140 基于海水淡化技術(shù)的溶液再生新方法設(shè)想

1、1基于海水淡化技術(shù)的溶液再生新方法設(shè)想山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院張鑫摘要：分析溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)中鹽溶液的再生過程和海水淡化技術(shù)，列舉了兩項技術(shù)工作介質(zhì)的成分、初終濃度、產(chǎn)水量等數(shù)據(jù)，比較這兩項技術(shù)的異同。介紹了當(dāng)今比較流行的海水淡化技術(shù)，從能源利用角度探討將海水淡化技術(shù)應(yīng)用于鹽溶液再生的可行性，并提出了這一課題的幾個研究方向。希望能借助海水淡化的成熟技術(shù)，改進(jìn)溶液再生過程，推動這一新型的高效空調(diào)形式的進(jìn)步和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：溫濕度獨立控

2、制空調(diào)溶液除濕鹽溶液再生溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)作為一種全新的空調(diào)形式，以其卓越的節(jié)能原理越來越受到人們關(guān)注。這一空調(diào)形式的特點是采用鹽溶液處理新風(fēng)，吸收空氣中的水蒸氣祛除空調(diào)濕負(fù)荷。吸濕以后的鹽溶液濃度變小，需要經(jīng)過濃縮處理，重新獲得吸濕能力，以循環(huán)進(jìn)行空氣除濕。我們把吸濕溶液的濃縮、重新獲得吸濕能力的過程稱為溶液再生過程。溶液再生過程從根本上說就是將鹽溶液中的一部分水分從溶液中分離出來的過程。由工程熱力學(xué)知識可知，溶解現(xiàn)象是不可逆過程

3、，要實現(xiàn)從混合物中分離純凈物是需要耗費能量的，工程上常用的方法是常壓加熱蒸發(fā)法，也正是因為這個過程消耗的是夏季取之不盡用之不竭的低品位熱能，才使得溫濕度獨立控制空調(diào)具有先天性節(jié)能特點。但隨之而來的麻煩也是顯而易見的：由于鹽溶液溫度對其吸濕性能影響很大，我們必須把再生至規(guī)定濃度的熱溶液冷卻至常溫以下才可以使除濕過程順利進(jìn)行。于是我們還需要花費建筑空間、熱交換設(shè)備和運行時間冷卻鹽溶液至合適的溫度。有沒有一個在常溫下或花費較少代價的過程來分離

4、溶劑呢？將溶劑從溶液中分離出來的熱質(zhì)交換過程實質(zhì)很容易讓我們聯(lián)想起一種現(xiàn)代工業(yè)中已經(jīng)應(yīng)用很成熟的技術(shù)——海水淡化技術(shù)。仔細(xì)分析，溶液再生和海水淡化卻有很多相似之處。從表1海水成分表中可以看的出，海水的主要成分是NaCl，常用的溶液除濕空調(diào)采用的吸濕鹽溶液為LiBr或CaCl2溶液或其混合物，均為活潑金屬鹵鹽。表1：海水的主要成分表（多海域平均值）濃度離子種類gkgppmmmolkgNa10.783810783.8469.07Mg21.2

5、8371283.752.82Ca20.4121412.110.28K0.3991399.110.21Sr20.00797.90.09Cl19.352919352.9545.88SO422.71242712.428.24HCO3、CO320.1231123.12.02Br0.067267.20.84B(OH)3、B(OH)40.027227.20.41F0.00131.30.07除濕鹽溶液再生和海水淡化技術(shù)的另一區(qū)別在濃度和出水率上。除濕

6、鹽溶液濃度很3水引出，如此實現(xiàn)熱能的循環(huán)利用。露點蒸發(fā)法：露點蒸發(fā)淡化技術(shù)是一種新的苦咸水和海水淡化方法。它基于載氣增濕和去濕的原理，同時回收冷凝去濕的熱量，傳熱效率受混合氣側(cè)的傳熱控制。各種蒸發(fā)類海水淡化技術(shù)使用的主要能源為熱能，太陽能是最廉價和環(huán)保的能源，所以很多淡化工程均利用太陽能。但太陽能也有時間上分配不均、受氣象影響嚴(yán)重、能流不易控制的缺點。為克服這些缺點，一些淡化工程與熱電廠聯(lián)合建立，形成水電聯(lián)產(chǎn)，對提高能量利用率效果很好。

7、受這些海水淡化技術(shù)啟發(fā)，溫濕度獨立控制空調(diào)的溶液再生也可以在加熱蒸發(fā)的基礎(chǔ)上增加多效蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)、增壓熱回收等設(shè)備來提高鹽溶液的蒸發(fā)率，降低再生后濃溶液的溫度。建筑在使用中也會產(chǎn)生大量廢熱，如供配電設(shè)備散熱、熱源煙氣，甚至洗浴、蒸熨等生活排熱，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性允許的情況下，我們都可以回收用以再生鹽溶液。除加熱蒸發(fā)法外，還有幾種其它原理的海水淡化方法：電滲析法：該法的技術(shù)關(guān)鍵是新型離子交換膜的研制。離子交換膜是0.51.0mm厚度的功能性膜

8、片，按其選擇透過性區(qū)分為正離子交換膜（陽膜）與負(fù)離子交換膜（陰膜）。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列，組成多個相互獨立的隔室海水被淡化，而相鄰隔室海水濃縮，淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水，也可以作為水質(zhì)處理的手段，對污水進(jìn)行處理再利用。此外，這種方法也越來越多地應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的濃縮、分離與提純。反滲透法：通常又稱超過濾法，是1953年才開始采用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允

9、許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。在通常情況下，淡水通過半透膜擴(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，這個過程為滲透。此時，海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側(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。反滲透海水淡化技術(shù)發(fā)展很快，工程造價和運行成本持續(xù)降低，主要發(fā)展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收率，廉價高效預(yù)處理技術(shù)，增強系統(tǒng)抗污染能力等。反滲透法的最