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文档简介
水海水淡化工程成本?50元/吨?100元/吨?300元/吨<3元/吨反渗透技术什么是渗透?渗透是由于化学位梯度的存在而引起的自发扩散现象。
我们将纯水与盐溶液用一张能透过水的半透膜隔开(图一),在一定温度和压强下,纯水的化学位大于溶液中水的化学位,在化学位梯度的作用下,纯水透过膜向盐溶液侧渗透,使盐溶液侧液位升高。
当水位提高到π时(图二),盐溶液侧的透通量为零。压力与纯水侧压力之差等于渗透压p。此时渗透过程达到平衡,水的渗透压通量为零。
如果在盐溶液侧加压(图三),使盐溶液侧与纯水侧的压差大于渗透压p,则水将反向从盐溶液侧透过半透膜流向纯水侧,这一过程就称为反渗透。反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。达到海水净化的目的,现在反渗透法的能耗已经降到3度电/吨水。
即净化每吨海水的成本价不到3元/吨。根据化学热力学的基本理论可以推导出理想稀释液的渗透压公式:(10-4)式中csi为溶液中溶质i的摩尔浓度,mol/m3。式(10-4)称为理想溶液渗透压的Van'tHoff公式。由公式可知:溶液的浓度越高,p值也就越大。因此,在反渗透过程中所施加的实际操作压力,应在系统和膜强度允许的范围内,远大于按Van'tHoff渗透压公式算出的溶液的p值,一般为p值的几倍到近十倍。Van'tHoff公式只适用于理想溶液。对实际溶液需引入一校正因数ϕ:实际上,在等温条件下,许多物质的水溶液的渗透压近似地与其溶质的摩尔分数xsi成正比:下表为某些物质的水溶液的B值(25℃以下)溶质B/103Pa溶质B/103Pa溶质B/103Pa尿素0.135LiNO30.258Ca(NO3)20.340甘油0.141KNO30.237CaCl20.368砂糖0.142KCl0.251BaCl20.353CuSO40.141K2SO40.306Mg(NO3)20.365MgSO40.156NaNO30.247MgCl20.370NH4Cl0.248NaCl0.255LiCl0.258Na2SO40.307
一般水溶液的渗透压较大,而有机大分子和高分子溶液的渗透压较小。有关食品渗透压的数据较少。【例10-1】试用稀释液
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