2019-2020年高中化学专题一多样化的水处理技术第三单元海水淡化学案苏教版选修

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1、2019-2020年高中化学专题一多样化的水处理技术第三单元海水淡化学案苏教版选修1．知道海水是一种重要的资源，海水淡化技术是解决淡水资源紧缺问题的关键。2．了解海水淡化的主要方法。3．了解蒸馏法淡化海水的基本原理。2010年6月23日，以“海水淡化与可持续发展”为主题的xx亚太脱盐大会在青岛开幕，来自10多个国家及地区的400多名海水淡化行业的专家及学者参会，共同为推动海水淡化技术与产业的发展共谋大计。会议为期三天，近80位国内外专家学者就区域水问题概览与前景、装备与配套的创新、热发海水淡化材料、预处理技术的最新进展、脱盐膜

2、材料的研究进展与发展趋势、热法脱盐工艺、创新的水回用技术、膜法海水淡化、水处理化学品的发展等九个专题进行研讨，并作了专题报告。一年一次的青岛海水淡化国际会议已发展成亚太地区规模最大、水平最高、最有影响力和最专业的海水淡化与水再利用会展品牌。一、海水淡化的概念与方法1．概念海水是一种不容忽视的潜在水源，海水淡化技术是解决淡水资源紧缺问题的关键。海水淡化又称脱盐，它是利用物理、化学、生物方法将海水中溶解的盐脱除。2．方法海水淡化的方法有蒸馏法、膜法、冷冻法、离子交换法等，其中蒸馏法、膜法是主要方法。二、海水淡化技术1．蒸馏法(1)

3、主要特点：蒸馏法能耗大，但设备相对简单，技术比较成熟。(2)类型：蒸馏与减压蒸馏。(3)实际应用：蒸馏法淡化的水量约占世界海水总淡化量的70%。实际应用中，人们采用降低容器内压强的方法使水在比较低的温度下沸腾，并充分利用热交换技术，使该法得以普及。2．电渗析法(1)基本原理。在电渗析槽里，阴、阳离子交换膜把渗析槽分隔成三个区域(如教科书中电渗析原理示意图)，两端的两个区域的电极分别与直流电源的两极相连。装满海水后，在外加电场的作用下，处于中间位置海水槽里的阴、阳离子分别透过阴离子交换膜、阳离子交换膜迁移到阳极区、阴极区，中间水

4、槽里的水含盐量就降低了。(2)特点：电渗析法消耗的电能大，但其成本只有蒸馏法的1/4。(3)离子交换膜：选择性离子交换膜是用离子交换树脂制成的薄膜，也称电渗析膜。它有阴、阳离子交换膜之分，阴离子只能通过阴离子交换膜，阳离子只能通过阳离子交换膜。3．反渗透法(1)渗透压：用一种渗透膜把含盐浓度不同的两种水溶液隔开，将发生渗透现象。浓度较小的溶液中的水分会通过半透膜渗透到浓度较大的溶液中，使原来浓度较大的一侧溶液液面升高，当液面升高产生的压力达到一定的数值时能阻止水的继续渗透，这个压力称为渗透压。(2)基本原理：如果在含盐浓度较大

5、的溶液一侧施加一定的压力，可以迫使水从浓溶液一侧向稀溶液一侧渗透，使浓溶液浓度增大。(3)主要特点：反渗透法的最大优点是节能，利用反渗透技术可以大量、快速地生产淡水。因此，寻找更理想的渗透膜，提高海水淡化效率是目前努力的方向。4．冷冻法(1)基本原理：把冷海水喷入真空室，部分海水蒸发吸热使其余海水冷却形成冰晶。固体冰晶中的杂质要比原溶液中少得多。将得到的冰晶用适量的淡水淋洗、熔化，就得到淡水。(2)主要特点：由于水的比热、汽化热大，这种海水淡化技术要消耗大量的能源。1．海水淡化的方法海水淡化的方法已有十几种，主要的有蒸馏法、电

6、渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法。(1)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，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。根据所用能源、设备、流程不同主要可分设备蒸馏法、蒸气压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。(2)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。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里

7、产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳，难以使用。(3)反渗透法：通常又称超过滤法，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渐升高，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。反渗透海水淡化技术发展很快，

8、工程造价和运行成本持续降低，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。(4)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。由于它结构简单、取材