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第三單元海水淡化 1 什么是蒸餾 提示利用液體的沸點不同將兩種或多種互溶液體分離的方法 2 滲析的含義是什么 提示滲析是用于提純膠體的一種方法 利用膠粒不能通過半透膜而離子或小分子能透過半透膜而將膠體和離子分開 1 知道海水是一種重要的資源 海水淡化技術是解決淡水資源緊缺問題的關鍵 2 了解海水淡化的主要方法 3 了解蒸餾法淡化海水的基本原理 1 概念 海水是一種不容忽視的潛在水源 海水淡化技術是解決緊缺問題的關鍵 海水淡化又稱 它是利用 方法將海水中溶解的鹽脫除 2 方法 海水淡化的方法有 等 其中 是主要方法 淡水資源 脫鹽 物理 化學 生物 蒸餾法 膜法 冷凍法 離子交換法 蒸餾法 膜法 1 蒸餾法 1 類型 與 2 實際應用 蒸餾法淡化的水量約占世界海水總淡化量的 實際應用中 人們采用降低容器內壓強的方法使水在比較的溫度下沸騰 并充分利用 使該法得以普及 蒸餾 減壓蒸餾 70 熱交換技術 低 2 電滲析法基本原理 在電滲析槽里 陰 陽離子交換膜把滲析槽分隔成個區(qū)域 如教科書中電滲析原理示意圖 兩端的兩個區(qū)域的電極分別與的兩極相連 裝滿海水后 在外加的作用下 處于中間位置里的分別透過遷移到陽極區(qū) 陰極區(qū) 中間水槽里的水含鹽量就了 三 直流電源 電場 海水槽 陰 陽離子 陰離子交換膜 陽離子交換膜 降低 3 反滲透法 1 滲透壓 用一種滲透膜把的兩種水溶液隔開 將發(fā)生現(xiàn)象 濃度的溶液中的水分會通過半透膜滲透到濃度的溶液中 使原來的一側溶液液面升高 當液面升高產生的壓力達到一定的數(shù)值時能阻止水的繼續(xù) 這個壓力稱為 2 基本原理 如果在的溶液一側施加一定的壓力 可以迫使水從一側向一側滲透 使?jié)舛仍龃?含鹽濃度不同 滲透 較小 較大 濃度較大 滲透 滲透壓 含鹽濃度較大 濃溶液 稀溶液 濃溶液 4 冷凍法基本原理 把噴入 部分海水蒸發(fā)吸熱使其余海水冷卻形成 中的雜質要比原溶液中少得多 將得到的冰晶用適量的淡水 就得到淡水 冷海水 真空室 冰晶 固體冰晶 淋洗 熔化 電滲析法將海水淡化的原理是什么 怎樣形成閉合回路的 提示電解原理 外電路靠電子定向移動 內電路靠陰陽離子分別向兩極透過陰陽離子交換膜定向移動形成電流 要因地制宜地選擇海水淡化的方案 需注意哪些問題 提示 該地區(qū)的地理環(huán)境 該地區(qū)所需淡水量的多少 經(jīng)濟狀況 技術條件 反滲透法的特點是什么 關鍵是什么 提示 尋找理想的滲透膜 提高海水的淡化效率 慎思1 慎思2 慎思3 海水淡化的方法已有十幾種 主要的有蒸餾法 電滲析法 離子交換法等 其中蒸餾法的歷史最久 技術和工藝也比較完善 是目前海水淡化的主要方法 1 蒸餾法 蒸餾法雖然是一種古老的方法 但由于技術不斷地改進與發(fā)展 該法至今仍占統(tǒng)治地位 蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程 其原理如同海水受熱蒸發(fā)形成云 云在一定條件下遇冷形成雨 而雨是不帶咸味的 根據(jù)所用能源 設備 流程不同主要可分設備蒸餾法 蒸氣壓縮蒸餾法 多級閃急蒸餾法等 2 冷凍法 冷凍法 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 3 反滲透法 通常又稱超過濾法 是1953年才開始采用的一種膜分離淡化法 該法是利用只允許溶劑透過 不允許溶質透過的半透膜 將海水與淡水分隔開的 在通常情況下 淡水通過半透膜擴散到海水一側 從而使海水一側的液面逐漸升高 直至一定的高度才停止 這個過程為滲透 此時 海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓 如果對海水一側施加一大于海水滲透壓的外壓 那么海水中的純水將反滲透到淡水中 反滲透法的最大優(yōu)點是節(jié)能 反滲透海水淡化技術發(fā)展很快 工程造價和運行成本持續(xù)降低 主要發(fā)展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力 提高反滲透系統(tǒng)回收率 廉價高效預處理技術 增強系統(tǒng)抗污染能力等 4 太陽能法 人類早期利用太陽能進行海水淡化 主要是利用太陽能進行蒸餾 所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器 由于它結構簡單 取材方便 至今仍被廣泛采用 與傳統(tǒng)動力源和熱源相比 太陽能具有安全 環(huán)保等優(yōu)點 將太陽能采集與脫鹽工藝兩個系統(tǒng)結合是一種可持續(xù)發(fā)展的海水淡化技術 太陽能海水淡化技術由于不消耗常規(guī)能源 無污染 所得淡水純度高等優(yōu)點而逐漸受到人們的重視 將海水淡化后作生活用水 以解決淡水資源匱乏的問題 下列淡化海水的方法 在原理上完全不可行的是 A 加明礬使海水中的鹽分沉淀而淡化B 利用太陽能使海水蒸餾淡化C 將海水緩慢降溫凝固以獲取淡化的飲用水D 將海水通過離子交換樹脂除去所含離子 例1 解析A項中明礬是KAl SO4 2 12H2O 加入到海水中能除去OH 或Ba2 等 但對Na Cl Mg2 Ca2 等無影響 起不到淡化海水的作用 另外 加入明礬 對水的質量要求較高的生活用水 會有對人不利的因素 不可行 B項中是海水淡化常用的一種方法 C項中由于降溫 物質的溶解性降低 而使水得到淡化 D項中此法普通水都可以純凈化 海水當然可以淡化 答案A 海水淡化的方法有蒸餾法 電滲析法 反滲透法 冷凍法 太陽能法 水資源非常重要 聯(lián)合國確定2003年為國際淡水年 下列關于水的說法中錯誤的是 A 蒸餾法是海水淡化的方法之一B 淡水的密度小于海水的密度C 融化的雪水中礦物質的含量比深井水中的少D 在0 以上 溫度越高 水的密度越小解析水在4 時 1g cm 3 小于4 時熱縮冷脹 高于4 時 熱脹冷縮 答案D 體驗1 海水淡化的目的是去除海水中超標的鹽 降低鹽的濃度 最簡單的方法是利用太陽能蒸發(fā)水分 收集蒸餾水 其次可以采用減壓蒸餾的方法 降低水的沸點 使水在較低的溫度下蒸發(fā) 收集蒸餾水 現(xiàn)在大規(guī)模淡化海水則采用電滲析法 如下圖所示 海水進入電滲析裝置后 在電場作用下 鈉離子和氯離子都要做定向移動 鈉離子向陰極移動 氯離子向陽極移動 但陽離子交換膜只能讓鈉離子通過 陰離子交換膜只能讓氯離子通過 所以 在電滲析裝置中就出現(xiàn)了 一格海水被濃縮 另一格海水被淡化 的情況 我們只需要將淡水引出即得淡化水 而濃縮后的鹵水則可以作為海水加工的原料得到進一步的利用 海水在電滲析器中部分變成淡水的原理 示意圖如圖所示電滲析器中由許多對陽 陰膜圍成的許多 隔室 的寬度都很窄 脫鹽時 各隔室相間流動著 淡水 和 濃水 在流動著 極水 的以石墨為電極材料的兩極發(fā)生電解反應 根據(jù)需要 可將幾臺電滲析器串聯(lián)使用 圖中標寫的離子符號 提供思考其在電場中的遷移方向 回答下列問題 1 分別寫出海水在電滲析器中脫鹽時所得主要陽極產物和主要陰極產物的化學式 用石棉布為隔膜的一般惰性陽極電解槽來電解海水 能用來生產H2嗎 為什么 2 致力于發(fā)展電滲析法 反滲透法等海水淡化新技術的直接社會效益是什么 3 已成功地聯(lián)合應用海水淡化新技術和一般的離子交換樹脂凈水法 由海水制得純水 又知海洋水能源 海洋水能發(fā)電 有其巨大的開發(fā)前景 你認為應怎樣綜合開發(fā)海洋能源 促成人類進入氫能時代 解析 1 陽極 2Cl 2e Cl2 陰極 2H 2e H2 因為氯氣可以和燒堿反應 所以不能用于制氯氣 但制氫氣沒有什么問題 2 從以上原理看 至少可以得到電解產物氯氣 氫氣和高濃度的燒堿 同時得到淡水及可用于進一步利用的濃縮海水 答案 1 Cl2 H2 可以 因為陰極發(fā)生的反應可以得到H2 2 制氯氣 氫氣和高濃度的燒堿 同時得到淡水及高濃度鹵水 3 思路提示 太陽能發(fā)電 電滲析電解得氯堿類產品及淡水 鹵水的進一步開發(fā)利用 海水的淡化的方向是 能耗低 效率高 選擇優(yōu)質的陰 陽 離子交換膜 海水約占地球現(xiàn)有總水量的97 5 海水淡化問題成為科學家的主要研究方向 下列淡化海水的方法不可行的是 A 加化學試劑 使海水中的鹽分沉淀B 利用太陽能 將海水蒸餾而去掉鹽分C 將海水通過離子交換樹脂而除去鹽分D 利用半透膜 采用反滲透法而除掉鹽分解析海水中Na 等離子不能通過加化學試劑而沉淀 A項錯誤 B項為蒸餾法淡化海水 C項為電滲析法淡化海水 D項為反滲透法淡化海水 答案A 體驗2