便攜式海水淡化器

#便攜式海水淡化器王敏黃偉珊黃凱漩王敏、黃偉珊、黃凱漩，現(xiàn)為金山中學(xué)高二(2)班學(xué)生，本文是她們高一研究性學(xué)習(xí)的課題報(bào)告。指導(dǎo)教師：吳全如。王敏、黃偉珊、黃凱漩，現(xiàn)為金山中學(xué)高二(2)班學(xué)生，本文是她們高一研究性學(xué)習(xí)的課題報(bào)告。指導(dǎo)教師：吳全如。課題背景人類(lèi)生存需要水，水是地球上分布最廣的物質(zhì)。地球表面上大約有70%以上被水覆蓋著。但在大量的天然水中，只有淡水才能滿(mǎn)足人類(lèi)的生存需要。陸地上實(shí)際能夠直接被人類(lèi)利用的水資源少得可憐，淡水湖、河流及地下水加起來(lái)一共才占地球總水量的0.62%，而海洋中的水占了地球總水量的97.6%，但因海水中含有3.5%的鹽類(lèi)化合物，無(wú)法直接使用。因此，海水淡化具有重要意義。我國(guó)北方大部分地區(qū)嚴(yán)重缺水，對(duì)于生活在無(wú)淡水資源的小島上或長(zhǎng)期在海上航行、作業(yè)的人們需要運(yùn)送或攜帶大量的生活用淡水，這樣既耗費(fèi)能源，又不方便，當(dāng)人類(lèi)為缺乏淡水困惑時(shí)，毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)把目光投向豐富的海水的利用上。除此之外在干旱的沙漠地區(qū)鉆井取地下水，往往這種水也含有大量的鹽分，要飲用這種水也必須利用類(lèi)似海水淡化的技術(shù)。因此如何廉價(jià)地把這些鹽類(lèi)化合物從水中去掉一直是科學(xué)家孜孜以求的目標(biāo)。課題目的設(shè)計(jì)一種便攜式海水淡化器，為海上和海島作業(yè)的人們隨時(shí)提供淡水。課題研究過(guò)程1．準(zhǔn)備工作：?查閱有關(guān)資料，了解海水所含物質(zhì)種類(lèi)。海水中所含雜質(zhì)：溶解氣體、溶解物質(zhì)、膠質(zhì)物質(zhì)、懸浮物質(zhì)。具體如下：溶解氣體：主要?dú)怏w：02、CO2.h2s微量氣體：N2、CH4、He溶解物質(zhì)：主要離子：Cl-、SO42-、HC03-sCO32-.Na+、K+、Ca2+、Mg2+生物生成物：NH4+、no2-、HPO42-、H2PO4-、Hsi03一、Fe2+、Fe3+微量元素：Br-、I-、F-、Co、Ni、Cu、Ti、U、Au、Ba膠體物質(zhì)：無(wú)機(jī)膠體：SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3有機(jī)膠體：腐殖質(zhì)膠體懸浮物質(zhì)：細(xì)菌、藻類(lèi)及原生物、泥沙及其他不溶物?查閱有關(guān)資料，了解海水淡化技術(shù)、材料的技術(shù)發(fā)展。海水淡化的主要方法：蒸餾法、凝固法、離子交換法、電滲析法、反滲透法2．聯(lián)系實(shí)際確定目標(biāo)生活在無(wú)淡水源的小島上，長(zhǎng)期在海上航行、作業(yè)的人們機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，需要一種低耗能、高可靠性、操作簡(jiǎn)單、少維護(hù)的海水淡化裝備。據(jù)此需求，設(shè)計(jì)一種便攜式海水淡化裝置。3．裝置設(shè)計(jì)的理論依據(jù)?采用純物理過(guò)濾分離思路。?海水凈化方面：采用石英沙過(guò)濾器截留海水中的懸浮物質(zhì)，大顆粒雜質(zhì)。采用活性炭過(guò)濾器，吸附水中的膠體物質(zhì)。

采用精密的濾芯棒（纖維材料）截留水中細(xì)小顆粒和微小碳粒。?海水脫鹽方面：利用反滲透方法。由于海水上方的蒸汽壓力比純水上方的蒸汽壓力要小，既海水滲透壓比純水滲透壓小，用人工薄膜把海水和純水隔開(kāi)，純水中的水分子可以自由通過(guò)隔膜滲入海水中。如果在海水上方人為加壓，就可以阻止這種單向滲透，壓力足夠大便可使?jié)B透逆向進(jìn)行，把海水中的水壓出來(lái)。滲透隔膜海水蒸汽壓力V純水蒸汽壓力海水上方壓力＞純水蒸汽壓力滲透隔膜采用醋酸纖維素。滲透隔膜海水蒸汽壓力V純水蒸汽壓力海水上方壓力＞純水蒸汽壓力純水出口凈化純水出口凈化

海水反滲透原理（o為水分子）4．裝置設(shè)計(jì)入水口有間隙的多層反滲透膜石英沙過(guò)濾器活性炭過(guò)濾器精密濾芯棒-過(guò)濾器含鹽濃縮水收集器含鹽濃縮水排放口cr加壓泵說(shuō)明：

1．海水經(jīng)石英沙過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、精密濾芯棒過(guò)濾器凈化。以上三種過(guò)濾器拆卸方便，易清理，可長(zhǎng)久、反復(fù)使用。2．凈化的海水經(jīng)加壓泵注入卷式反滲透過(guò)濾膜，它截留海水中離子、膠體、和所有細(xì)菌，允許水分子透過(guò)，達(dá)到脫鹽的目的。未通過(guò)的雜質(zhì)、細(xì)菌、可溶性鹽流至收集器，經(jīng)排放口排出。裝置特點(diǎn)與創(chuàng)新?純物理過(guò)濾分離裝置，設(shè)備簡(jiǎn)單、節(jié)能、無(wú)污染。?使用方便，接通水電即可使用，操作簡(jiǎn)單、易學(xué)。?任何清潔海水經(jīng)處理后都可成為飲用水。?規(guī)?？纱罂尚　Ｊ斋@與結(jié)論：社會(huì)在進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，人類(lèi)應(yīng)更加重視保護(hù)環(huán)境，保護(hù)我們賴(lài)以生存的陽(yáng)光、空氣和水，讓它們作為一種豐富的生存資本，與社會(huì)發(fā)展保持平衡，而不是把它看作一種大自然的無(wú)私饋贈(zèng)。否則，不難想象，在未來(lái)人們是否會(huì)依賴(lài)海水生存。根據(jù)滲透壓理論產(chǎn)生的反滲透海水