反渗透海水高度浓缩及资源提取集成过程研究
我国水资源紧缺，海水淡化可以解决水资源危机。目前热法和膜法是比较成熟的海水淡化方法。其中热法多用于能源价格较低的区域以及有较多废热可供利用的情形，其它情境下一般以膜法为主，尤其是近年来越发成熟和高效的海水反渗透（SWRO）工艺。随着人类对淡水需求的不断增加，海水淡化厂大规模实施，反渗透浓海水的排放问题造成了严重的生态灾难。从经济角度来看，高浓度海水里面的化学资源十分丰富，直接排放实则浪费。如果能够对这部分浓盐水加以回收利用，不但免除了生态压力，还得到了食盐、硫酸钠、镁等丰富的矿产资源。为此我们提出了一种集化学处理、沉淀分离以及膜分离技术的反渗透浓海水综合开发过程。主要工作如下： （1）分析反渗透浓海水的组成。海水十分复杂，必须对其成分进行准确分析。本研究用海水晶模拟反渗透浓海水，通过各种方法分析测定里面的阴阳离子。最终得到研究所用浓海水中的阳离子主要是Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Sr2+，阴离子主要是Cl-、SO42-、Br-和OH-。 （2）提取浓海水中的镁和钙。向反渗透浓海水中投加NaOH来提取Mg2+，投加Na2CO3来去除Ca2+。最终Mg2+去除率99.88%，Ca2+去除率99.76%。通过这种方法除去了Mg2+和Ca2+，避免了后续过程的结垢问题。而且得到的Mg(OH)2产品中仅仅有1.66%的Ca2+杂质，可以直接回收利用，具有经济价值。 （3）用纳滤的方法去除浓海水里的硫酸根。将反渗透浓海水通过纳滤膜，实现了NaCl及Na2SO4混合溶液的分离。在94.12%的回收率下，透过液中主要成分是NaCl，其中的SO42-含量不到总成分的5%，可以直接用电渗析的方法制盐；浓缩液中主要是 Na2SO4，可以制取硫酸钠固体获得经济效益。 （4）电渗析法处理反渗透浓海水制盐。用电渗析的方法对纳滤法处理之后的溶液进行浓缩，得到了约18%的NaCl浓盐水和3%的NaCl 淡盐水。在最佳条件下，通过电渗析的方法，每得到一吨氯化钠的成本是36.44$。浓水进入MVR蒸发器后，每得到一吨氯化钠的成本为15.17$。综合两项成本，生产每吨氯化钠的成本仅仅为51.61$。这比反渗透浓海水直接进入MVR蒸发器后制盐的成本要低。
反渗透浓海水;高度浓缩;资源提取;沉淀分离;膜分离
温州大学
硕士
化学
张伟明
2016
中文
TQ131.12;TQ028.8
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）