《海水淡化》教案2

1、海水淡化教案知識(shí)回顧1.什么是蒸餾？【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法。2.滲析的含義是什么？【提示】滲析是用于提純膠體的一種方法，利用膠粒不能通過(guò)半透膜而離子或小分子能透過(guò)半透膜而將膠體和離子分開(kāi)。學(xué)習(xí)目標(biāo)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(wèn)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。教學(xué)過(guò)程一、 海水淡化的概念與方法1概念：海水是一種不容忽視的潛在水源，海水淡化技術(shù)是解決淡水資源緊缺問(wèn)題的 關(guān)鍵。海水淡化又稱脫鹽，它是利用物理、化學(xué)、生物方法將海水中溶解的鹽脫除。2.方法：海水淡化的方法有蒸餾法、膜法、冷凍法、離子交換法

2、等，其中蒸餾法、 _汪阜士亜舌汪法是主要丿方法。二、 海水淡化技術(shù)1.蒸餾法類型：蒸餾與減壓蒸餾。(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。70%實(shí)際應(yīng)用中，人們采用降低容器內(nèi)壓強(qiáng)的方法使水在比較低的溫度下沸騰，并充分利用熱交換技術(shù)， 使該法得以普及。2電滲析法基本原理：在電滲析槽里，陰、陽(yáng)離子交換膜把滲析槽分隔成三個(gè)區(qū)域(如教科書中電滲析原理示意圖),兩端的兩個(gè)區(qū)域的電極分別與直流電源的兩極相連。裝滿海水后，在外 加電場(chǎng)的作用下，處于中間位置海水槽里的陰、陽(yáng)離子分別透過(guò)陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜遷移到陽(yáng)極區(qū)、陰極區(qū)，中間水槽里的水含鹽量就降低了 3反滲透法(1)滲透壓：用一種

3、滲透膜把含鹽濃度不同的兩種水溶液隔開(kāi)，將發(fā)生滲透現(xiàn)象。濃度 較小的溶液中的水分會(huì)通過(guò)半透膜滲透到濃度較大的溶液中，使原來(lái)濃度較大的一側(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)滲透，_這個(gè)壓力稱為滲透 壓。(2)_ 基本原理：如果在含鹽濃度較大的溶液一側(cè)施加一定的壓力，可以迫使水從濃溶液 _一側(cè)向稀溶液一側(cè)滲透，使?jié)馊芤簼舛仍龃蟆?.冷凍法基本原理：把冷海水噴入真空室， 部分海水蒸發(fā)吸熱使其余海水冷卻形成冰晶_ 固體冰 晶中的雜質(zhì)要比原溶液中少得多。將得到的冰晶用適量的淡水淋洗、熔化，就得到淡水?！舅伎碱} 1】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

4、電路靠電子定向移動(dòng)， 內(nèi)電路靠陰陽(yáng)離子分別向兩極透過(guò)陰陽(yáng)離 子交換膜定向移動(dòng)形成電流?！舅伎碱} 2】要因地制宜地選擇海水淡化的方案，需注意哪些問(wèn)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)狀況；技術(shù)條件?！舅伎碱} 3】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。要點(diǎn)掌握一、海水淡化的方法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(guò)程的實(shí)質(zhì)就是水蒸氣的

5、形成過(guò)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，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(guò)濾法，是1953 年才開(kāi)始采用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過(guò)、不允許溶質(zhì)透過(guò)的半透膜，將海水與淡水分隔開(kāi)的。在通常情況下， 淡水通過(guò)

6、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(guò)程為滲透。此時(shí)，海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為滲透壓。(4) 太陽(yáng)能法：人類早期利用太陽(yáng)能進(jìn)行海水淡化，主要是利用太陽(yáng)能進(jìn)行蒸餾，所以早期的太陽(yáng)能海水淡化裝置一般都稱為太陽(yáng)能蒸餾器。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yáng)能具有安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，將太陽(yáng)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(yáng)能海水淡化技術(shù)由于不消耗常規(guī)能源、無(wú)污染、所得淡水純度高等優(yōu)點(diǎn)而逐漸受到人們的重視。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?！纠?1】將海水淡化后作生活用水， 以解決淡水資源匱乏的問(wèn)題， 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(yáng)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(guò)離子交換樹(shù)脂除去所含離子【解析】A 項(xiàng)中明磯是 KAI(SO4)212H20,加入到海水中能除去 0H或 Ba2+等，但對(duì) Na+、C、Mg2S Ca2+等無(wú)影響，起不到淡化海水的作用，

8、另外，加入明磯，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?！敬鸢浮?A【變式】 水資源非常重要, 聯(lián)合國(guó)確定 2003 年為國(guó)際淡水年。 下列關(guān)于水的說(shuō)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 0C以上，溫度越高，水的密度越小3【解析】水在 4C時(shí)，p=1 gcm，小于 4C時(shí)熱縮冷脹，高于 4C時(shí)，熱脹冷縮。【答案】 D二、海水淡化的原理海水淡化的目的

9、是去除海水中超標(biāo)的鹽,降低鹽的濃度。最簡(jiǎn)單的方法是利用太陽(yáng)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)：鈉離子向陰極移動(dòng),氯離子向陽(yáng)極移動(dòng),但陽(yáng)離子 交換膜只能讓鈉離子通過(guò), 陰離子交換膜只能讓氯離子通過(guò), 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?！纠?2】陽(yáng)離子能在直流電場(chǎng)的作用下透過(guò)陽(yáng)

10、離子交換膜向陰極遷移，陰離子則能在直流電場(chǎng)的作用下透過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極遷移。同時(shí)在電解槽（稱為“電滲析器”）中使用合適型號(hào)的這兩種膜（簡(jiǎn)稱“陽(yáng)膜”和“陰膜”），可以在直流電場(chǎng)的作用下進(jìn)行海水的電滲析 脫鹽而使海水淡化。海水中主要離子的含量平均值如下：一1亠 1Cl : 18 980 mg - L Na ： 10 560 mg-LSO4一： 2 560 mg-L1Mg2+: 1 272 mg-L1Ca2: 400 mg-L K : 380 mg-LHCO3： 142 mg-L1回答下列問(wèn)題：（1）分別寫出海水在電滲析器中脫鹽時(shí)所得主要陽(yáng)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(yáng)極

11、電解槽來(lái)電解海水，能用來(lái)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(shù)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(kāi)發(fā)前景。你認(rèn)為應(yīng)怎樣綜合開(kāi)發(fā)海洋能源，促成人類進(jìn)入氫能時(shí)代？【解析】 陽(yáng)極：2CI_ 2e_=Cl2f;陰極：2H* + 2e_=H2f。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(méi)有什么問(wèn)題。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?！敬鸢浮浚?）Cl2、H2；可以；因?yàn)殛帢O發(fā)生的反應(yīng)可以得到 H2。制氯氣、氫氣和高濃,NaNa海水”濃海水 ”淡水陰極水H,陽(yáng)極一陰極海水一海水I陽(yáng)極水度的燒堿，同時(shí)得到淡水及高濃度鹵水。思路提示：太陽(yáng)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(kāi)發(fā)利用?！咀兪健亢Ｋs占地球現(xiàn)有總水量的 97.5%，海水淡化問(wèn)題成為科