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海冰淡化方法研究

马佳  
【摘要】: 淡水资源的紧缺已经成为环渤海地区可持续发展的主要制约因素。该地区附近最大的水资源是大面积不可直接利用的海水。每年冬季气温剧降出现大面积的海冰,根据海冰形成机理,海冰含盐量远远低于海水含盐量,对海冰进行进一步简单处理便可以用于工农业生产及生活饮用。 本研究课题是国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目。利用海冰资源,开发海冰淡化技术是我国科技人员的首创,是具有中国特色的海水间接利用方式,符合我国国情,其成果有原始创新性。 在海冰形成过程中,最初形成的冰晶、冰针和冰片会发生合并,合并过程中包裹海水形成了“盐胞”,故海冰具有一定的含盐量。本论文通过微融法和集成膜技术分别对固态海冰和海冰融水开展了淡化研究。 微融法海冰淡化方法是通过保持实验温度高于海冰冰点,随着海冰吸收外界热量,冰内的高盐度盐胞融解,形成盐水通道,卤水沿此通道流出,从而达到淡化的目的。本文研究了渤海沿岸海冰在一定温度下,含盐量、融出水质量及其含盐量随时间的变化趋势;海冰温度在微融过程中的变化规律;时间、温度和海冰放置角度对海冰脱盐率的影响;海冰在微融过程中盐分向下的迁移规律。实验结果表明:对于一定体积(约为100mm×100mm×100mm)的海冰在温度为2.0℃,海冰放置角度为180°,时间为20h条件下,海冰最高脱盐率为81.38%。根据海冰融水水质,确定了以超滤—反渗透为主的海冰融水集成膜处理流程。考察了超滤膜对融水中悬浮物、微生物和胶体的截留效果,探索了超滤膜的工作周期和清洗方式。试验结果表明,超滤膜作为预处理装置对融水中悬浮物、微生物和胶体的有较好的截留效果。采用工作30分钟,反冲洗1分钟,正冲洗1分钟的清洗方式能够较长时间维持膜良好的截留和透水性能。长时间工作后,用NaClO溶液和NaHSO3溶液对膜进行化学清洗,可以恢复超滤膜的工作性能。对海冰融水进行了反渗透淡化试验。实验表明,反渗透对海冰融水的脱盐率在90%以上,最大可达97.86%。在操作压力为2.25MPa时,回收率为64.8%,反渗透系统出水水质TDS值为216.7mg/L。 通过实验表明,以天然海冰为原料进行固态和液态淡化,均可以达到良好的淡化效果。


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