浅谈海水淡化新方法

王菁 赵华

摘 要：文章对海水淡化存在的问题加以论述，并通过视图说明了新型节能减排海水淡化的方法，既能得到淡水又能收集盐类。我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源占有量不足3 000 m3，只有世界平均水平的1/4；加上我国的淡水资源分布不均匀，同时水体污染加剧了淡水资源的匮乏程度，因此，我国是一个严重缺水的国家。

关键词：海水淡化 反渗透膜 节能减排 太阳灶

中图分类号：P747 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（c）-0047-02

20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展，目前已经开发的淡化技术有20多种，比如：反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法等，但达到商业规模的主要有反渗透法和蒸馏法，也就是常说的“膜法”和“热法”。

以上诸法的共同特点就是都要花费一些成本，尽管淡化水的成本也在不断地降低，近几年我国海水淡化的成本已经降至4～7元/m3，但无论哪种方法都毫无意外的在耗费电能；此外还有一个极其严重的问题，那就是几乎所有的海水在被提取出淡水后，剩下的高浓度盐水都被排回大海。据统计目前我国海水淡化能力约为60万吨/日，未来10年内行业市场容量有5倍以上的成长空间，这就意味着每年会有更多的淡水被提取出来，而更多的浓盐水被排入大海，这样常年累月的积累，海水的浓度会越来越高，后果不堪设想。

笔者认为今后海水淡化的趋势应该是在节能降低成本的同时，制取盐类创收，做到“零”排放，达到真正意义上的节能减排。

笔者的这个淡化装置是在已经成熟的海水淡化基础上进行的，它的目的就是利用一切可以利用的可再生能源，尽量不耗费电能，在制取淡水的同时还能制取盐类，实现“零”排放。它由2个装置组成，第一个装置是制取淡水及浓盐水的装置，第二装置是制取盐的装置。

第一个装置由2个高架的淡水箱、1个高架的浓盐箱、1块压力板、1块太阳能板、2个电动阀门、2张反渗透膜、2根金属软管及1个太阳能泵组成。

首先，利用最常用的太阳能板原理，但板内的介质不是水而是液氨，因为液氨的比热容为4.6 kJ/（kg·K）（即单位质量的液氨温度升高1 ℃所吸收的热量），它是目前仅次于氢气的比热容最大的物质，它的沸点极低，仅为-33.41 ℃，液氨的蒸汽压随着温度非线性增加，它们之间的关系可以用克劳修斯-克拉佩龙方程描述，如表1所示。

由表1可以看出，经过加温后的氨蒸汽压力非常大，完全可以用来作为动力源。

太阳光照射在太阳能板上时，液氨快速地吸收热能后变为氨蒸汽，当电动阀1打开时，氨蒸汽沿着管路向上进入浓盐箱中的压力板内，形成很高的蒸汽压，推动压力板向左移动，如图1所示。

而反渗透膜法的基本原理为：用一张只透过水而不能透过盐的半透膜将淡水和盐水隔开，淡水会透过半透膜至盐水一侧，这种现象称为渗透。当渗透到盐水一侧的液面达到某一高度时，渗透的自然趋势被这一压力所抵消从而达到平衡。这一平衡压力即为该体系的渗透压，如，在盐水一侧加一个大于渗透压的压力，盐水中的水会透过半透膜到淡水处，这种与自然渗透相反的水迁移过程称为反渗透。

因此，在压力板向左运动时产生的压力使浓盐箱中的淡水透过反渗透膜进入淡水箱1中，当压力板到达尽头时，关闭电动阀1，打开电动阀2，同理，压力板向右移动，浓盐箱中的淡水透过反渗透膜进入淡水箱2中，如此反复一个来回后，浓盐箱中的盐水浓度已经很高了，将此浓盐水从底部排出，自流入下部的闪蒸装置。

做完功的氨蒸汽因海水的降温及压力下降又变为液体，流入太阳能板中进行闭式循环。

反渗透膜的寿命根据水质的不同而千差万别，尤其是海水，尽管已经进行了预处理，但膜的清洗和更换也会比较频繁，因此，将反渗透膜做成可拆卸的加固板，插于箱壁中，便于拆卸。

由于浓盐箱是高架的，经过预处理的海水需用泵打入，此泵我们选用技术成熟的太阳能水泵，太阳能水泵又称光伏水泵，比如：无刷直流电机已标准化，有专门的厂家大批生产，成本比较低，效率高，无需人员看管，维护工作量可降至最低，是理想的集经济性、可靠性和环保效益为一体的绿色能源泵。

第二个装置就是太阳灶，按字面理解太阳能灶就是把太阳能收集起来，用于做饭、烧水的一种器具，它的关键部件是聚光镜，现在不论镜面材料的选择，还有几何形状的设计都已非常成熟了，价钱低廉，自己制作也很方便，其原理在这里不再赘述。

当太阳光照射到聚光式太阳灶的旋转抛物面反射镜时，光线会被反射到指定的位置，形成聚焦，使单位面积的辐射强度增大，能到达800 ℃～1000 ℃的高温，再利用导光镜或光纤将高温光束导向灶头，灶头上放置一个平底锅，浓盐水流入锅内被快速蒸干，然后将盐收集后卖出，还能能创造一定的经济效益。

参考文献

[1] 赵耘墨.太阳能低温多效蒸馏海水淡化研究[D].大连理工大学，2012.

[2] 李学智.浅谈海水淡化的新工艺[J].生物技术世界， 2013（5）：178.