怎样把海水变成淡水?

觞是什么意思2022-06-24  38

怎样把海水变成淡水? 01

从海水中获取淡水的过程叫做脱盐。
目前海水淡化的方法有蒸馏法、海水冷冻法、离子交换法和反渗透法。目前市场上主流是反渗透和蒸馏。

没有水,人类就不能生存。虽然地球上有很多水,但可惜的是,可供人类使用的淡水少得可怜。
当人们对缺水感到困惑的时候,毫无疑问,他们会把目光投向总量远多于淡水的海水。
海水含有3.5%的盐类化合物。如何低成本去除水中的这些化合物一直是化学家追求的目标。

目前,常用的海水淡化方法如下:

蒸馏法。
加热海水,使其中的水变成蒸汽,然后让蒸汽凝结。
因为溶解在海水中的盐不会随蒸汽出来,所以得到的水几乎是纯净的蒸馏水。
然而,加热和冷凝都需要能量。
蒸发1克水需要2.3千焦的能量。
所以这个方法可以应急,但不是长久之计。

海水冷冻法,即冷冻海水使其结冰,在液态淡水变成固态冰时,将盐分分离出来。
冷冻法和蒸馏法都有不可克服的缺点,其中蒸馏法会消耗大量的能量,在仪器中产生了大量的锅垢,但得不到多少新鲜水;冷冻法也消耗大量能源,但得到的淡水味道不好,难以使用。

离子交换法。
溶于水的盐以阳离子和阴离子的形式存在。
如果有什么东西可以去除这些离子,那么水就会被净化。
离子交换树脂就有这样的能力。
离子交换树脂是一种不溶于水的高分子材料,具有网状结构。
它就像一棵有很多分支的大树,每个分支都有一个口袋。
海水通过时,阳离子会交换阳离子交换树脂 口袋 阴离子将交换阴离子交换树脂 口袋 水中的氢氧根离子被交换出来,氢离子和氢氧根离子相遇变成水。
但是离子交换树脂在使用一段时间后会达到饱和状态。离子交换树脂怎样才能连续使用?因为离子交换是可逆的,用酸和碱逆向交换可以更新,这样离子交换树脂就可以重复使用。
但是离子交换法处理能力有限,需要大量的酸碱来制作树脂 再生 如果广泛用于海水淡化,成本太高,所以目前这种技术主要用于水的进一步净化。

反渗透法。
渗透是自然界中非常普遍的自然现象。
比如植物是靠根系的渗透来吸收水分的,渗透平衡对人的生命活动也是极其重要的。
渗透是通过一种叫做半透膜的材料来实现的。
半透膜可以让水自由通过,但水中的其他化学物质却不能。
如果半透膜的左侧是纯水,右侧是溶液,那么从纯水侧通过半透膜的水就会比从溶液右侧通过半透膜的水多得多。
这是因为纯水上方的饱和蒸汽压(P0)大于溶液上方的饱和蒸汽压(P)。
当纯水和溶液都高于1.01×时;在105 Pa (1 atm)的压力下,水分子的驱动力取决于饱和蒸汽压。
所以纯水的液面在这里下降,溶液的液面在那里上升。当液位差达到一定程度时,就达到平衡,这就是渗透现象。
植物根的表皮就是这样一层半透膜。
如果增加溶液上方的压力,使溶液上方的总压力大于纯水上方的大气压,情况就会相反。
此时驱动水分子通过半透膜的动力取决于两侧的压差。
当压差较大时,溶液中会有更多的水通过半透膜流向纯水。

用反渗透将海水制成淡水的方法也叫 膜技术 。
其关键在于半透膜。
这个膜要有一定的强度,因为首先处理过程要加压;其次,必须是100%选择性,只有水可以通过,其他化学物质不能通过;最后,它应该具有较大的吞吐量,以加快准备过程。
目前半透膜的问题是成本高,寿命短。
处理溶液的浓度越高,膜的寿命越短。
如果能解决这两个问题,膜技术将成为最有前途的海水淡化方法。

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