海水淡化:太阳能蒸馏法和电透析法
太阳能蒸馏法
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。太阳能蒸馏法就是采用简单的太阳能蒸馏器。该蒸馏器由一个水槽组成,水槽内有一个黑色多孔的毡心浮洞,槽顶上盖有一块透明、边缘封闭的玻璃覆盖层。太阳光穿过透明的覆盖层投射到黑色绝热的槽底,转换为热能。因此,塑料芯中的水面温度总是高于透明覆盖层底的温度,水从毡芯蒸发,蒸汽扩散到覆盖层上冷却为液体,排入不透明的蒸馏槽中。
电透析法
电透析法的原理是将很多的阴/阳离子薄膜交错地串联在一起,电解质溶液则在膜间流动,两侧施加直流电的电压之后,阳离子向阴极移动而阴离子向阳极移动。其中阴离子可顺利通过阴离薄膜,但再往前移动时却被邻近的阳离子膜挡住。同样,阳离子也可以顺利地通过阳离子膜而无法通过阴离子膜。最终将分离得到低电解质浓度的溶液(淡水)以及高电解质浓度的溶液(卤水)。电透析法所耗用的能源与溶液中盐类含量成正比,实际的脱盐率介于75%~99%之间。
此方法较少被应用在海水淡化方面,因海水所含的TDS 较高,耗电能较逆渗透法高,经济效益较差,因此此方法多用于淡化碱水。
电透析法的商业化应用始于60年代,比逆透法早10年,其中往复式电透析法可以大幅度地改善积垢的问题,已成为电透析法的主流。在80年代因使用脂肪质阴离子薄膜的缘故,使得往复式电透析法较以前有了较大的改善。
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