海水冷冻预淡化系统的试验研究*

孙朋元， 袁 瀚， 张 继， 孙坤元， 庞海林

(中国海洋大学工程学院, 山东 青岛 266100)

随着社会的发展，淡水资源日益减少，海水淡化技术在淡水资源再生方面发挥着重要作用[1]。在众多海水淡化技术中，反渗透法、蒸馏法和冷冻法淡化是几种主要的方式[2]。

冷冻法淡化是利用相变现象，在冰晶形成过程中盐分被分离，通过收集和融化冰晶来生产淡水[3-4]。Shapiro首先将冷冻浓缩法应用于一种浓缩有机化合物的实验中[5]；Rich等利用部分熔融法排出被困的卤水胞来提高海冰的纯度[6]；Luo等采用单方向冷冻法制作分层冰，通过粉碎和离心方法来提高冰的质量[7]。反渗透法淡化是在压力驱动下，海水中的纯水通过半透膜进入膜的低压侧，而海水中的盐分则被阻挡在膜的高压侧并随浓缩水排出，从而达到有效分离的过程[8]。Loeb和Sourirajan制得了世界上第一张高脱盐率、高通量的反渗透膜[9-10]；Dow公司开发出中空纤维反渗透器用于海水和苦咸水淡化[11-12]；低成本、长寿命、高脱盐和渗透性的新型反渗透膜成为现如今反渗透技术发展的重点之一[13]。

就目前的研究现状来看，这几种海水淡化技术的潜力还没有充分发挥，有待进一步加以开发。其中，冷冻法淡化的冰晶分离和净化较为困难，产水口感不佳，缺乏市场竞争力；反渗透法淡化成本高，反渗透膜寿命较短等。

本文提出了一种海水冷冻预淡化系统，将冷冻法淡化和反渗透法淡化结合起来，可以较好的克服各自的弊端。该系统采用蒸发结晶器作为海水冷冻淡化的制冷设备，应用间接冷冻法来制取流态冰，并对流态冰进行洗涤过滤，来达到淡化效果。……