海水淡化技术研究

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1、膜法海水淡化技术研究（潘宏斐、）摘要：水是人类赖以生存的重要资源，随着全球人口数量的不断增长和工业化的不断完善，水资源缺乏已经成为了人类面临的一大难题，而海水淡化技术是解决这一难题的重要途径，针对国内外海水淡化技术的研究现状，本文主要介绍膜法海水淡化工艺发展现状以及存在的问题，指出了未来工艺发展趋势和方向。关键词：海水淡化、反渗透、电渗析法、发展趋势seawaterdesalinationtechnologyresearchAbstracts:Wateristheimportantlivingresourcesofhumanbeings,Keyw

2、ords:seawaterdesalination,membranemethod,heatmethod,developmenttrend.膜法海水淡化技术主要包括反渗透法和电渗析法。1.反渗透法1.1.反渗透法原理反渗透法是一种膜分离淡化海水的方法，反渗透是渗透的逆过程，它利用只允许溶剂透过，而不允许溶质通过的半透膜，实现对海水中淡水的分离，如果在海水侧施加一个大于海水渗透压的外压，那么海水中的水分子将会透过半透膜而进入膜另一侧的淡水中，海水中的其他离子、分子等杂质将留在海水侧，从而实现海水的淡化。1.2反渗透法发展方向和历程反渗透法海水淡化技术

3、自20世纪70年代兴起以来，因其具有投资省、能耗低（无相变）、建设期短、占地少的特点而得到大力发展，随着预处理技术的进步、反渗透膜性能的提高以及能量回收率的提高，反渗透法已经成为了投资成本最低、应用范围最广的海水淡化技术，目前占到了全世界海水淡化总量的44%，世界上80%的海水淡化装置采用的都是反渗透法。图1为反渗透法海水淡化流程图，反渗透海水淡化法的发展依赖于包括反渗透膜、给水预处理设备、高压泵、能量回收装置等主要工艺设备的发展。5图1反渗透法海水淡化技术流程图1.2.1反渗透膜性能逐渐提高自从1930年提出反渗透海水淡化（SWRO）的概念，反

4、渗透膜一直处于不断发展之中。1953年美国佛罗里达大学的C.E.Reid教授的研究结果证明利用醋酸纤维素膜可以从海水中制取淡水，1960年美国加利福尼亚大学的S.Loeb和S.Sourirajan成功制得了世界上第一张高脱盐率、高通透量的可用于海水脱盐的不对称醋酸纤维素反渗透膜。上世纪80年代初Filmtec公司推出性能优异、实用的FT-30复合反渗透膜，80年代末高脱盐率的全芳香族聚酰胺复合膜实现了工业化，到90年代，中压、低压和超低压高脱盐聚酰胺复合膜进入市场，使反渗透法海水淡化技术的发展有了更广阔的前景。经过几十年的不断发展，反渗透膜的性能

5、有了较大的提高，膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜等新型材料与高效膜。目前的反渗透膜，水通量是1978年的2倍，盐的透过率大约为1978年的四分之一，价格稳中有降。表1为复合膜的主要性能。表1复合膜的主要性能（25℃）膜类型海水浓度/(mg/L)操作压力/MPa水通量/(L/m2∙h)脱盐率/%商品化时间/年TW20001.640981980SW35005.73499.11985高脱盐型35005.73499.51990超低压型5001.059981995抗污染型15001.650981995反渗透

6、海水淡化技术的关键是反渗透膜的应用，虽然目前膜及组件的生产已相当成熟，膜的脱盐率高于99.3%，但膜的平均使用寿命只有5年，不可避免的膜污染问题是造成膜使用寿命短的主要原因，而膜的使用寿命短又造成了海水淡化成本较高。因此，5在膜的“有限寿命”里，如何优化工艺技术，使膜分离技术在工程应用中发挥更大效益成为了一项极其有意义的工作。反渗透膜在使用过程中经常由于浓差极化和膜的污染而引起膜通量下降和截留率降低的问题，对反渗透膜进行改性可以提高膜的通量、截留率，而且可以提高膜的抗氯性和抗污染性，从而延长膜的使用周期。反渗透膜的改性方法主要有化学改性、等离子体

7、改性。Zhou等［4］通过研究功能单体与膜性能的关系，为新型反渗透复合膜的研究工作提供了依据。在功能单体中引入能与水分子形成氢键的功能团、亲水基团、磺酸基等，提高了膜的截留率、水通量以及耐氯性和抗氧化性［5］。Konagaya等［6］提出用－CH3代替－NHCO中的H或取代芳香二胺苯环中邻位的H或者引入一个具有消电子体的官能团以阻止邻位取代的方法来改变PA分子结构，从而改善PA防止氯侵蚀的能力。1.2.2给水预处理技术改进海水预处理技术的进步也促进了反渗透法的发展。海水不仅水质硬度偏高，而且当中微生物繁多，特别是水温较高的表层海水。微生物污染给引

8、水设施和淡化系统的正常运行造成各种麻烦，甚至事故。反渗透膜表面的污染，造成了产水量和脱盐率下降、组件压差的增大等问题的频繁发生。因此，反