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反渗透海水淡化技术其原理,技术特点及发展趋势分析是什么?

发布时间:2018-06-12 10:01:07 浏览次数:245
 

一、反渗透海水淡化技术基本原理

反渗透法是目前主流的海水淡化技术之一,其原理是:在压力驱动下,溶剂(水)通过半透膜进入膜的低压侧,而溶液中的其他组分(盐)被阻挡在膜的高压侧,并随浓缩水排出,从而实现有效分离的过程。反渗透海水淡化技术主要是利用反渗透膜的选择透过性,在一定压力下把海水中的淡水分离出来。

  稀溶液中的溶剂透过半透膜自发地向浓溶液 侧流动的现象称为渗透。当渗透达到平衡时,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定 高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。渗透压的大小与溶液的种类、浓度和温度有关,而与半透膜的性质无关。反之,如果在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力,溶剂 的流动方向将与原渗透方向相反,即从浓溶液侧向稀溶液侧流动,这一现象称为反渗透。 反渗透海水淡化技术就是根据上述原理,利用高压泵将原海水增压后,借助半透膜的选择 截留作用来除去水中的盐分而得到淡水的。原料海水经机械过滤或膜法预处理后,用高压泵打入反渗透膜,经反渗透膜处理后分成两股(浓盐水和产品淡水)液流。为降低系统能耗,反渗透海水淡化中通常配置能量回收装置来回收浓水能量。

反渗透与电渗析均属膜分离过程,都是海水有条件地透过膜,两者貌似过程相似,实则存在本质区别。在电渗析过程中,是海水中的离子在电场作用下透过膜;而在反渗透过程中,是海水中的水分子在压力驱使下透过膜。两者的透膜组分恰恰相反。

二、反渗透海水淡化技术技术特点

反渗透海水淡化采用电能驱动高压泵从海水中分离出淡水,整个过程不发生相变,一般 不需要加热,工艺过程简便,能耗低,操作和控制容易。特别是近年来随着能量回收装置性 能的提升,使得系统整体的能量利用效率达到了很高的水平,目前已成为应用最广泛的水处 理技术,广泛应用于海水与苦咸水淡化、纯水和超纯水制备、工业水处理以及污水处理领域。 需要指出的是,反渗透海水淡化膜的寿命一般为35年,使用后大量废弃膜材料的处理是一 个需要慎重考虑和解决的环境问题。

三、反渗透海水淡化技术发展趋势:

(1) 开发新型低压差、高通量的反渗透膜材料及组件。

(2) 开发膜阻垢及清洗技术,延长膜的使用寿命,进一步降低造水成本。

(3) 进一步提高能量回收和高压泵的整体性能,提升反渗透系统的能量利用效率。

海水首先进入排热段作为冷却水,利用浓缩过程中释放出来的热来预热进料海水,同时 与辅助冷凝系统的水交换热量。为了有效利用热量,减少预处理原料海水量,一般将末级部分浓盐水与经预处理的原料海水混合后,一起送入热回收段。

在热回收段,盐水依次流经闪蒸室中传热管的管程,与各室闪蒸出来的蒸汽交换热量而得到进一步的加热,同时使蒸汽冷凝下来。换句话说,蒸汽冷凝释放出来的潜热用于加热盐水。

最后,从第一级闪蒸室(操作温度最高的闪蒸室)出来的盐水进入盐水加热器,在那里通过与锅炉提供的蒸汽换热,其温度被提升到最高盐水温度加热后的盐水进入热回收段的第一级闪蒸室。此时,由于盐水是过热的(其饱和蒸汽压大于该闪蒸室的压力),一部分盐水发生闪蒸,产生的蒸汽经除沫器除掉夹带的少量液滴后, 与闪蒸室上方冷却管接触而被冷凝成蒸馏水。从上一级闪蒸室出来的盐水将进入下一级闪蒸室,在更低的压力下重复以上过程。


 
 

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