水的中东国家，其中沙特阿拉伯的生产量就占全世界产量的30％左右。
目前我国已建成海水淡化装置62套，日生产能力近40万吨。主要应用领域包括电力行业的锅炉用水，沿海钢铁、石化等企业用水以及少数海岛的生活用水。
据了解，我国部分较大规模的海水淡化厂均开工不足，运营困难。如天津北疆电厂海水淡化工程日产淡水能力10万吨，计划进入市政管网，但由于存在成本和水质问题，该项目目前每天只生产8000吨。从目前的实际情况来看，海水淡化除了生产成本较高外，还有以下几个难题需要解决：
一是高耗能。海水淡化属高耗能产业，这一结论已被世界自然基金会以及国内外相关研究公认。无论是膜技术还是蒸馏技术都需要大量能耗，据了解，目前世界上最先进的技术生产1吨水也要耗电4.5度左右。假设南水北调东、中线一期工程184亿吨的年调水量全部用海水淡化的方法生产，年耗电量将高达828亿度，约相当于三峡工程一年的发电量，将增加消耗近5000万吨燃煤，增加二氧化碳排放6000多万吨。在节能降耗、严格控制碳排放的时代背景下，显然是不合时宜的选择。
二是水质对人体健康存在影响。淡化海水水质无法与天然淡水相比。据国内外研究文献，淡化海水作为饮用水存在许多的技术难题，如膜法生产的淡化海水硼含量超标，会对人体造成损害，而自然淡水基本不含硼元素；淡化海水中有益矿物质含量很低，易引起人体营养物质流失，造成多种健康隐患等。目前，生产用于饮用的淡化海水都要和自然淡水混和（混和比例1:3左右），还要进行矿化处理，也就是模拟自然淡水后才能饮用。如果通过提高工艺解决上述问题，需在原有基础上额外增加较多成本。如中东国家投入大量资金对淡化海水进行矿化调节等深度处理，使其达到饮用水标准。
三是海水淡化污染排放对生态环境有负面影响。海水淡化会产生浓盐水、添加剂等多种废弃物，目前多直接排入海洋，如大规模生产将对生态环境造成不容忽视的影响。在目前技术条件下，淡化海水产生的高盐废水盐度比海水增加约1倍，一般有直排入海和用于化工制盐两种处理方式。制盐方式由于受占地、盐场接纳能力、市场需求等因素限制，一般很少采用。大量浓盐水排放到海中，将严重扰乱附近海域的海洋生态，对耐盐性较差海洋生物产生显著
影响，造成渔业等海洋经济损失，一些国家和地区曾因此对受损渔民进行过赔偿。
科学定位
综合国内外用水顺序来看，在本地淡水、再生水、外调水、淡化海水等水源选择上，在尽可能开发利用本地淡水资源还无法满足需求的条件下，一般还是采用外调水源，而海水淡化只是在没有淡水资源开发利用条件下的无奈选择。
目前，调水工程已成为许多国家解决水资源短缺的重要工程技术手段。全世界的年调水规模约5000亿方，分布在美国、俄罗斯、澳大利亚等40多个国家；海水淡化主要应用于淡水资源极度缺乏又无水可调的国家和地区，在有的国家甚至上升为当地水资源可持续发展的战略性选择，例如沙特阿拉伯，淡化海水已经占了其供水总量的70％以上。但是，在淡水资源相对丰富，或者可以采用调水等工程措施来解决水资源短缺问题的国家和地区，海水淡化只是在沿海地区进行一些小规模的生产和应用，并非水资源供给的主流。
海水淡化化学方法范文4
因为含有各种盐分，海水不能直接饮用。这是个大家熟知的科学常识。
为了探寻淡化海水的方法，人类做过很多努力。16世纪时，英国女王伊丽莎白曾颁布了一道命令：谁能发明一种价格低廉的方法，把苦涩腥咸的海水淡化成可供人类饮用的淡水，谁就可以得到1万英镑的奖金。16世纪末，人类试着用蒸馏器在船上直接蒸发海水来制取淡水，开创了人工淡化海水的先例。
经过数世纪的研究，人们认识到海水变淡的关键是要脱去水中的盐分。脱盐的工艺有传统的蒸馏法，原理是通过蒸汽冷凝后形成淡水，但是耗能与成本较高。后来兴起的反渗透法、钠滤法，以及目前新崛起的电去离子等办法，都可以有效地去除水中的盐分离子。
其中，反渗透法已成为目前发展最快的海水淡化技术，它是利用特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在压力差、电位差或浓度差等外力驱动下，对海水进行分离、浓缩、提纯。最后出来的水可能矿物质会有损失，但可以通过后期加入，达到国家饮用水标准。
难怪有人将海水淡化称为“蓝色奇迹”。在全球面临缺水的严峻形势下。海水淡化技术的确是“柳暗花明又一村”。
海水淡化第一城
作为经济较发达地区，同时也是缺水地区，国内沿海城市大连、天津、青岛、烟台、宁波、厦门等，近年来海水淡化项目接连上马，而天津，经过近5年的发展，已成为中国海水淡化第一城。
天津北疆电厂海水淡化项目一期，将于2010年前完工，待到日产20万吨海水淡化装置投产后，90％以上的淡水将向社会供应，每日供应规模可满足整个汉沽区的用水需求。
除了规模大之外，天津北疆电厂项目最引人关注的是与社会管网衔接的问题。特别是其两期工程全部投产后，每日30多万吨的淡化海水，将源源不断地向天津管网提供，在淡化海水的成本、出路、价格等多方面，对国内淡化海水的大规模民用化将有重要参照意义。
此外，该项目还将为循环经济提供新亮点，那就是将海水淡化后的浓海水制盐。一期工程投产后，盐场年产量可提高45万吨，能节省22平方公里的盐田用地。同时，制盐母液进入化工程序，生产溴素、氯化钾等市场紧缺的化工产品，真正实现废热、废气、废液、废物零排放。
天津早先定下的目标是：在2010年建成中国海水淡化关键技术的研究开发中心、具有自主知识产权的配套装备加工基地、海水淡化示范城市。
海水淡化能否解北京之渴?
不久前，因为南水北调引水进京推迟5年，北京水资源短缺的压力再度被放大。淡化海水能否解救北京?
事实上，早在2006年，唐山曹妃甸就整理出关于曹妃甸淡化海水北京输送工程的可行性调研报告。根据报告，曹妃甸计划建设两根直径3米、长220公里的加砂玻璃钢管道，通过两级泵站使淡化水直达北京东四环，进而部分缓解北京城区的生活用水压力。
各大海水淡化企业纷纷瞄准了北京。包括中海油公司，计划筹建日产140万立方米的海水淡化工厂，目前正在做向北京供水的可行性调研报告。天津也把目光投放到北京，按照天津市海洋高新产业发展规划，到2020年天津市海水淡化生产能力还将扩大，除了满足天津市需求之外，富余产能可供应北京。
尽管如此，北京水务局的有关负责人表示，目前考虑通过海水淡化来缓解北京的水问题并不现实，即便是在该领域中领先于世界的以色列，海水淡化也未得到大规模的应用，海水淡化依然有待成熟。
海水淡化化学方法范文5
关键词：双膜法；淡化海水；腐蚀机理；防腐蚀措施
中图分类号： X145 文献标识码：A
天津作为一个海滨城市，拥有极其丰富的海水资源。而淡水资源严重不足，人均淡水资源占有量仅为153立方米，加上引滦水人均也只有370立方米，是全国平均水平的1/7。针对这一现状，以及“沿海工业企业，特别是电力、化工、石化等高用水企业应优先利用海水替代淡水作为冷却水，用海水淡化水工业锅炉除盐水”的要求；天津某化工厂利用海水淡化水作为工业循环冷却水水源，较好解决了淡水资源严重不足的情况。
海水淡化，又称海水脱盐，是一种从海水中获取淡水的过程，实现海水淡化的一种方法是从海水中把淡水取出来，再一种方法是从海水中将盐分取出来。前者主要有蒸馏法（包括多级闪蒸（MSF）和多效蒸馏（MED））、反渗透（RO）、冷冻法、水合物法和溶剂萃取法等，后者有离子交换法、电渗析法（ED）、电容吸附法和压渗法等。其中反渗透法有着无相变过程，能耗低；工程投资及造水成本较低；装置紧凑，占地较少；操作简单，维修方便等特点，该化工厂即采用此法淡化海水作为循环冷却水。
1 淡化海水腐蚀性
由于淡化海水中Ca2+、Mg2+等离子在前处理中已经几乎完全去除，导致淡化海水中硬度及碱度极低，而氯离子含量相对较高，属于极低硬度、碱度水质，此种水质的腐蚀性极强。
试验用海水淡化水的主要化学成分见表1。
根据朗格利尔（Langelier）饱和指数
L.S.I = pH- pHS=-2.5
雷兹纳（Ryz nar）稳定指数
R.S.I=2pHs-pH=9.5>6
氯离子含量为175.26mg/L，此水具有强腐蚀性。
为了对水质的腐蚀性和结垢性进行控制，必须要有一个能评价水质化学稳定性的指标体系，以便对水质化学稳定性进行鉴别，从而采取相应的稳定性控制措施。常用的水质化学稳定性的判别指数有：饱和指数、稳定指数、结垢指数和临界pH值结垢指数等。表2对淡化海水做了具体的水质化学稳定的判断。
通过对淡化海水水质化学稳定性的判定，同样可以看出，此海水淡化水为严重腐蚀性水，对输水管道和使用设备有着严重地腐蚀威胁，必须进行合适的防腐蚀措施。
2 淡化海水腐蚀机理
淡化海水在运行过程中，由于溶解氧、促进腐蚀性离子的存在，以及微生物的繁殖，均会对系统金属产生腐蚀。
2.1溶解氧腐蚀
循环冷却水系统在运行过程中，水与空气能够充分接触，因此水中含有较高浓度的溶解氧。另外，由于碳钢表面的不均匀性和溶解氧的去极化作用，使碳钢和水构成了热力学的不稳定体系，从而产生了氧化还原的电化学腐蚀。碳钢中的不同组分-石墨、渗碳体和铁素体间的电位差成为微腐蚀电池的推动力。这是一个同一金属不同组分间的腐蚀电池，阳极、阴极彼此相连，不用导线自发进行。又由于这个电池很微小，无法分清阴阳极，可以把整个金属看成阳极，也可看成阴极，整个腐蚀十分均匀，故称自发均匀的微腐蚀电池。
阳极：
阴极：
在水中：
2.2促进腐蚀氯离子—引起的腐蚀
由于海淡水中氯离子相对较高，形成氯化物、硫酸盐等的浓度也会增加，从而加速金属的腐蚀。它们的存在，能使金属表面保护膜的保护性能降低，尤其是Cl-的离子半径小，穿透性强，容易穿透保护膜层，加速阳极腐蚀过程，使氧腐蚀加速，引起点蚀。
2.3微生物引起的腐蚀
微生物排出的粘液与垢和泥沙等杂物形成沉积物附着在金属表面，发生垢下腐蚀；另一方面，由于沉积物的存在，使一些厌氧微生物得以繁殖而对金属产生腐蚀。如硫酸盐还原菌，当温度为25℃～30℃时，繁殖更快，它分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起碳钢腐蚀，微生物腐蚀机理如下：
阴极反应：
阳极反应：
（水的电解）
（吸附于金属表面）
二次腐蚀反应：
细菌腐蚀总反应为：
硫酸盐还原菌的腐蚀现象看起来与H2S腐蚀很相近。但硫酸盐还原菌的腐蚀危害程度更为严重，因为它的腐蚀一般为垢下腐蚀，更容易形成闭塞腐蚀电池而使管线、设备发生局部腐蚀而穿孔。
3 防腐蚀技术在淡化海水系统中的应用
3.1提高应用淡化海水系统的PH值
水系统PH值的高低直接影响金属的腐蚀速度，随着水PH值的增加，水中氢离子的浓度降低，金属腐蚀过程中氢离子去极化的阴极反应受到抑制，金属表面特别是碳钢表面生成氧化性保护膜的倾向增大，故冷却水对碳钢的腐蚀性随其PH值的增加而降低。对于金属腐蚀速度的影响往往取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对PH值的依赖关系。碳钢设备在低pH值时就腐蚀的快一些，而在高pH值时就腐蚀的慢一些，因此适当提高系统PH值对海淡水系统防腐蚀非常重要。
该化工厂在应用淡化海水的系统中投加碱性原料作为PH值调节剂，从而达到适当提高水系统PH值的目的；进而降低淡化海水对整个系统设备的腐蚀作用。
3.2添加缓蚀剂
缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在于介质（环境）中，可以防止或降低腐蚀的物质或复合物。对于一定的金属腐蚀介质体系，只要在腐蚀介质中加入少量的缓蚀剂，就能有效的降低该金属的腐蚀速度。而缓蚀剂之所以能够降低金属的腐蚀速度，主要是其在金属的表面形成一层致密的保护膜，阻止了腐蚀的进行。根据缓蚀剂在保护金属过程中所形成的保护膜的类型，其可以分为氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂。而要作为冷却水的缓蚀剂必须要具备一定的条件：首先就是添加缓蚀剂的方案和其他方案相比，在经济上是比较合算的。其次，其排放和经处理后的排放在环境保护上是允许的。最后，就是它与冷却水中存在的各种物质都是相容的。在冷却水运行的PH值范围内（6.0～9.0）有较好的缓蚀作用。
该化工厂通过对淡化海水性质进行深入研究，与国内知名水处理公司合作公关；并在大量实验室试验的基础上，制定出适合淡化海水冷却水系统应用的技术方案，通过适当调节循环水水质指标、投加优良的缓蚀剂以及高效的分散剂，从而确保系统设备的腐蚀控制在合理标准之内。应用方案在现场近两年的应用数据指标可以看出，系统监测部分的腐蚀速率控制在1mpy以内，相关设备在进行局部检修时并未发现严重的腐蚀破坏现象，淡化海水系统的防腐蚀控制方案是比较得当的。
3.3采用特殊材质的管道
淡化海水对碳钢、不锈钢、铝的局部腐蚀较严重，可以使用耐海淡水腐蚀的材质，或者从管道材质上使介质不接触碳钢、不锈钢或铝等。前者有HDPE钢骨架复合管，PPR管等，后者有衬塑钢管、涂塑钢管、衬四氟钢管等。衬塑钢管是以普通碳素钢作为基体内衬化学稳定性优良的热塑性塑料，经冷拉复合或滚塑成型，它既有钢管的机械性能，又有塑性管的耐腐蚀性，缓结垢，不易生长微生物。该化工厂衬塑钢管运行两年多来，显示出很好的耐腐蚀性。
多种防腐蚀技术综合运用，海淡水系统设备目前运行稳定。
综上所述，淡化海水技术有效解决沿海淡水不足的同时，对防腐蚀工作提出更高的要求。我们将继续探索，将先进、有效地防腐蚀技术运用到海淡水循环水系统之中。
参考文献
[1]王兰化.二十一世纪初期天津市水资源供需分析及对策探讨[J].地质调查与研究，2005（3）.
海水淡化化学方法范文6
一、前言
反渗透海水淡化运行的必要条件之一是需有驱动高压泵的电能。太阳光发电技术在海水淡化系统中的应用，使反渗透法能够在无商用电源或电力紧张的地区特别是海岛和沙漠地区淡化海水、苦咸水成为可能。
八十年代初，以太阳能电池为源的反渗海水淡化装置开始在世界上运行。本文以日本冲绳市濑户和因岛市细岛两个太阳能反透渗法海水淡化系统为例，阐述太阳能反渗透海水淡化系统的利用技术及其目前的水平，初步给出系统的有关设计参数与工艺流程，同时浅析太阳能反渗透海水淡化技术的可行性、实用性与经济性，从而展望太阳能反渗透海水淡化技术的前景。
二、冲绳市濑户太阳能反渗透法海水淡化系统
冲绳市濑户太阳能反渗透法海水淡化系统位于濑户离海岸较远的地带，由日立制造船有限公司于1982年底开始建造、1983年1月开始正式运转，日产水量15m3，反渗透产品水经后处理成饮料水。当时尚缺乏利用太阳光发电作为反渗透装置动力源的经验，因而该系统采用了太阳光发电负担装置的一半动力电源，另一半由商用电源以蓄电池方式供电。冲绳市太阳能发电为动力源的日产15m3海水淡化装置的太阳能电池与反渗透装置的概况分别列于表1、表2。
冲绳市太阳能反渗透法海水淡化系统流程如图1所示。由于PEC-1000膜耐氧化性能较差，因此在给水中必须添加60mg/L二亚硫酸钠（SBS），1.5mg/L灭菌用的次氯酸钠，2mg/L作为砂滤槽凝聚剂的氯化铁。这些化学药品每星期补加一次。
根据当地的气象条件，如果一点都不用外部电源，就需要有60kWp的太阳能电池。表3列出了冲绳市濑户太阳能反渗透海水淡化系统从1983年1月至1984年10月期间每月生产运行性能性能。从表中可以看出，日照时间和日辐射量不同，太阳能电池的发电量大不相同，从而显著地影响反渗透产水量。5月份产水量最高，12月份产水量最低。1、2、11、12这四个月的产水量达不到设计值(日产15m3淡水)。因此，由于气象条件原因在太阳能电池供电不足时，采用蓄电池供电以维持正常的产水量是一个较为可取的工艺。
三、因岛市细岛太阳能反渗透法海水淡化系统
因岛市细岛太阳能反透渗法海水淡化系统位于因岛西北方向约500m的濑户内海的中央部位的小岛——细岛上。该岛面积0.76km2，入口约100人，居民以农业为主。该海水淡化系统是造水促进中心受新能源综合开发机构委托于1985年开始开发的。首先进行了地区选定条件的研究，基本工艺的设计，以及以气象资料为基础的发电量、造水量的模拟试验。据此在1985—1986年进行了系统的详细设计和制作，1986年末完成了淡化装置的建造并进行了试运转，1987年和1988年进行该系统的实际运转研究，寻求系统的最佳化，最后进行综合评价。
因岛市细岛太阳能反渗透法海水淡化系统占地面积2500m2。太阳能电池系列组合了单晶硅和多晶硅，总容量为30.4kWp，其中多晶硅为3.1kWp，其余为单晶硅。海水淡化系列设置了两级反渗透，一级反透渗生产饮料水，二级反渗透将一级的产品水进一步淡化后作为农业耕作栽培用水。表4列出了该太阳能反渗透海水淡化系统的概况。
因岛市细岛太阳能反渗透法海水淡化系统的流程如图2所示。该系统中各种供料泵全部由太阳能电池产生的直流电驱动，气象仪器、照明、空调等控制设备的电源为商用电源，因此太阳能电油的电能几乎没有因直交变换而损失。
目前尚未见到因岛市细岛太阳能反渗透法海水淡化系统的实际运行结果，但是根据1986年试运转的结果及气象资科所作模拟计算，可知该系统年间平均每天的产水量为：一级反渗透5.5m3，二级反渗透4.9m3。绍岛居民从1987年开始可以饮用该海水谈化系统生产的淡水，同时该岛平均每天需4.5m3农业耕作栽培用的淡水也开始由该淡化系统供给。
四、结语
太阳能电池供电的反渗透海水淡化系统，由于不用外部电源，因此在海岛和沙漠地区建造和运行具有明显的优越性。淡化系统中配备一定容量的蓄电池，可以消除年度间气象、日照等因素对反渗透产水量的影响。为了使反渗透系统适应日辐射量的变化，可将太阳能电池进行直列式或并列式组合，淡化系统进行单列式或复列式组合，以提高海水淡化系统的生产能力。
反渗透淡化系统的二分之一以上的电耗是用于泵送海水到反渗透膜。因此，在提高反渗透膜的性能，使反渗透装置紧凑化，进一步改进谈化系统的工艺流程的同时，在反渗透设备上配置能量回收装置，则可望将现行的反渗透设备从海水制取1m3淡水的电耗从9—10kWh下降到6—7kWh。
参考文献
