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第十五讲 第三章 海洋资源开发技术; 概念：海水化学资源是指海水中以各种化合物的形态存在的可以利用的物质。陆地 100多种元素，在海水已经发现90多种。 分类(含量)： 常量元素(100mg/L以上)； 微量元素(l-100mg/L)； 痕量元素(1mg/L)， 后两种也统称为微量元素。 特点： 含量浓度低、总储量很大。例如：金总储量却有600万吨，浓度4×10-6 mg /L 。 规模生产：食盐、溴和镁，其它元素的提取处于研究阶段。 ;第一问题 海水淡化技术; 海水淡化的方法： 总计20余种，主要有蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法、离子交换法、水合物法和溶剂萃取法等。其中前四种具有实际意义。 我国海水淡化的成本为5.0—5.5元/立方米，也有现在声称可以降低到3.0元/立方米的（）。;一、蒸馏法; 1.多级‘闪急’蒸馏法 闪急蒸馏法：先使海水在管中加热，然后引至一个低压设备中，海水急速汽化，盐留在液体中。 采用冷海水作为水蒸气的冷却剂，使海水温度升高预热节能，如果数个蒸发室都保持真空状态，引入的高温海水就会在瞬间急速蒸发。 根据同样的原理可以构成多级闪急蒸馏。每个隔室时的压力依次降低，蒸汽冷凝下来汇集在一起，就得到了淡水。最后变成浓咸水被排出室外。这种设备中每一个隔室叫做一级。 下图为单级和多级闪急蒸馏淡化示意图。 从20世纪50年代后期，这种工艺迅速发展。;海洋化学生海洋开发和环境保护物工程空间技术应用讲义;海洋化学生海洋开发和环境保护物工程空间技术应用讲义; “多级闪急蒸馏” 装置数量和造水能力均居首位。 优点： ①不在加热面上进行蒸发，结垢较轻； ②需要的温度较低，可充分利用低温热源，热利用率较高，淡水成本低； ③结构简单、运行可靠，操作和维修费用较少。 缺点： 设备大，消耗材料多，水循环量大，浓缩比小。 改进： 增加总的闪蒸幅度，减少不同阶段的；靠添加药剂尽可能地控制结垢速度。 ; 2.多效蒸发 简单过程：海水首先进入第一蒸发器(下部加热室上??蒸发室）。蒸发室上有冲击挡板，产生的蒸汽与沸腾海水在此分离。当海水进入蒸发室后，由蒸汽加热，海水受热产生的蒸汽称为二次蒸汽，二次蒸汽冷凝即得淡水。把二次蒸汽再引入下一个蒸发器作为加热蒸汽，浓海水依次进入下一个蒸发器继续蒸发。串联蒸发器的个数叫做‘效数’，最末一个‘效’与减压系统相连，以保证浓海水的沸点逐次减低，从而实现前一‘效’中的二次蒸汽对后一‘效’浓海水的加热作用。 各蒸发器的冷凝水为淡水。; 多效蒸发是最早的大型海水淡化方法。 缺点是“锅垢”严重和热效率不尽如人意； 多效循环要比多级闪蒸更经济些，如果能保持设备的高导热率，效果更好。 下图为三效蒸发流程;海洋化学生海洋开发和环境保护物工程空间技术应用讲义; 3.太阳能蒸馏 利用太阳辐射能量进行蒸馏。大部分地区的太阳辐射，平均每天50－760cal/cm2(1cal=4.184J) 。太阳辐射透过玻璃罩被海水吸收，盛海水的底盘可涂成黑色以增加辐射的吸收率。产生的蒸汽在透明度较高的玻璃上冷凝而得到淡水。 优点：节省能源、设备简单。 缺点：装置占地面积大、受地区及气候条件的影响，单位面积淡水产量较低(每平方米水池表面的日产淡水量不超过5L)。 改进：引入多效流程、储存太阳能等可以降低成本、提高产水量，经济效益就显著了。 ;太阳能蒸馏示意图 ;二、电渗析法 ; 使用离子交换膜的电渗析淡化示意图 ; 主要能耗：克服电流通过时所受阻力和电极反应两方面。电极反应不产生淡水，为了降低此能耗，采用多层阴膜与阳膜交替排列，惰性电极装在两端。如此，则只有一对电极反应，即可由多层淡化室中得到淡水，电极反应的电能消耗在总电能消耗中所占的比数也就大为降低了。 由于电渗析工艺：耗电量一般与水中的电解质含量成正比、对非电解质不起作用，可广泛用于分离和提纯工艺、电渗析法的应用范围逐渐扩大。 我国对于电渗析技术的研究起步较早，发展速度也快。数以千计的小型海水淡化装置正在海岛、船只上成为重要的供水源。;三、反渗透法;海洋化学生海洋开发和环境保护物工程空间技术应用讲义; 2.反渗透 在海水处加一个比海水的渗透压大的压力