高中化學(xué) 專題一 多樣化的水處理技術(shù) 1.3 海水淡化課件 蘇教版選修2

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1、第三單元海水淡化1什么是蒸餾？什么是蒸餾？ 提示提示利用液體的沸點(diǎn)不同將兩種或多種互溶液體分離的方利用液體的沸點(diǎn)不同將兩種或多種互溶液體分離的方法。法。2滲析的含義是什么？滲析的含義是什么？ 提示提示滲析是用于提純膠體的一種方法，利用膠粒不能通過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。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(shù)是解決淡水資源 緊缺問題的關(guān)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(shù)是解 決 緊缺問題

2、的關(guān)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。淡水資源淡水資源脫鹽脫鹽物理物理化學(xué)化學(xué)生物生物蒸餾法蒸餾法膜法膜法冷凍法冷凍法離子交換法離子交換法蒸餾法蒸餾法膜法膜法1.蒸餾法 (1)類型： 與 。 (2)實(shí)際應(yīng)用：蒸餾法淡化的水量約占世界海水總淡化量的。 實(shí)際應(yīng)用中，人們采用降低容器內(nèi)壓強(qiáng)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。蒸餾蒸餾減壓蒸餾減壓蒸餾70%熱交換技術(shù)熱交換技術(shù)低低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(gè)區(qū)域(如教科書中電滲析原理示意圖)，

3、兩端的兩個(gè)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。三三直流電源直流電源電場(chǎng)電場(chǎng)海水槽海水槽陰、陽離子陰、陽離子陰離子交換膜、陽離子交換膜陰離子交換膜、陽離子交換膜降低降低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(huì)通過半透膜滲透到濃度 的溶液中，使原來 的一側(cè)溶液液面升高，當(dāng)液面升高產(chǎn)生的壓力達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)能阻止水的繼續(xù) ，這個(gè)壓力稱為 。 (2)基本原理：如果在 的溶液一側(cè)施加一定的壓力，可以迫使水從 一側(cè)向 一側(cè)滲透，使 濃度增大。含鹽濃

4、度不同含鹽濃度不同滲透滲透較小較小較大較大濃度較大濃度較大滲透滲透滲透壓滲透壓含鹽濃度較大含鹽濃度較大濃溶液濃溶液稀溶液稀溶液濃溶液濃溶液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(zhì)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。冷海水冷海水真空室真空室冰晶冰晶固體冰晶固體冰晶淋洗淋洗熔化熔化 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(dòng)，內(nèi)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(dòng)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(jì)狀

5、況；技術(shù)條件。 反滲透法的特點(diǎn)是什么？關(guān)鍵是什么？提示尋找理想的滲透膜。提高海水的淡化效率。【慎思慎思1】【慎思慎思2】【慎思慎思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(shù)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(shù)不斷地改進(jìn)與發(fā)展，該法至今仍占統(tǒng)治地位。蒸餾淡化過程的實(shí)質(zhì)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(shè)備、流程不同主要可分設(shè)備蒸餾法、蒸氣壓縮蒸餾法、多級(jí)閃急蒸餾法等。(2)冷凍法：冷凍法，即冷凍海水使之結(jié)冰，

6、在液態(tài)淡水變成固態(tài)冰的同時(shí)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(huì)消耗大量的能源并在儀器里產(chǎn)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(zhì)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(kuò)散到海水一側(cè)，從而使海水一側(cè)的液面逐漸升高，直至一定的高度才停止，這個(gè)過程為滲透。此時(shí)，海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對(duì)海水一側(cè)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

7、大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能。反滲透海水淡化技術(shù)發(fā)展很快，工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，主要發(fā)展趨勢(shì)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(jià)高效預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗污染能力等。(4)太陽能法：人類早期利用太陽能進(jìn)行海水淡化，主要是利用太陽能進(jìn)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(jié)構(gòu)簡單、取材方便，至今仍被廣泛采用。與傳統(tǒng)動(dòng)力源和熱源相比，太陽能具有安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，將太陽能采集與脫鹽工藝兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合是一種可持續(xù)發(fā)展的海水淡化技術(shù)。太陽能海水淡化技術(shù)由于不消耗常規(guī)能源、無污染、所得淡水純度高等優(yōu)點(diǎn)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，

8、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【例例1】解析A項(xiàng)中明礬是KAl(SO4)212H2O，加入到海水中能除去OH或Ba2等，但對(duì)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(duì)水的質(zhì)量要求較高的生活用水，會(huì)有對(duì)人不利的因素，不可行；B項(xiàng)中是海水淡化常用的一種方法；C項(xiàng)中由于降溫，物質(zhì)的溶解性降低，而使水得到淡化；D項(xiàng)中此法普通水都可以純凈化，海水當(dāng)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

9、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(guān)于水的說法中錯(cuò)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(zhì)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(shí)，1 gcm3，小于4 時(shí)熱縮冷脹，高于4 時(shí)，熱脹冷縮。答案D【體驗(yàn)體驗(yàn)1】海水淡化的目的是去除海水中超標(biāo)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(diǎn)，使水在較低的溫度下蒸發(fā)，收集蒸餾水?，F(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(jìn)入電滲析裝置后，在電場(chǎng)作用下，鈉離子和氯離子都要做定向移動(dòng)：鈉離

10、子向陰極移動(dòng)，氯離子向陽極移動(dòng)，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(jìn)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(duì)陽、陰膜圍成的許多“隔室”的寬度都很窄。脫鹽時(shí)，各隔室相間流動(dòng)著“淡水”和“濃水”；在流動(dòng)著“極水”的以石墨為電極材料的兩極發(fā)生電解反應(yīng)。根據(jù)需要，可將幾臺(tái)電滲析器串聯(lián)使用。圖中標(biāo)寫的離子符號(hào)，提供思考其在電場(chǎng)中的遷移方向?；卮鹣铝袉栴}：(1)分別寫出海水在電滲析器中脫鹽時(shí)所得

11、主要陽極產(chǎn)物和主要陰極產(chǎn)物的化學(xué)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(chǎn)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(shù)的直接社會(huì)效益是什么？(3)已成功地聯(lián)合應(yīng)用海水淡化新技術(shù)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(rèn)為應(yīng)怎樣綜合開發(fā)海洋能源，促成人類進(jìn)入氫能時(shí)代？解析(1)陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：2H2e=H2。因?yàn)槁葰饪梢院蜔龎A反應(yīng)，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(chǎn)物氯氣、氫氣和高濃度的燒堿，同時(shí)得到淡水及可用于進(jìn)一步利用的濃縮海水。答案(

12、1)Cl2、H2；可以；因?yàn)殛帢O發(fā)生的反應(yīng)可以得到H2。(2)制氯氣、氫氣和高濃度的燒堿，同時(shí)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(chǎn)品及淡水，鹵水的進(jìn)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(zhì)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(xué)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(xué)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(xué)試劑而沉淀，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)為蒸餾法淡化海水，C項(xiàng)為電滲析法淡化海水，D項(xiàng)為反滲透法淡化海水。答案A【體驗(yàn)體驗(yàn)2】