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怎樣把海水變成淡水?

01、從海水中取得淡水的過程謂海水淡化 ?,F在所用的海水淡化方法有蒸餾法、海水凍結法、以及離子交換法、反滲透法,目前應用反滲透法及蒸餾法是市場中的主流 。
【怎樣把海水變成淡水?】

怎樣把海水變成淡水?


人類的生存離不開水,地球上雖然有大量的水,可惜能為人類所利用的淡水卻少得可憐 。當人類為缺水感到困惑時,毫無疑問會將目光投向總量遠比淡水多得多的海水 。海水中含有3.5%的鹽類化合物,如何低成本地把這些化合物從水中除去,一直是化學家們孜孜以求的目標 。
目前,常用的海水淡化方法有以下幾種:
蒸餾法 。將海水加熱,使其中的水變成蒸汽,再讓蒸汽冷凝下來 。由于海水中所溶的鹽類不會隨著蒸汽出來,因此得到的水就是幾近純水的蒸餾水 。然而,無論是加熱還是冷凝,都需耗費能源 。每蒸發(fā)1 克水就需要2.3 千焦的能量 。所以這種方法救急可以,卻不是一個長久之計 。
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海水凍結法,即冷凍海水使之結冰,在液態(tài)淡水變成固態(tài)冰的同時鹽被分離出去 。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端,其中蒸餾法會消耗大量的能源并在儀器里產生大量的鍋垢,而所得到的淡水卻并不多;而冷凍法同樣要消耗許多能源,但得到的淡水味道卻不佳,難以使用 。
離子交換法 。溶解在水中的鹽分,都以陽離子和陰離子的形式存在 。如果有一種東西可以把這些離子移走,那么水也就得到純化了 。離子交換樹脂就具有這樣的能力 。離子交換樹脂是一種具有網狀結構的不溶于水的高分子材料 。它猶如一棵大樹,上面有很多樹枝,每個樹枝上都有一個口袋 。當海水通過的時候,陽離子會把陽離子交換樹脂“口袋”中的氫離子交換出來,陰離子會把陰離子交換樹脂“口袋”里的氫氧根離子交換出來,而氫離子和氫氧根離子相遇就變成了水 。不過,離子交換樹脂在使用了一段時間后會達到飽和狀態(tài),怎樣使離子交換樹脂可以持續(xù)使用呢?由于離子交換是可逆的,因此可以分別用酸和堿進行反交換來更新,這樣就能使離子交換樹脂可以反復使用了 。但離子交換法處理能力有限,并需要大量的酸和堿來使樹脂“再生”,如果大量用于海水淡化,成本太高,因此目前這種技術主要應用在水的進一步純化方面 。
反滲透法 。滲透是大自然中一個非常普遍的自然現象 。例如,植物就是靠根部的滲透來吸取水分的,滲透平衡對人的生命活動也極為重要 。滲透是依靠一種稱為半透膜的材料來實現的 。半透膜可以讓水自由通過,而水中的其他化學物質是通不過的 。如果半透膜的左邊是純水,右邊是溶液的話,從純水這邊通過半透膜的水就會比溶液右邊通過半透膜的水多得多 。這是因為,純水上方的飽和蒸汽壓(P0)比溶液上方的飽和蒸汽壓(P )大 。當純水和溶液上方均處于1.01?05帕(1 atm)的壓力下,驅動水分子運動的動力決定于飽和蒸汽壓 。于是純水這邊液面下降,溶液那邊液面上升,到一定的液位差就達到平衡,這就是滲透現象 。植物根部的表皮就是這樣一種半透膜 。如果在溶液上方加壓,使溶液上方的總壓大于純水上方的大氣壓,情況就會發(fā)生逆轉 。此時驅動水分子通過半透膜的動力就決定于兩邊的壓力差 。壓力差大,溶液中就會有更多的水通過半透膜流向純水 。
怎樣把海水變成淡水?


用反滲透法將海水制成淡水的方法又稱為“膜技術” 。它的關鍵在于半透膜 。這層膜要有一定的強度,因為首先處理過程是要加壓的;其次它必須具有百分之百的選擇性,只能讓水通過,而任何其他化學物質是不能通過的;最后它還應該有較大的通過量,以加快制備過程 。目前半透膜所存在的問題是成本高、壽命短 。處理的溶液濃度愈高,膜的壽命愈短 。如果這兩個問題能解決的話,膜技術將會成為海水淡化最有前途的一種方法 。

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