“熱―離子脫鹽”海水淡化新工藝已獲加拿大政府資助
2014-05-10 18:24:10
admin
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據(jù)新民網(wǎng)2010年6月21日訊 地球并不缺水，缺的只是淡水。地球上只有約3%的水資源是淡水，其中還有三分之二是以冰川的形式存在。剩下三分之一的淡水在地球上的分布還很不平均，在美國(guó)西南部、亞洲和非洲缺乏淡水的地區(qū)比比皆是。
但地球海水資源非常豐富，海水淡化一直是各方爭(zhēng)相研發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)，特別是降低海水淡化工藝的能耗，更是各方研發(fā)的目標(biāo)。在此方面，創(chuàng)建于2008年的加拿大溫哥華“鹽工場(chǎng)”技術(shù)公司新開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)工藝“熱―離子脫鹽”具有突破性意義。
淡了海水耗了能
目前，世界上采用的海水淡化工藝大多使用蒸餾脫鹽法，該工藝耗能高，需要大量的能源快速蒸發(fā)海水，然后凝固獲得淡水。較新的海水淡化技術(shù)則使用反轉(zhuǎn)滲透工藝。具體是將海水高壓壓向一種膜，該膜可過(guò)濾掉海水中的鹽和其它礦物質(zhì)。該方法比蒸餾法節(jié)省能源，但要產(chǎn)生高壓仍然需要消耗大量的能源。
沙特阿拉伯擁有一座世界*大的海水淡化工廠，每日可生產(chǎn)88萬(wàn)立方米的淡水，該廠專門(mén)由一個(gè)大型燃料油發(fā)電廠向其供電。而該海水淡化工廠只是沙特?fù)碛械臄?shù)座大型海水淡化廠之一。世界銀行估計(jì)，中東地區(qū)在今后10年到15年，還需要增加五六百億立方米的淡水供應(yīng)。如果仍然采用目前的技術(shù)，到那時(shí)海水淡化每天將消耗掉一百萬(wàn)桶原油。
給鹽搭個(gè)出走的“橋”
加拿大“鹽工場(chǎng)”公司創(chuàng)始人本·斯帕若向《多倫多星報(bào)》介紹，新工藝可以將海水淡化的能耗降低一半，*多可以降低80%。該公司目前采用“熱―離子脫鹽”工藝的一個(gè)小型示范裝置每天可以淡化一立方米海水。
據(jù)介紹，該工藝的工作原理是，將海水注入到開(kāi)放的淺水池中，通過(guò)太陽(yáng)光自然能量蒸發(fā)掉部分水分，將含鹽量為3.5%的海水濃縮至18%。附近工廠的廢熱也可以用來(lái)蒸發(fā)水分，它既可作為太陽(yáng)光的補(bǔ)充，也可以作為其替代。
該工藝需要修建A、B、C、D四座水池，將A水池中注入濃度為18%的蒸發(fā)過(guò)的海水，其它三座水池內(nèi)注入濃度為3.5%的普通海水。由于鹽主要是氯化鈉，在海水中表現(xiàn)出是帶正電的鈉離子和帶負(fù)電的氯離子。
“熱―離子脫鹽”工藝的技術(shù)核心是該公司開(kāi)發(fā)出的一種單向離子過(guò)濾器，稱為“離子橋”。該“離子橋”的特點(diǎn)是允許帶正電離子通過(guò)，而截留住帶負(fù)電的離子，反之亦然。例如，在A池和B池之間的離子橋，只允許帶正電的鈉離子通過(guò)；而A池和C池之間的離子橋只允許帶負(fù)電的氯離子通過(guò)。
A池里經(jīng)過(guò)濃縮的海水的鹽濃度遠(yuǎn)高于B池和C池海水的鹽濃度，因此，A池中的鈉離子和氯離子自然就會(huì)向B池和C池涌去。但由于有離子橋的存在，只有鈉離子可以加入B池，氯離子可以加入C池。結(jié)果是，B池和C池都會(huì)失去電離子平衡，B池里鈉離子過(guò)剩，而C池里氯離子過(guò)剩。
注入了普通海水的D池與B池通過(guò)離子橋相連，B池中由于鈉離子過(guò)剩急于找回新的平衡，B池將會(huì)吸盡D池中的氯離子；同理，C池也將吸盡D池中的鈉離子。結(jié)果是D池中的鈉離子和氯離子都被去除掉。同樣的方式還可以將海水中的其它礦物質(zhì)離子鈣、鎂、硫、溴等去除。
小成本一樣大貢獻(xiàn)
已經(jīng)向該項(xiàng)目投資的加拿大可持續(xù)發(fā)展技術(shù)投資局負(fù)責(zé)人里克·維塔克認(rèn)為，該工藝方法的可貴之處在于整個(gè)離子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不需要消耗外部能量。只是獲得A池中所需的18%鹽濃度的海水時(shí)需要能量，而且還不需要什么成本。之外，還需要使用少量的電用于水循環(huán)低壓泵。
維塔克表示，當(dāng)然，該工藝目前還面臨不少問(wèn)題，首先，該公司還需要展示該工藝可以年處理百萬(wàn)億立方米量級(jí)的海水的能力，這將需要每天蒸發(fā)大量的水。公司總裁喬?！ぷ笫┩扑?，日處理5萬(wàn)立方米淡水的商業(yè)化工廠需要修建一座直徑80米的蒸發(fā)塔。但他認(rèn)為對(duì)于現(xiàn)有的建筑技術(shù)來(lái)說(shuō)，這并不成問(wèn)題。