電滲析法淡化海水利用了離子交換膜技術

『伍』 海水的淡化技術

海水淡化技術：非加壓吸附滲透海水淡化法
上個世紀90年代鄧宇的發明，《美國化學文摘》收錄
攝取海洋甘泉
水是生命之源。不久以前，人類還沉迷於淡水是自然界取之不盡的無償賜品的神話，然而，工業化的蓬勃發展與人口的急劇增加無情地粉碎了這個神話。淡水危機甚至比糧食危機、石油危機還要來勢洶洶，解決淡水資源問題已提到了人類的議事日程。在這種背景下，把海水、苦鹹水等含高鹽量的水轉化為生產、生活用水的海水淡化技術得到空前迅猛的發展。淡化海水的方法已有十種之多，下面介紹的是其中最為主要的幾種。
蒸餾法
蒸餾法雖然是一種古老的方法，但由於技術不斷地改進與發展，該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程，其原旦如同海水受熱蒸發形成雲，雲在一定條件下遇冷形成雨，而雨是不帶的鹹味的。根據設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。此外，以上方法的組合也日益受到重視。
電滲析法
電滲析法亦換膜電滲析法。
該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其選擇透過性區分為正離子交換膜（陽膜）與負離子交換膜（陰膜）。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列，組成多個相互獨立的隔室海水被淡化，而相鄰隔室海水濃縮，淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水，也可以作為水質處理的手段，為污水再利用作出貢獻。此外，這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。
反滲透法
是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。在通常情況下，淡水通過半透膜擴散到海水一側，從而使海水一側的液面逐升高，直至一定的高度才停止，這個過程為滲透。此時，海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓，那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2，蒸餾法的1/40。因此，從1974年起，美日等發達國家先後把發展重轉向反滲透法。超過濾法，
宏大設想
尋找海水淡化新技術
隨著科技的飛速發展，壓力驅動反滲透膜分離技術(RO)在膜、膜組器、設備和工藝等方面都有了較大創新和改進，但人們也越來越意識到RO技術在節能、環保領域存在的局限，而且就脫鹽來講，RO技術可認為已接近發展的頂峰。因此，國外已經開展了「正向滲透膜分離技術(FO)」的相關研究，並取得了一定的成果，在海水淡化、污水處理、食品加工、醫葯等領域得到了應用，特別是「壓力延緩滲透(FRO)海水發電」，更是一項極具前景的清潔再生能源開發技術J。但是國內對正向滲透膜分離技術關注得很少，相關研究和論文也不多。雖然，上個世紀90年代我國有了創造性的發明「非加壓吸附滲透法海水淡化」（CN92110710.2）。
正向滲透分離技術很早就得到了應用。很久以前，人們就採用食鹽來長期貯存食物，因為在高鹽環境下多數細菌、黴菌和病原菌由於滲透作用會脫水死亡或暫時失去活性。如今，人們已經開始利用正向滲透膜分離技術進行海水淡化、工業廢水處理、垃圾滲透液處理等研究；食品工業在實驗室利用正向滲透膜分離來濃縮飲料；緊急救援時的生命支持系統利用正向滲透膜分離技術製取淡水。隨著材料科學的發展，正向滲透技術已經應用於人體的葯物控制釋放。
非加壓滲透吸附法（90年代）
非加壓吸附滲透海水淡化法，或稱為「正向滲透法」，讓水通過多孔膜正向滲透進入一種超強吸水的吸附劑或鹽濃度甚至超過海水的溶液或固態物，不需要外界加壓，但溶液里的特殊鹽分提取液很容易蒸發，不需要加太多的熱（加熱能與反滲透加壓的能量比？）。分固態鹽、液態鹽方向。固態鹽解吸附耗能更小。
海水淡化技術:非加壓吸附滲透海水淡化法（CN92110710.2）1992年：上個世紀90年代鄧宇的發明，《美國化學文摘》收錄。另外兩種方法都在薄膜結構上有了創新和改進
碳納米管薄膜
一種用碳納米管來做薄膜的小孔，另一種滲透用的薄膜。
活細胞蛋白質膜
薄膜的孔用引導水分子通過活細胞的細胞膜的蛋白質來構成。
反滲透機理
統一的「干閉濕開」反滲透機理模型
有幾個經典模型
1．優先吸附毛細孔模型：弱點干態電鏡下，沒發現孔。濕態膜標本不是電鏡的樣品。
2．溶解擴散模型：不認為有孔。
3．干閉濕開模型：上個世紀80，90年代，國人鄧宇等提出的，能夠解釋1和2模型的統一的現代最貼切的逆滲透機理模型。既「干閉濕開」反滲透模型，統一了兩個最經典的反滲透機制模型，細孔模型，溶解擴散模型。
膜干時，膜收縮緻密，孔隙閉合，電鏡下看不到
膜濕時，膜材料溶脹，膜的孔隙被溶劑溶脹，孔打開。合並就是「干閉濕開」脫鹽模型。

『陸』 海水淡化的方法有多種，其中歷史最久、技術和工藝較完善的主要方法是（）A．蒸餾法B．電滲析法C．離

A．蒸餾是分離和提純液態混合物常用的方法之一，是分離沸點不同的液體混合物內的一種方法，蒸餾法是容人類最早使用的淡化海水的方法，技術和工藝比較完備，故A正確；
B．電滲析法是一種利用離子交換膜進行離子交換的方法，是近年發展起來的一種較好的海水淡化技術，原理為通電後，陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，分離鹽和水，故B錯誤；
C．離子交換法是用陽離子交換樹脂（HR）和水中的金屬離子Mn⁺進行交換的一種方法，通常通過陽離子交換樹脂可以除去鈣離子和鎂離子得到軟水，不是歷史最久、技術和工藝較完善的主要方法，故C錯誤；
D．利用各成分熔點的不同，使海水結冰脫鹽，能將鹽與水分開，能用來淡化海水，該方法能用來淡化海水不是歷史最久、技術和工藝較完善的主要方法，故D錯誤；
故選A．

『柒』 目前有哪幾種常用的海水淡化技術

蒸餾法：蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程，根據所用能源、設備、流程不同主要可分設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。冷凍法：冷凍法，即冷凍海水使之結冰，在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。反滲透法：通常又稱超過濾法，該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。太陽能法：人類早期利用太陽能進行海水淡化，主要是利用太陽能進行蒸餾，所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器，人們對它的應用有了近150年的歷史。由於它結構簡單、取材方便，至今仍被廣泛採用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中於材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比，太陽能具有安全、環保等優點，將太陽能採集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由於不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。低溫多效：多效蒸發是讓加熱後的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發，前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源，並冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由於節能的因素，近年發展迅速，裝置的規模日益擴大，成本日益降低，主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力，採用廉價材料降低工程造價，提高操作溫度，提高傳熱效率等。 海水淡化系統特點
多級閃蒸：所謂閃蒸，是指一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下，部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水，依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發，將蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產量最大，技術最成熟，運行安全性高彈性大，主要與火電站聯合建設，適合於大型和超大型淡化裝置，主要在海灣國家採用。多級閃蒸技術成熟、運行可靠，主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力，降低單位電力消耗，提高傳熱效率等。電滲析法：該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其選擇透過性區分為正離子交換膜（陽膜）與負離子交換膜（陰膜）。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列，組成多個相互獨立的隔室海水被淡化，而相鄰隔室海水濃縮，淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水，也可以作為水質處理的手段，為污水再利用作出貢獻。此外，這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。壓汽蒸餾：壓汽蒸餾海水淡化技術，是海水預熱後，進入蒸發器並在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力後引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝後作為產品水引出，如此實現熱能的循環利用。露點蒸發法：露點蒸發淡化技術是一種新的苦鹹水和海水淡化方法。它基於載氣增濕和去濕的原理，同時回收冷凝去濕的熱量，傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。 海水淡化---裝置
水電聯產：水電聯產主要是指海水淡化水和電力聯產聯供。由於海水淡化成本在很大程度上取決於消耗電力和蒸汽的成本，水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力，從而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發電廠建在一起的，這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。熱膜聯產：熱膜聯產主要是採用熱法和膜法海水淡化相聯合的方式（即MED-RO或MSF-RO方式），滿足不同用水需求，降低海水淡化成本。目前，世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋富查伊拉海水淡化廠，日產海水淡化水量為45.4萬立方米，其中，MSF日產水28.4萬立方米，RO日產水17萬立方米。其優點是：投資成本低，可共用海水取水口。RO和MED/MSF裝置淡化產品水可以按一定比例混合滿足各種各樣的需求。溶劑萃取法：指將溶質為從一個液相（通常為水相）轉移到另一個基本不相混溶的液相（有機相）的傳質過程。通過這一過程來抽提（萃取）、分離溶質的方法稱溶劑萃取法。是一種分離技術，主要用於物質的分離和提純，具有裝置簡單、操作容易的特點，既能用來分離、提純大量物質，更適合於微量或痕量 物質的分離、富集，廣泛應用於分析化學、原子能、冶金、電子、環境保護、生物化學和醫葯等領域。 太陽能蒸餾法：利用太陽輻射熱從海水製取淡水。由於單位產量佔用的面積大，產量受到限制。但無需人工能源,操作簡便,適用於氣溫高和日照時間長的地區。溴化鋰吸收法：溴化鋰吸收式海水淡化採用溴化鋰吸收式製冷機原理，改用溴化鋰對空氣的開放式循環，採用特殊真空裝置將溴化鋰吸水後的稀溶液中的水和溴化鋰分開。溴化鋰濃溶液具有強烈吸水的特性，濃溶液吸水後變成稀溶液，並放出熱量。採用加熱和負壓蒸餾就可以把稀溶液的水蒸餾出來。將溴化鋰吸水機和負壓多效蒸餾結合起來用於海水淡化，那就除去水和溴化鋰循環所需要動力外，不要其他熱源和動力。並且一直可以將海水蒸干，分離出鹽和水。 溴化鋰吸水機也可以用於膜法海水淡化的濃海水的最後處理，不讓高濃度的海水回灌影響海洋的生態平衡。也就是海水淡化的污染問題。 溴化鋰吸水機可以放在海邊或海上的任何地方，獨立在空氣當中吸取水分，產品是蒸餾水。 溴化鋰吸水機還可以在山頂、坡頂、湖邊、鹽湖邊，為兵站、氣象站、居民和企業提供飲水和工業用水。並附帶產生一定熱量可以利用。溴化鋰吸收和負壓多效蒸餾結合，可以不需要外界熱量做到海水百分之百的提取。
此外，以上方法的其他組合也日益受到重視。在實際選用中，究竟哪種方法最好，也不是絕對的，要根據規模大小、能源費用、海水水質、氣候條件以及技術與安全性等實際條件而定。

『捌』 電滲析法是一種利用離子交換膜進行海水淡化的方法，其原理如圖所示．已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、

（1）陰離子交換膜只允許陰離子自由通過，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，隔膜A和陽極相連，陽極是陰離子放電，所以隔膜A是陰離子交換膜，
故答案為：陰；
（2）通電後，a電極為陽極，陽極是氯離子放電，生成氯氣，其電極反應為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）通電後，b電極為陰極，陰極區是氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大，和鈣離子，鎂離子形成沉澱，
故答案為：產生無色氣體，溶液中出現少量白色沉澱．

『玖』 （2014洛陽模擬）電滲析法是一種利用離子交換膜進行海水淡化的方法，其原理如下圖所示．已知海水中含Na+

A、陰離子交換膜只允許陰離子自由通過，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過回，隔膜B和陰極答相連，陰極是陽離子放電，所以隔膜B是陽離子交換膜，故A錯誤；
B、電解過程中陽離子移向陰極b極，故B錯誤；
C、b電極氫離子放電生成氫氣，電極附近氫氧根離子濃度增大，結合鎂離子生成白色沉澱，故C正確；
D、a電極和電源正極相連是電解池的陽極，溶液中氯離子先放電，電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故D錯誤；
故選C．