电渗析法淡化海水利用了离子交换膜技术

『伍』 海水的淡化技术

海水淡化技术：非加压吸附渗透海水淡化法
上个世纪90年代邓宇的发明，《美国化学文摘》收录
摄取海洋甘泉
水是生命之源。不久以前，人类还沉迷于淡水是自然界取之不尽的无偿赐品的神话，然而，工业化的蓬勃发展与人口的急剧增加无情地粉碎了这个神话。淡水危机甚至比粮食危机、石油危机还要来势汹汹，解决淡水资源问题已提到了人类的议事日程。在这种背景下，把海水、苦咸水等含高盐量的水转化为生产、生活用水的海水淡化技术得到空前迅猛的发展。淡化海水的方法已有十种之多，下面介绍的是其中最为主要的几种。
蒸馏法
蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原旦如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带的咸味的。根据设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。此外，以上方法的组合也日益受到重视。
电渗析法
电渗析法亦换膜电渗析法。
该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。
反渗透法
是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重转向反渗透法。超过滤法，
宏大设想
寻找海水淡化新技术
随着科技的飞速发展，压力驱动反渗透膜分离技术(RO)在膜、膜组器、设备和工艺等方面都有了较大创新和改进，但人们也越来越意识到RO技术在节能、环保领域存在的局限，而且就脱盐来讲，RO技术可认为已接近发展的顶峰。因此，国外已经开展了“正向渗透膜分离技术(FO)”的相关研究，并取得了一定的成果，在海水淡化、污水处理、食品加工、医药等领域得到了应用，特别是“压力延缓渗透(FRO)海水发电”，更是一项极具前景的清洁再生能源开发技术J。但是国内对正向渗透膜分离技术关注得很少，相关研究和论文也不多。虽然，上个世纪90年代我国有了创造性的发明“非加压吸附渗透法海水淡化”（CN92110710.2）。
正向渗透分离技术很早就得到了应用。很久以前，人们就采用食盐来长期贮存食物，因为在高盐环境下多数细菌、霉菌和病原菌由于渗透作用会脱水死亡或暂时失去活性。如今，人们已经开始利用正向渗透膜分离技术进行海水淡化、工业废水处理、垃圾渗透液处理等研究；食品工业在实验室利用正向渗透膜分离来浓缩饮料；紧急救援时的生命支持系统利用正向渗透膜分离技术制取淡水。随着材料科学的发展，正向渗透技术已经应用于人体的药物控制释放。
非加压渗透吸附法（90年代）
非加压吸附渗透海水淡化法，或称为“正向渗透法”，让水通过多孔膜正向渗透进入一种超强吸水的吸附剂或盐浓度甚至超过海水的溶液或固态物，不需要外界加压，但溶液里的特殊盐分提取液很容易蒸发，不需要加太多的热（加热能与反渗透加压的能量比？）。分固态盐、液态盐方向。固态盐解吸附耗能更小。
海水淡化技术:非加压吸附渗透海水淡化法（CN92110710.2）1992年：上个世纪90年代邓宇的发明，《美国化学文摘》收录。另外两种方法都在薄膜结构上有了创新和改进
碳纳米管薄膜
一种用碳纳米管来做薄膜的小孔，另一种渗透用的薄膜。
活细胞蛋白质膜
薄膜的孔用引导水分子通过活细胞的细胞膜的蛋白质来构成。
反渗透机理
统一的“干闭湿开”反渗透机理模型
有几个经典模型
1．优先吸附毛细孔模型：弱点干态电镜下，没发现孔。湿态膜标本不是电镜的样品。
2．溶解扩散模型：不认为有孔。
3．干闭湿开模型：上个世纪80，90年代，国人邓宇等提出的，能够解释1和2模型的统一的现代最贴切的逆渗透机理模型。既“干闭湿开”反渗透模型，统一了两个最经典的反渗透机制模型，细孔模型，溶解扩散模型。
膜干时，膜收缩致密，孔隙闭合，电镜下看不到
膜湿时，膜材料溶胀，膜的孔隙被溶剂溶胀，孔打开。合并就是“干闭湿开”脱盐模型。

『陆』 海水淡化的方法有多种，其中历史最久、技术和工艺较完善的主要方法是（）A．蒸馏法B．电渗析法C．离

A．蒸馏是分离和提纯液态混合物常用的方法之一，是分离沸点不同的液体混合物内的一种方法，蒸馏法是容人类最早使用的淡化海水的方法，技术和工艺比较完备，故A正确；
B．电渗析法是一种利用离子交换膜进行离子交换的方法，是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，原理为通电后，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，分离盐和水，故B错误；
C．离子交换法是用阳离子交换树脂（HR）和水中的金属离子Mn⁺进行交换的一种方法，通常通过阳离子交换树脂可以除去钙离子和镁离子得到软水，不是历史最久、技术和工艺较完善的主要方法，故C错误；
D．利用各成分熔点的不同，使海水结冰脱盐，能将盐与水分开，能用来淡化海水，该方法能用来淡化海水不是历史最久、技术和工艺较完善的主要方法，故D错误；
故选A．

『柒』 目前有哪几种常用的海水淡化技术

蒸馏法：蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，根据所用能源、设备、流程不同主要可分设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。冷冻法：冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。反渗透法：通常又称超过滤法，该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。太阳能法：人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器，人们对它的应用有了近150年的历史。由于它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。低温多效：多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。 海水淡化系统特点
多级闪蒸：所谓闪蒸，是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急骤蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位电力消耗，提高传热效率等。电渗析法：该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。压汽蒸馏：压汽蒸馏海水淡化技术，是海水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能的循环利用。露点蒸发法：露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿的原理，同时回收冷凝去湿的热量，传热效率受混合气侧的传热控制。 海水淡化---装置
水电联产：水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本，水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。国外大部分海水淡化厂都是和发电厂建在一起的，这是当前大型海水淡化工程的主要建设模式。热膜联产：热膜联产主要是采用热法和膜法海水淡化相联合的方式（即MED-RO或MSF-RO方式），满足不同用水需求，降低海水淡化成本。目前，世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂，日产海水淡化水量为45.4万立方米，其中，MSF日产水28.4万立方米，RO日产水17万立方米。其优点是：投资成本低，可共用海水取水口。RO和MED/MSF装置淡化产品水可以按一定比例混合满足各种各样的需求。溶剂萃取法：指将溶质为从一个液相（通常为水相）转移到另一个基本不相混溶的液相（有机相）的传质过程。通过这一过程来抽提（萃取）、分离溶质的方法称溶剂萃取法。是一种分离技术，主要用于物质的分离和提纯，具有装置简单、操作容易的特点，既能用来分离、提纯大量物质，更适合于微量或痕量 物质的分离、富集，广泛应用于分析化学、原子能、冶金、电子、环境保护、生物化学和医药等领域。 太阳能蒸馏法：利用太阳辐射热从海水制取淡水。由于单位产量占用的面积大，产量受到限制。但无需人工能源,操作简便,适用于气温高和日照时间长的地区。溴化锂吸收法：溴化锂吸收式海水淡化采用溴化锂吸收式制冷机原理，改用溴化锂对空气的开放式循环，采用特殊真空装置将溴化锂吸水后的稀溶液中的水和溴化锂分开。溴化锂浓溶液具有强烈吸水的特性，浓溶液吸水后变成稀溶液，并放出热量。采用加热和负压蒸馏就可以把稀溶液的水蒸馏出来。将溴化锂吸水机和负压多效蒸馏结合起来用于海水淡化，那就除去水和溴化锂循环所需要动力外，不要其他热源和动力。并且一直可以将海水蒸干，分离出盐和水。 溴化锂吸水机也可以用于膜法海水淡化的浓海水的最后处理，不让高浓度的海水回灌影响海洋的生态平衡。也就是海水淡化的污染问题。 溴化锂吸水机可以放在海边或海上的任何地方，独立在空气当中吸取水分，产品是蒸馏水。 溴化锂吸水机还可以在山顶、坡顶、湖边、盐湖边，为兵站、气象站、居民和企业提供饮水和工业用水。并附带产生一定热量可以利用。溴化锂吸收和负压多效蒸馏结合，可以不需要外界热量做到海水百分之百的提取。
此外，以上方法的其他组合也日益受到重视。在实际选用中，究竟哪种方法最好，也不是绝对的，要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件而定。

『捌』 电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示．已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、

（1）阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，隔膜A和阳极相连，阳极是阴离子放电，所以隔膜A是阴离子交换膜，
故答案为：阴；
（2）通电后，a电极为阳极，阳极是氯离子放电，生成氯气，其电极反应为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）通电后，b电极为阴极，阴极区是氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大，和钙离子，镁离子形成沉淀，
故答案为：产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀．

『玖』 （2014洛阳模拟）电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如下图所示．已知海水中含Na+

A、阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子自由通过回，隔膜B和阴极答相连，阴极是阳离子放电，所以隔膜B是阳离子交换膜，故A错误；
B、电解过程中阳离子移向阴极b极，故B错误；
C、b电极氢离子放电生成氢气，电极附近氢氧根离子浓度增大，结合镁离子生成白色沉淀，故C正确；
D、a电极和电源正极相连是电解池的阳极，溶液中氯离子先放电，电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故D错误；
故选C．