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1、第三单元海水淡化第三单元海水淡化1什么是蒸馏？什么是蒸馏？ 提提示示利利用用液液体体的的沸沸点点不不同同将将两两种种或或多多种种互互溶溶液液体体分分离离的的方方法。法。2渗析的含义是什么？渗析的含义是什么？ 提提示示渗渗析析是是用用于于提提纯纯胶胶体体的的一一种种方方法法，利利用用胶胶粒粒不不能能通通过过半透膜而离子或小分子能透过半透膜而将胶体和离子分开。半透膜而离子或小分子能透过半透膜而将胶体和离子分开。1知道海水是一种重要的资源，海水淡化技术是解决淡水资源知道海水是一种重要的资源，海水淡化技术是解决淡水资源 紧缺问题的关键。紧缺问题的关键。2了解海水淡化的主要方法。了解海水淡化的主要方法。
2、3了解蒸馏法淡化海水的基本原理。了解蒸馏法淡化海水的基本原理。 1. 概概念念：海海水水是是一一种种不不容容忽忽视视的的潜潜在在水水源源，海海水水淡淡化化技技术术是是解解 决决 紧紧缺缺问问题题的的关关键键。海海水水淡淡化化又又称称 ，它它是是利利用用 、 、 方法将海水中溶解的盐脱除。方法将海水中溶解的盐脱除。2方法方法：海水淡化的方法有：海水淡化的方法有 、 、 、 等，其中等，其中 、 是主要方法。是主要方法。淡水资源淡水资源脱盐脱盐物理物理化学化学生物生物蒸馏法蒸馏法膜法膜法冷冻法冷冻法离子交换法离子交换法蒸馏法蒸馏法膜法膜法1.蒸馏法蒸馏法 (1)类型：类型： 与与 。 (2)实际应
3、用：蒸馏法淡化的水量约占世界海水总淡化量的。实际应用：蒸馏法淡化的水量约占世界海水总淡化量的。 实实际际应应用用中中，人人们们采采用用降降低低容容器器内内压压强强的的方方法法使使水水在在比比较较 的的温温度度下下沸沸腾腾，并并充充分分利利用用 ，使使该该法法得得以普及。以普及。蒸馏蒸馏减压蒸馏减压蒸馏70%热交换技术热交换技术低低2电渗析法电渗析法 基基本本原原理理：在在电电渗渗析析槽槽里里，阴阴、阳阳离离子子交交换换膜膜把把渗渗析析槽槽分分隔隔成成 个个区区域域(如如教教科科书书中中电电渗渗析析原原理理示示意意图图)，两两端端的的两两个个区区域域的的电电极极分分别别与与 的的两两极极相相连连
4、。装装满满海海水水后后，在在外外加加 的的作作用用下下，处处于于中中间间位位置置 里里的的 分分别别透透过过 迁迁移移到阳极区、阴极区，中间水槽里的水含盐量就到阳极区、阴极区，中间水槽里的水含盐量就 了。了。三三直流电源直流电源电场电场海水槽海水槽阴、阳离子阴、阳离子阴离子交换膜、阳离子交换膜阴离子交换膜、阳离子交换膜降低降低3反渗透法反渗透法 (1)渗渗透透压压：用用一一种种渗渗透透膜膜把把 的的两两种种水水溶溶液液隔隔开开，将将发发生生 现现象象。浓浓度度 的的溶溶液液中中的的水水分分会会通通过过半半透透膜膜渗渗透透到到浓浓度度 的的溶溶液液中中，使使原原来来 的的一一侧侧溶溶液液液液面面
5、升升高高，当当液液面面升升高高产产生生的的压压力力达达到到一一定定的的数数值值时时能能阻阻止止水的继续水的继续 ，这个压力称为，这个压力称为 。 (2)基基本本原原理理：如如果果在在 的的溶溶液液一一侧侧施施加加一一定定的的压压力力，可可以以迫迫使使水水从从 一一侧侧向向 一一侧侧渗渗透透，使使 浓度增大。浓度增大。含盐浓度不同含盐浓度不同渗透渗透较小较小较大较大浓度较大浓度较大渗透渗透渗透压渗透压含盐浓度较大含盐浓度较大浓溶液浓溶液稀溶液稀溶液浓溶液浓溶液4冷冻法冷冻法 基基本本原原理理：把把 喷喷入入 ，部部分分海海水水蒸蒸发发吸吸热热使使其其余余海海水水冷冷却却形形成成 。 中中的的杂杂
6、质质要要比比原原溶溶液液中中少少得得多多。将将得得到到的的冰冰晶晶用用适适量量的的淡淡水水 、 ，就就得得到淡水。到淡水。冷海水冷海水真空室真空室冰晶冰晶固体冰晶固体冰晶淋洗淋洗熔化熔化 电电渗渗析析法法将将海海水水淡淡化化的的原原理理是是什什么么？怎怎样样形形成成闭闭合合回回路路的？的？提提示示电电解解原原理理。外外电电路路靠靠电电子子定定向向移移动动，内内电电路路靠靠阴阴阳阳离离子子分别向两极透过阴阳离子交换膜定向移动形成电流。分别向两极透过阴阳离子交换膜定向移动形成电流。 要因地制宜地选择海水淡化的方案，需注意哪些问题？要因地制宜地选择海水淡化的方案，需注意哪些问题？提提示示该该地地区区
7、的的地地理理环环境境；该该地地区区所所需需淡淡水水量量的的多多少少；经济状况；经济状况；技术条件。技术条件。 反渗透法的特点是什么？关键是什么？反渗透法的特点是什么？关键是什么？提示提示寻找理想的渗透膜。寻找理想的渗透膜。提高海水的淡化效率。提高海水的淡化效率。【慎思慎思1】【慎思慎思2】【慎思慎思3】海海水水淡淡化化的的方方法法已已有有十十几几种种，主主要要的的有有蒸蒸馏馏法法、电电渗渗析析法法、离离子子交交换换法法等等。其其中中蒸蒸馏馏法法的的历历史史最最久久，技技术术和和工工艺艺也也比比较较完完善善，是目前海水淡化的主要方法。是目前海水淡化的主要方法。(1)蒸蒸馏馏法法：蒸蒸馏馏法法虽虽
8、然然是是一一种种古古老老的的方方法法，但但由由于于技技术术不不断断地地改改进进与与发发展展，该该法法至至今今仍仍占占统统治治地地位位。蒸蒸馏馏淡淡化化过过程程的的实实质质就就是是水水蒸蒸气气的的形形成成过过程程，其其原原理理如如同同海海水水受受热热蒸蒸发发形形成成云云，云云在在一一定定条条件件下下遇遇冷冷形形成成雨雨，而而雨雨是是不不带带咸咸味味的的。根根据据所所用用能能源源、设设备备、流流程程不不同同主主要要可可分分设设备备蒸蒸馏馏法法、蒸蒸气气压压缩缩蒸蒸馏馏法法、多多级级闪急蒸馏法等。闪急蒸馏法等。(2)冷冷冻冻法法：冷冷冻冻法法，即即冷冷冻冻海海水水使使之之结结冰冰，在在液液态态淡淡水
9、水变变成成固固态态冰冰的的同同时时盐盐被被分分离离出出去去。冷冷冻冻法法与与蒸蒸馏馏法法都都有有难难以以克克服服的的弊弊端端，其其中中蒸蒸馏馏法法会会消消耗耗大大量量的的能能源源并并在在仪仪器器里里产产生生大大量量的的锅锅垢垢，而而所所得得到到的的淡淡水水却却并并不不多多；而而冷冷冻冻法法同同样样要要消消耗耗许许多多能能源源，但但得到的淡水味道却不佳，难以使用。得到的淡水味道却不佳，难以使用。(3)反反渗渗透透法法：通通常常又又称称超超过过滤滤法法，是是1953年年才才开开始始采采用用的的一一种种膜膜分分离离淡淡化化法法。该该法法是是利利用用只只允允许许溶溶剂剂透透过过、不不允允许许溶溶质质透
10、透过过的的半半透透膜膜，将将海海水水与与淡淡水水分分隔隔开开的的。在在通通常常情情况况下下，淡淡水水通通过过半半透透膜膜扩扩散散到到海海水水一一侧侧，从从而而使使海海水水一一侧侧的的液液面面逐逐渐渐升升高高，直直至至一一定定的的高高度度才才停停止止，这这个个过过程程为为渗渗透透。此此时时，海海水水一一侧侧高高出出的水柱静压称为渗透压。的水柱静压称为渗透压。如如果果对对海海水水一一侧侧施施加加一一大大于于海海水水渗渗透透压压的的外外压压，那那么么海海水水中中的的纯纯水水将将反反渗渗透透到到淡淡水水中中。反反渗渗透透法法的的最最大大优优点点是是节节能能。反反渗渗透透海海水水淡淡化化技技术术发发展展
11、很很快快，工工程程造造价价和和运运行行成成本本持持续续降降低低，主主要要发发展展趋趋势势为为降降低低反反渗渗透透膜膜的的操操作作压压力力，提提高高反反渗渗透透系系统统回回收收率率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。(4)太太阳阳能能法法：人人类类早早期期利利用用太太阳阳能能进进行行海海水水淡淡化化，主主要要是是利利用用太太阳阳能能进进行行蒸蒸馏馏，所所以以早早期期的的太太阳阳能能海海水水淡淡化化装装置置一一般般都都称称为为太太阳阳能能蒸蒸馏馏器器。由由于于它它结结构构简简单单、取取材材方方便便，至至今今仍仍被被广广泛泛采采用用。与与传传统统动动
12、力力源源和和热热源源相相比比，太太阳阳能能具具有有安安全全、环环保保等等优优点点，将将太太阳阳能能采采集集与与脱脱盐盐工工艺艺两两个个系系统统结结合合是是一一种种可可持持续续发发展展的的海海水水淡淡化化技技术术。太太阳阳能能海海水水淡淡化化技技术术由由于于不不消消耗耗常常规规能能源源、无无污污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们的重视。染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们的重视。 将将海海水水淡淡化化后后作作生生活活用用水水，以以解解决决淡淡水水资资源源匮匮乏乏的的问问题题，下列淡化海水的方法，在原理上完全不可行的是下列淡化海水的方法，在原理上完全不可行的是()。A加明矾使海水中的盐分沉淀
13、而淡化加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化B利用太阳能使海水蒸馏淡化利用太阳能使海水蒸馏淡化C将海水缓慢降温凝固以获取淡化的饮用水将海水缓慢降温凝固以获取淡化的饮用水D将海水通过离子交换树脂除去所含离子将海水通过离子交换树脂除去所含离子【例例1】解解析析A项项中中明明矾矾是是KAl(SO4)212H2O，加加入入到到海海水水中中能能除除去去OH或或Ba2等等，但但对对Na、Cl、Mg2、Ca2等等无无影影响响，起起不不到到淡淡化化海海水水的的作作用用，另另外外，加加入入明明矾矾，对对水水的的质质量量要要求求较较高高的的生生活活用用水水，会会有有对对人人不不利利的的因因素素，不不可可行行；B项项中中是
14、是海海水水淡淡化化常常用用的的一一种种方方法法；C项项中中由由于于降降温温，物物质质的的溶溶解解性性降降低低，而而使使水水得得到淡化；到淡化；D项中此法普通水都可以纯净化，海水当然可以淡化。项中此法普通水都可以纯净化，海水当然可以淡化。答案答案A海海水水淡淡化化的的方方法法有有蒸蒸馏馏法法、电电渗渗析析法法、反反渗渗透透法法、冷冷冻冻法法、太太阳能法。阳能法。 水水资资源源非非常常重重要要，联联合合国国确确定定2003年年为为国国际际淡淡水水年年。下列关于水的说法中错误的是下列关于水的说法中错误的是()。A蒸馏法是海水淡化的方法之一蒸馏法是海水淡化的方法之一B淡水的密度小于海水的密度淡水的密度
15、小于海水的密度C融化的雪水中矿物质的含量比深井水中的少融化的雪水中矿物质的含量比深井水中的少D在在0 以上，温度越高，水的密度越小以上，温度越高，水的密度越小解解析析水水在在4 时时，1 gcm3，小小于于4 时时热热缩缩冷冷胀胀，高高于于4 时，热胀冷缩。时，热胀冷缩。答案答案D【体验体验1】海水淡化的目的是去除海水中超标的盐，降低盐的浓度。海水淡化的目的是去除海水中超标的盐，降低盐的浓度。最最简简单单的的方方法法是是利利用用太太阳阳能能蒸蒸发发水水分分，收收集集蒸蒸馏馏水水。其其次次可可以以采采用用减减压压蒸蒸馏馏的的方方法法，降降低低水水的的沸沸点点，使使水水在在较较低低的的温温度度下下
16、蒸蒸发，收集蒸馏水。发，收集蒸馏水。现现在在大大规规模模淡淡化化海海水水则则采采用用电电渗渗析析法法。如如下下图图所所示示：海海水水进进入入电电渗渗析析装装置置后后，在在电电场场作作用用下下，钠钠离离子子和和氯氯离离子子都都要要做做定定向向移移动动：钠钠离离子子向向阴阴极极移移动动，氯氯离离子子向向阳阳极极移移动动，但但阳阳离离子子交交换换膜膜只只能能让让钠钠离离子子通通过过，阴阴离离子子交交换换膜膜只只能能让让氯氯离离子子通通过过，所所以以，在在电电渗渗析析装装置置中中就就出出现现了了“一一格格海海水水被被浓浓缩缩，另另一一格格海海水水被被淡淡化化”的的情情况况，我我们们只只需需要要将将淡淡
17、水水引引出出即即得得淡淡化化水水，而而浓浓缩缩后后的的卤水则可以作为海水加工的原料得到进一步的利用。卤水则可以作为海水加工的原料得到进一步的利用。海海水水在在电电渗渗析析器器中中部部分分变变成成淡淡水水的的原原理理，示示意意图图如如图图所所示示电电渗渗析析器器中中由由许许多多对对阳阳、阴阴膜膜围围成成的的许许多多“隔隔室室”的的宽宽度度都都很很窄窄。脱盐时，各隔室相间流动着脱盐时，各隔室相间流动着“淡水淡水”和和“浓水浓水”；在流；在流动着动着“极水极水”的以石墨为电的以石墨为电极材料的两极发生电解反应极材料的两极发生电解反应。根据需要，可将几台电渗。根据需要，可将几台电渗析器串联使用。图中标
18、写的析器串联使用。图中标写的离子符号，提供思考其在电离子符号，提供思考其在电场中的迁移方向。场中的迁移方向。回答下列问题：回答下列问题：(1)分分别别写写出出海海水水在在电电渗渗析析器器中中脱脱盐盐时时所所得得主主要要阳阳极极产产物物和和主主要要阴阴极极产产物物的的化化学学式式。用用石石棉棉布布为为隔隔膜膜的的一一般般惰惰性性阳阳极极电电解解槽槽来来电解海水，能用来生产电解海水，能用来生产H2吗？为什么？吗？为什么？(2)致致力力于于发发展展电电渗渗析析法法、反反渗渗透透法法等等海海水水淡淡化化新新技技术术的的直直接接社社会效益是什么？会效益是什么？(3)已已成成功功地地联联合合应应用用海海水
19、水淡淡化化新新技技术术和和一一般般的的离离子子交交换换树树脂脂净净水水法法，由由海海水水制制得得纯纯水水。又又知知海海洋洋水水能能源源(海海洋洋水水能能发发电电)有有其其巨巨大大的的开开发发前前景景。你你认认为为应应怎怎样样综综合合开开发发海海洋洋能能源源，促促成成人人类类进进入氢能时代？入氢能时代？解解析析(1)阳阳极极：2Cl2e=Cl2；阴阴极极：2H2e=H2。因因为为氯氯气气可可以以和和烧烧碱碱反反应应，所所以以不不能能用用于于制制氯氯气气，但但制制氢氢气气没有什么问题。没有什么问题。(2)从从以以上上原原理理看看，至至少少可可以以得得到到电电解解产产物物氯氯气气、氢氢气气和和高高浓
20、浓度度的烧碱，同时得到淡水及可用于进一步利用的浓缩海水。的烧碱，同时得到淡水及可用于进一步利用的浓缩海水。答答案案(1)Cl2、H2；可可以以；因因为为阴阴极极发发生生的的反反应应可可以以得得到到H2。(2)制氯气、氢气和高浓度的烧碱，同时得到淡水及高浓度卤水。制氯气、氢气和高浓度的烧碱，同时得到淡水及高浓度卤水。(3)思思路路提提示示：太太阳阳能能发发电电，电电渗渗析析电电解解得得氯氯碱碱类类产产品品及及淡淡水水，卤水的进一步开发利用。卤水的进一步开发利用。海海水水的的淡淡化化的的方方向向是是：能能耗耗低低效效率率高高选选择择优优质质的的阴阴(阳阳)离子交换膜。离子交换膜。 海海水水约约占占
21、地地球球现现有有总总水水量量的的97.5%，海海水水淡淡化化问问题题成成为为科科学学家家的的主主要要研研究究方方向向。下下列列淡淡化化海海水水的的方方法法不不可可行行的的是是 ()。A加化学试剂，使海水中的盐分沉淀加化学试剂，使海水中的盐分沉淀B利用太阳能，将海水蒸馏而去掉盐分利用太阳能，将海水蒸馏而去掉盐分C将海水通过离子交换树脂而除去盐分将海水通过离子交换树脂而除去盐分D利用半透膜，采用反渗透法而除掉盐分利用半透膜，采用反渗透法而除掉盐分解解析析海海水水中中Na等等离离子子不不能能通通过过加加化化学学试试剂剂而而沉沉淀淀，A项项错错误误；B项项为为蒸蒸馏馏法法淡淡化化海海水水，C项项为为电电渗渗析析法法淡淡化化海海水水，D项为反渗透法淡化海水。项为反渗透法淡化海水。答案答案A【体验体验2】
