用电渗析和反渗透作为补充的方法对红海水进行脱盐外文翻译资料

用电渗析和反渗透作为补充的方法对红海水进行脱盐

摘要：

海水淡化技术可将几乎不含盐的水与海水或盐水分开。因此，海水淡化技术正在成为一个全世界缺水问题的方案。本研究采用双膜法，即电渗析（ED）和反渗透（RO），作为互补的方法。结果表明，ED和RO都可以应用于集成体系。该体系与在RO前使用ED体系的每一种方法相比，均表现出更高性价比。该研究表明海水可以作为一种电解质来使用。使用ED的方法，脱盐至最佳时间的一半时，红海海水总溶解浓度从42070 ppm将至2177 ppm，其去除效率达到94.8%，而利用ED联合RO体系脱盐时，总去除效率可达99.4%。

关键词：海水淡化；电渗析；反渗透；红海

1.引言

在本世纪，全球水资源短缺是困扰全世界人民的最紧要难题。人口的快速增长导致饮用水需求量的增加，同时也导致了干旱缺水地区的水资源严重短缺[1]。据预测，到2030年，全球用水的需求量将从目前的4500亿立方米增加到69000亿立方米。因此，到2030年，饮用水的数量将增加53%。因此，目前的地表水资源将不能满足人类未来的需要。事实上，地球上只有约0.8%的水是淡水。全球安装的海水淡化能力以及使用海水作为进料盐水，贡献了全球总产能的一半以上。在干旱的国家、急需高质量工业用水的国家以及淡水资源紧缺的国家，海水淡化是必要的。

基于膜的处理包括反渗透（RO）、膜蒸馏（MD）和电渗析（ED）[6]。电渗析或电渗析逆转对于微咸地下水的处理表现出较高效率，它们可以有效地去除消毒副产物，比如溴化物和有机物质。ED最重要的工业应用是由咸水和海水生产饮用水，以及在食物、化学药品和制药行业等复杂多变的工业用液体脱盐。

在过去的30年里，由于其在水处理和废水回收中产生的水具有较高和较稳定的质量以及相对较低的成本，反渗透(RO)在海水和咸水脱盐中越来越多地被使用。

为规避电渗析法和反渗透法在海水淡化处理中自独自应用时产生的弊端，本研究采用联合法，电渗析法在前，反渗透法在后。

2.实验

2.1.材料和方法

2.1.1.电渗析系统

电渗析系统包含三个隔室，隔室1含有2L未处理的（稀释）水，隔室2含有已知浓度的2.5L Na₂SO₄溶液或用作电极清洗液（电解液）的水，隔室3含有2L蒸馏水，标签水或海水（浓缩液）。在直流电的影响下，输入源（稀释）中的离子向阳极迁移。它们离开稀释室，移动通过阴离子交换膜，并通过浓缩室中的阳离子交换膜，然后静止。这种循环水是由水泵保证的。表1给出了电渗析装置的规格和操作条件。对于电渗析操作，将ED系统的2L给水源放入稀释的混合物中，以达到所需的电渗析时间间隔。在试验中，水样本会从稀释的溶液中周期性地提取，在规定的电渗析时间内进行浓缩，并测量总溶解的固体（TDS）和盐度。

2.1.2.反渗透系统

RO系统的高压泵的规格如下：

表1 电渗析装置的规格和操作条件

美国陶氏 TW30-2514具有以下规格：

2.1.3.分析方法

pH值、导电性和盐度都是用pH值测定器WTW Inc. Lab pH 730进行测量的；测定总溶解盐的量用TDS Meter(HO14D)；根据20世纪1999年的版本水和废水的检查标准滴定方法测定了硬度和碱度；按照VOGEL的定量化学分析教科书（第五版，1989）进行，用EDTA滴定法测定钙和镁；根据VOGEL定量化学分析教科书，第五版，1989，使用硝酸银（Mohr方法）测定氯化物；使用原子吸收分光光度计（AA-6600）SHIMADZU分析钠元素；用DR 2000哈希公司的分光光度计分析钾，硫酸盐，铵，硝酸盐，亚硝酸盐，二氧化硅，铁，锰。

2.2.过程

电渗析（ED）系统应用在反渗透（RO）前。在测试时间（1小时）内，每10分钟进行取样以测量盐度和总溶解固体。

3.结果与讨论

3.1.红海水的规范

表2给出了红海水的指标。

表2 红海的水指标

续表2

3.2.外加电压的影响

施加的电池电压是电渗析过程中的关键操作条件，因为电压决定了电池中的电流，因此决定了脱盐效率以及能量消耗。

施加6V至18V的不同电压进行一系列实验，以跟踪盐度和TDS随时间的变化。在图1和2中给出了结果。这些结果表明，施加从12V到18V的电压30分钟后盐度降低到小于10％。类似地，在相同条件下，TDS降低到小于1000TDS。

图1 时间对不同施加电压下盐度的影响

图2 时间对不同施加电压下TDS的影响

3.3.电解质浓度的影响

使用0.1M至0.7M的不同硫酸钠浓度（作为电解质）进行一系列实验，随时间变化追踪盐度和TDS。在图3和4中给出了结果。这些结果表明，当电解质浓度在0.5M到0.7M之间时，盐度较低，TDS较低。盐度小于10％，TDS小于1000ppm。 因此，选择0.5M电解质浓度作为最佳电解质浓度。

图3 时间对不同的Na₂SO4上盐度的影响

　　　　　　　　　　　　　　　图4 时间对不同Na₂SO4电解质TDS的影响

3.4.电解液类型的影响

使用0.5M浓度的不同电解质类型（硫酸钠，氯化钠和硝酸钠）进行一系列实验，以跟踪盐度和TDS随时间的变化。在图5和6中给出了这些结果。这些结果表明，用硫酸钠电解质可以达到最低的盐度和较低的TDS。 另外两种电解质也有近乎结果。 NaCl电解质的去除效率最低。

　　　　　　　　　　　　　　图5 时间对不同电解质类型盐度的影响。

　　　　　　　　　　　　 图6时间对不同电解质类型上TDS的影响

另外，表3显示了ED系统在30分钟后产生的水的化学分析数据。然后进入反渗透系统进一步脱盐。

表3 ED产生水的30分钟后的化学分析

3.5.（RO）系统

为了达到更少的废水量和主要生产的结果，要经过许多实验，这是因为TDS中输入的水很低。也可以通过使用garrote来控制通过膜的排水量或滤液量，从而影响水的TDS。所以表3中所示的结果是最终出水的总化学的数据。从实验中发现，如果进入反渗透系统的水量低于TDS，我们可以调整系统，使得我们可以突破通常系统能处理一半的进水量的能力，产出三分之二淡水或者更多，根据进入的水的TDS，可以过滤三分之一或更少。E

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