資源簡介

含氯消毒劑簡介
按照殺菌能力的強弱，可以將消毒劑分為高效消毒劑、中效消毒劑和低效消毒劑三類。我們日常生活中接觸到的含氯消毒劑一般都屬于高效消毒劑，如漂白粉、次氯酸鈉、次氯酸鈣(漂粉精)、二氯異氰尿酸鈉(優氯凈)和三氯異氰尿酸等。
⒈含氯消毒劑
含氯消毒劑殺菌的原理是通過氧化、鹵代反應破壞細胞壁、細胞膜, 使細胞質漏出, 細胞核也被破壞；也可以解釋為使其細胞結構、蛋白質和酶系統被氧化、鹵代、分解或破壞。
含氯消毒劑又可以分為無機類含氯消毒劑(次氯酸鈉、漂白粉、漂粉精等) 、有機類含氯消毒劑(二氯異氰尿酸、二氯異氰尿酸鈉、三氯異氰尿酸、二氯海因)和二氧化氯消毒劑。
無機類含氯消毒劑主要成分是NaOCl 或Ca(OCl)2，還含NaOH 或Ca(OH) 2, 其水溶液是堿性。氯是以次氯酸根存在，但次氯酸根帶負電, 病菌小粒也帶負電, 電性相斥,因此次氯酸根不易接近病菌進行殺滅。次氯酸是不帶電荷的中性小分子, 就很容易接近病菌, 進行殺菌。實驗證明次氯酸的殺菌效力比次氯酸根強幾十倍。
有機含氯消毒劑屬于氯胺結構類, 在水溶液中逐漸水解生成次氯酸, 其水溶液顯酸性。有機含氯消毒劑的消毒殺菌力強于無機氯消毒劑, 在水處理中使用, 藥效持久, 對保證余氯的含量有利。該類消毒劑只要按規定保存, 相當穩定, 其有效期長。
二氧化氯消毒劑是+ 4 價氯消毒劑, 它主要通過氧化作用殺滅病菌。二氧化氯屬于中性小分子, 其價位高、殺菌力強。
⒉常用的含氯消毒劑
漂白粉和氯氣都是常用的消毒劑，但它們的負面效應越來越突出：與水中的有機物作用時會產生有致癌作用的衍生物；當水的pH值大于9時,氯氣的殺菌作用明顯降低；長期使用氯氣作為殺菌
劑, 細菌會產生抗藥性。淘汰氯氣作為飲用水的殺菌劑, 開發新型
的殺菌劑已成必然。
被稱之為“ 第四代” 廣譜殺菌消毒劑的二氧化氯作為新型飲用水殺菌劑已脫穎而出。二氧化氯的氧化性極強, 是氯氣的27倍。其殺菌作用是通過在水中分解出的氯氣穿透細胞壁, 使蛋白質變性而實現的。使用二氧化氯作飲用水的殺菌劑, 每升水中只需加含3％的二氧化氯的水溶液0.4毫克就可使殺菌率達99％以上。目前, 發
達國家已廣泛使用這種新型的殺菌劑, 世界衛生組織已將其列為A1級安全、高效、快速的殺菌劑。二氧化氯不僅可廣泛應用于自來水、醫院、食品、飼養、蔬菜等殺菌保鮮及漂白, 在工業上也可用來殺滅異養菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌, 并可抑制水垢的產生。對水中的污染物, 如氰化物、硫化物、酚類、胺類等有分解作用, 可以除去有機胺類、有機硫化物所引起的水質異味。
⒊二氧化氯
⑴性質
①物理性質：常溫下呈綠色, 稍有刺激性氣味, 熔點- 59 ℃, 沸點11 ℃; 不易燃、不揮發、無毒、無殘留; 空氣中體積濃度超過10 %時具 有爆炸性。二氧化氯易溶于水，溶液無色、無味, 遇酸化劑極不穩 定, 二氧化氯游離逸出后溶液呈黃色至深棕色。
②化學性質：高溫或強烈光照下容易自行分解。二氧化氯是強氧化劑, 氧化能力約為氯氣的2.5倍。其殺菌能力不受水體p H 值、氨氮及有機物濃度影響。在p H 值為2～10 、 溫度為- 5 ℃至常溫時, 使用效果不變。
參考文獻：
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鹽田法：
古代我國的沿海居民就在海灘曬鹽，漢末許慎在《說文解字》中記載：“古宿沙初作，煮海為鹽。”說的就是傳說中和神農同時代的宿沙氏首先用海水制食鹽。把海水引入鹽田，利用日光、風力蒸發濃縮海水，使其達到飽和，并進一步使食鹽結晶出來，這種方法稱為太陽能蒸發法，又稱為鹽田法。目前，我國海鹽的年產量已超過1×107t，位居世界之首。

以往的海水蒸發曬鹽，均采用平面蒸發的方法，鹽水與流動著的水汽未飽和的空氣的接觸面積限于鹽田的平面面積，而該發明以鹽水在一定高度上灑下，或鹽水在一定壓力下且在一定高度上噴灑的辦法，立體式地擴大了鹽水溶液與流動著的水汽未飽和的空氣的接觸面積，加大了蒸發面積，加強蒸發，縮短蒸發周期而提高鹽水的蒸發效率。
電滲析法：
利用電力使海水中的氯化鈉濃縮。日本主要的氯化鈉生產方法。 冷凍法：
溫度降到零下18度海水會結冰。對制鹽來說，去掉冰就等于鹽田法的蒸發。溫度不斷降低，會結晶出不同的物質。在零下22.4度之前將固體和液體分開，就可以得到純凈的氯化鈉結晶。
還有反滲透法和離子交換法等多種方法。
氯化鈉的用途
醫療上的生理鹽水是用氯化鈉配制的，若輸液時用的生理鹽水濃度超過0.9％，血細胞中的水就會向外滲透；若輸液時用的生理鹽水濃度低于0.9％，這種鹽水進入人體后會使血漿的濃度變稀，血漿中的水分就會向血細胞里滲透，引起血細胞膨脹，嚴重時造成血細胞破裂，發生溶血。
農業上可以用氯化鈉溶液來選種。工業上可以氯化鈉為原料來制取碳酸鈉、氫氧化鈉、氯氣和鹽酸等。
電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉。
還可用食鹽腌漬蔬菜、魚、肉、蛋等，腌制成的食品不僅風味獨特，還可延長保存時間。
在大城市里，環衛工人用噴灑食鹽水的方法融化道路上的積雪，以保障車輛和行人安全。
在日常生活里，食鹽也有很多用途，你若能巧妙地利用它，會給你帶來許多方便。比如，洗衣服時放點兒鹽，衣服就不易退色。染衣服時放點鹽，能使色澤光亮、牢固。油炸食品時，鍋內放點兒鹽，尤其是在炸魚的時候，在魚肉上灑點兒鹽，能防止熱油外濺。夏天，把食鹽灑在鮮魚、鮮肉上，能防止魚、肉腐敗。早晨起床喝一杯鹽開水，可以清理腸胃，使大便暢通。經常用鹽水漱漱口，能保持口腔衛生，預防疾病。用15％的食鹽水浸泡瓜果20分鐘，可以起到消毒殺菌作用。加點兒食鹽于醋中煎服，可止吐、止瀉；熱水燙紅了皮膚，擦點兒食鹽可以減輕疼痛。
食鹽是人們的生活之友，用食鹽水洗頭，可以避免頭發脫落。新買來的瓷器或玻璃器皿，先用食鹽水煮一下，就不易破裂；把刀放在食鹽水里泡半小時，磨起來既省力，又易磨得鋒利；破了殼的雞蛋，放在食鹽水里煮，可使蛋白不流出來；茶具上的茶垢，用布沾食鹽擦，即可去掉；花瓶里養花，向水中加少許食鹽，能使花朵保鮮時間長；漿糊里加點兒食鹽，可以防止腐敗，增加漿糊的粘度；用食鹽擦拭家具，可使家具光潔明亮。食鹽在自然界的蘊藏是極為豐富的。浩瀚的大海是食鹽憩居的主要地方。如果把海水里的食鹽全部提取出來，鋪在地球表面，就能形成一個厚約40米的大“鹽被”，把地球覆蓋起來。現在，全世界每年大約生產海鹽1億噸，按照這個數量生產下去，食鹽可供人類使用5億年！
制取氯氣
高中階段接觸到的實驗室制備氯氣的常用方法有以下幾種：
二氧化錳與濃鹽酸反應
MnO2 + 4HCl（濃）=MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
氯酸鉀與濃鹽酸反應
KClO3 + 6HCl (濃) = 3Cl2↑+ KCl +3H2O
高錳酸鉀與濃鹽酸反應
2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
其中，以二氧化錳與濃鹽酸反應制取氯氣的方法最常見，一般的教材選用的就是這種方法，實驗裝置圖如下：
（圖1）
考慮到氯氣對環境和人體的危害，有教師對此裝置進行了修改，
（圖2）
使用該裝置收集氯氣,可按下述方法進行操作:
① 當要收集氯氣時, 合上夾子B, 打開夾子A , 氯氣就導入了集氣瓶;
②當集氣瓶收集滿之后, 而要換用另一個集氣瓶收集時, 合上夾子A , 打開夾子B, 則氯氣就導入了氫氧化鈉溶液;
③當集氣瓶換好之后,再合上夾子B, 打開夾子A ,則氯氣又導入了集氣瓶。
除此之外，還有一些改進實驗：
⒈直接在廣口瓶中(因集氣瓶為磨口易漏氣,不易塞緊,廣口瓶為磨頸,不易漏氣) 制取氣體：事先把氯酸鉀與鹽酸裝好,在要用氯的時候直接把濃鹽酸擠下去。該裝置的優點是可以隨用隨制,雖然會產生少量氯氣，但因量少,有NaOH 溶液吸收又在通風櫥中進行,所以污染少。實驗裝置圖如下：
⒉稀釋固體藥品：若選擇高錳酸鉀與濃鹽酸反應制取氯氣，可以將高錳酸鉀、水泥和沙子固體按照一定比例（如2：2：1.5或1：2：2）混合，再將混合物制備成厚度約為0.5cm，面積約為1cm2的塊狀固體，使用啟普發生器作為反應的裝置在課堂上演示制取氯氣的實驗。
用此法演示氯氣的制備和性質時，打開啟普發生器出氣口活塞，就可立即產生大量氯氣；關閉出氣口活塞，固體反應物與鹽酸分離，反應逐漸停止。
⒊注射器作為實驗裝置（下圖）
操作方法：
①稱取約015gKClO3 固體, 裝入其中一個注射器內(稱為A)。
②用另一注射器(稱為B) 取約1ml 濃鹽酸, 馬上用橡皮套將下口封好。
③用頭皮管的一端套在A 注射器上, 另一端的針頭插入B 注射器的橡皮套內。
④緩緩抽動A 注射器活塞, 則B 中的濃鹽酸會緩慢流過來, 并馬上與KClO3 發生反應, 注射器內產生黃綠色的氣體。隨著氣體的不斷產生, 持續抽動活塞。
⑤　要想終止反應, 抽動B 的活塞, 將少量未反應的濃鹽酸從頭皮管中抽回, 再將針頭從B 拔出, 插在橡皮塞上即可。
實驗進行時，密封在A 內的黃綠色氣體即為氯氣,進行性質實驗時,將針頭從橡皮塞中拔出,插入反應容器的橡皮塞,用活塞推入氣體即可。
⒋漂白粉與濃鹽酸反應制取氯氣
反應原理：Ca(ClO)2+HCl(濃)=CaCl2+H2O+Cl2↑
操作方法：
按圖組裝儀器，并檢驗氣密性。
在燒瓶中先投入幾匙漂白粉。
塞上塞子，打開止水夾1。
打開分液漏斗的旋塞，注意觀察集氣瓶1的顏色，并看燒杯里是否有氣泡逸出。
待集氣1中氣體收滿，先打開止水夾2，再關閉止水夾1，在集氣2 中收集氯氣，快速拆下集氣瓶1的進出氣裝置，塞上合適的塞子備用，并換上另一個集氣瓶。
待反應結束時，擠壓二連球使燒瓶里的氣球膨脹，使瓶內氣體盡量排放到集氣瓶中。
參考文獻：
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氯氣性質實驗的改進
氯氣性質的封閉式實驗：氯氣是一種有毒氣體。為了盡量減少它對環境的污染、使實驗操作簡單易行且實驗現象明顯，可以在密閉的小型裝置中進行實驗操作。
⑴銅、鐵在氯氣中燃燒：　集氣瓶底部先盛放少許氯酸鉀，取一段細銅絲, 把銅絲在筆套上繞成螺旋狀, 做成“U ”型, 穿過雙孔橡膠塞, 塞住集氣瓶口。在雙孔橡膠塞上, 一孔插盛有濃鹽酸的膠頭滴管, 另一孔插盛有蒸餾水的膠頭滴管。在露出橡皮塞口的銅絲兩端接上導線。實驗時, 先擠下膠頭滴管
中的濃鹽酸, 它與氯酸鉀接觸立即反應, 放出大量氯氣。當看到氯氣充滿全瓶后, 接通電源, 加熱銅絲, 稍后,銅絲在氯氣里劇烈燃燒, 此時立即斷開電源。稍后將另一膠頭滴管中的水擠出, 觀察溶液的顏色。實驗結束后, 注入NaOH溶液進行尾氣處理。
⑵鈉在氯氣中燃燒

如上圖所示，在試管中預先加入少量高錳酸鉀固體,用鐵夾固定在鐵架臺上。塞入帶球形管的膠塞,在球形管中預先放一薄層蘸有飽和食鹽水的棉花團, 再墊一層厚的石棉絨。推放注射器中的少量濃鹽酸, 片刻球形管中出現黃綠色氣體，此時立即用鑷子取濾紙吸干煤油的金屬鈉薄片1～2片投入球形管石棉絨上, 蓋上帶沾有氫氧化鈉溶液的棉花球的球形滴管吸收尾氣。片刻可觀察到金屬鈉在氯氣里劇烈燃燒的實驗現象。如果再向球形管投入一薄片金屬鈉, 仍可在氯氣里燃燒, 方便重復觀察實驗現象。
⑶鈉在氯氣中燃燒實驗改進

（1）操作步驟
①往干燥三叉管的一個支管中加入一小藥匙的KMnO4 固體;另一支管中裝入少量的碎瓷片。
②切取除表面氧化層的綠豆般大小的金屬Na ,用濾紙吸干煤油,再用玻片把Na 壓成片狀, 小心地鋪在碎瓷片的上面。
③用插在膠塞上的塑料多用滴管吸取約1mL的濃HCl ,用濾紙吸干滴管外部沾有的濃HCl ,小心地把膠塞塞緊在三叉管上(滴管的一端要伸入裝有KMnO4 固體的支管中) 。
④把裝好藥品的三叉管固定在鐵架臺上,導管的另一端插入裝有NaOH 溶液的燒杯中。
⑤用手慢慢擠壓滴管,使濃HCl 均勻地滴加,至燒杯中的NaOH 溶液有氣泡產生,停止滴加。
⑥很快,Na 在充滿Cl2 的三叉管中劇烈燃燒,發出黃光,生成白煙,反應后支管壁可看見白色的粉狀固體。
（2）注意事項
①三叉管在實驗前一定要保持干燥。
②Na 不能多,綠豆般大就可以,要用濾紙吸干煤油,以免影響效果;盡可能把Na 壓成薄片,以增加跟氯氣的接觸面積。
③裝有Na 的支管底部可裝石棉絨或玻璃纖維,用碎瓷片可方便實驗后倒出清洗。
④由于三叉管的口徑不大,采用塑料多用滴管既軟且可拉長,可以方便伸入支管中。
⑤實驗后清洗三叉管時要注意Na 是否已經燃燒完畢。
⑷氫氣在氯氣中燃燒
如圖所示，在100ml錐形瓶中放入20 粒鋅, 加入40ml4mol/L的稀硫酸, 塞上帶尖嘴的兩個橡膠塞, 在另一個橡膠塞上倒扣一個去底礦泉水瓶, 對產生的氫氣驗純后, 點燃氫氣。再向倒扣的礦泉水瓶中加入少量的KMnO4。然后把該裝置放在一個加水(已滴有紫色石蕊試液) 的培養皿和帶滴管的去底的透明大塑料可樂瓶制成的一個密封的反應系統, 防止氯氣的泄露。最后往倒扣的礦泉水瓶
中的高錳酸鉀中滴加幾滴濃鹽酸, 立即觀察到火焰的顏色變為蒼白色, 在可樂瓶內出現了白霧,同時紫色石蕊試液變紅。
⑷C l2 的漂白實驗


在廣口瓶下層鋪少許Ca (OH) 2 ,中間放1 個盛有KMnO4固體的平底小試管。在一張紅紙上用水畫一個小圈放入廣口瓶, 塞緊帶有滴管(濃鹽酸) 的瓶塞。將濃鹽酸滴加到KMnO4 中, 立即觀察到產生大量的黃綠色氣體, 紅紙在畫有水圈處漫漫褪色。
⒉也有人設計出如下一系列實驗裝置：
　
A. 制取氯氣的裝置。
B. 盛有濃H2SO4的洗氣瓶。
C. 帶有兩導管的橡膠塞和廣口瓶,在橡膠塞的底部釘有兩枚大頭針,分別掛有濕潤有色紙條和干燥有色紙條。
D. 盛有濃NaOH 溶液燒杯。
E. 取一無色飲料瓶,用刀從其中上部切開,上部用鐵夾固定于鐵架臺,將底部套于上部,且要留有微小的縫隙。
F. 氫氣發生裝置。
⒊使用同一套裝置完成氯氣的制取和性質實驗
Ⅰ.以廣口瓶為容器
實驗步驟：
①用濾紙剪成適當大小的4 個長方形,然后將這些濾紙都用凡士林粘在廣口瓶的內部。
②將飽和的NaCI、NaBr、Na2S、品紅溶液(1～2滴) 分別滴在如圖所示的濾紙上。
③向廣口瓶內加013g KClO3 ,在滴管中吸入約2mL濃鹽酸,然后將滴管裝在雙孔塞上,最后把該雙孔塞塞在廣口瓶上。
④右邊燒杯中加NaOH 溶液,用來吸收逸出的氯氣。
⑤擠膠頭滴管向廣口瓶中加濃鹽酸,此時,可以看到有黃綠色氣體產生,很快滴品紅的濾紙紅色褪去,滴NaBr 的濾紙變為棕紅色,滴Na2S 的濾紙有黃色出現,滴NaI 的濾紙出現了紫黑色。
⑥實驗結束后,可在廣口瓶中直接倒入氫氧化鈉,用來把各種產物吸收變為無毒物質,再行倒入廢物缸。
Ⅱ.氯氣性質的系列實驗設計

1 濃鹽酸，2 藍色石蕊試紙環，3 普通大紅紙環，4 普通黃紙
環，5 吸有40%KI溶液的濾紙環，6 吸有40%KBr 溶液的濾
紙環，7 粗玻璃管，8 小細玻璃管，9 高錳酸鉀晶體，10 銅
粉，11 干燥的脫脂棉，12 金屬鈉塊，13 吸有5％NaOH溶液
的脫脂棉，14 濕潤的淀粉KI試紙
⑴實驗步驟如下：
①實驗前在1支12mm×160mm粗玻璃管的外壁從上往下依次用固體膠分別粘牢寬度為1.5cm的藍色石蕊試紙環1個、白色濾紙環2個、普通大紅紙環1個、普通黃紙環1個。紙環之間相隔1cm左右，備用。
②實驗時，分別用4滴蒸餾水將藍色石蕊試紙環、紅紙環、黃紙環濕潤，用4滴40％KBr溶液和40%KI溶液分別使2個白色濾紙環濕潤。用紙槽將約1/3藥匙的高錳酸鉀晶體放入具支試管底部，然后將此粗玻璃管套在分液漏斗的下端，連同橡膠塞一同放入具支試管內，并塞緊。
③如裝置圖所示連接好裝置。
④用量筒量取約2.5mL的濃鹽酸并倒入分液漏斗內，打開活塞，讓濃鹽酸沿著分液漏斗、粗玻璃管流入具支試管底部后，立即關閉活塞。當看到雙口試管充滿黃綠色氣體時，立即在銅粉下用酒精燈加熱。
⑤實驗完畢后，將2mL5％NaOH溶液倒入分液漏斗內，打開活塞，讓其充分反應，直至黃綠色氣體完全消失。
⑵實驗現象的解釋：
實驗現象及解釋
①濕潤的藍色石蕊試紙環先變紅，很快又褪色，說明氯氣溶于水后，有酸生成，同時又有漂白性物質生成。這是為:Cl2+H2O=HCl+HClO。
②KI試紙環變為褐色，KBr試紙環變為橙紅色。這是因為：
Cl2+2KI=2KCl+I2, Cl2+2KBr=2KCl+Br2
③黃色紙環完全褪色，是因為氯氣溶于水后生成的次氯酸具有漂白性。紅色紙環褪色，但留有棕黃色斑點，這是因為普通大紅紙的主要成分之一酸性橙Ⅱ()與鹽酸反應生成了棕黃色的沉淀附著在紙上。
④當加熱銅粉時，銅粉與金屬鈉同時反應。在雙口試管的左端，有棕黃色的煙生成，冷卻后附著在雙口試管的上方，實驗完畢后，用滴管向有棕黃色煙處滴加$滴蒸餾水，有綠色溶液生成，這是因為生成了氯化銅溶液。在雙口試管的右邊，由于高錳酸鉀和濃鹽酸反應生成的熱和酒精燈加熱所產生的熱使金屬鈉先熔化，后劇烈燃燒，有白色固體生成。
⑶實驗注意事項
①整個裝置接口處應不漏氣。
②銅粉可以用砂紙打亮后的一根細銅絲剪碎來取代。
③濃鹽酸與高錳酸鉀的量不宜過多，這樣可以避免不必要的浪費，同時也可以防止量過多時，劇烈的反應使反應液濺到紙環上，而使實驗失敗。
④在具支試管的底部墊上一支短小的細玻璃管，使從粗玻璃管流出的濃鹽酸與高錳酸鉀充分接觸，同時也可以避免反應液濺到紙環上。

參考文獻：
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海水中的化學資源
我們都知道海水很咸， 這是因為海水中溶解有大量的以鹽類為主的礦物質，這些礦物質就是我們說的海水中的化學資源。海水中蘊藏著豐富的化學資源,人類在地球上已發現109 種化學元素, 海水中就含有80 多種，這些元素以分子、 離子和化合物的形式溶解在海水中。
海水的平均鹽度（每千克海水中的克數）約為35，照此計算全球海洋中固體礦物質含量多達5億億噸， 如果將它們全部鋪在陸地上，會使全世界的陸地加高約150米。海水是巨大的液體礦物資源，其中蘊藏的豐富的化學資源是人類生存和發展不可或缺的：海鹽、溴素、鋰鹽、鎂鹽是重要的基礎化工原料，鈾、氘、鋰、碘是重要戰略物資。隨著陸地資源的逐漸消耗,資源開發與利用的焦點轉向海洋。
中國工程院院士管華詩指出: “海洋是生命的源泉, 海洋是資源的寶庫, 海洋是文明的搖籃, 海洋是人類新的生存空間。當人類進入現代社會后, 由于人口的急劇增長和陸地資源的日漸枯萎引發了一系列問題, 因此開發和保護海洋正成為世界各國的共同行為和21 世紀的時代潮流”。
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海水淡化處理資料

海水淡化處理設備
無錫市貝斯克水處理有限公司
一．背景和意義
　　我國的人均淡水資源量僅為世界平均值的1/4，屬于貧水國家；，海水淡化技術受到越來越多的重視。反滲透是一種壓力驅動的分離技術，由于淡化過程中沒有相變，具有顯著的節能特征。能量回收裝置的使用使得反滲透海水淡化的電力消耗可低于4KWh/m3，特別適合于海島、沿海城市和地區以飲用水為目的的淡化過程。
二．主要技術內容
　　海水從取水頭部取出后，根據不同的海水水質進行相應的預處理過程，其目的是使海水在進入反滲透膜之前達到SDI<3等控制指標，以確保反滲透膜的使用壽命。經過預處理的合格海水用高壓泵加壓送入反滲透膜組堆，透過反滲透膜的水經收集后再經過適當的預處理送入管網系統供用戶使用，未能透過反滲透膜的高壓濃鹽水進入能量回收裝置以回收其能量，經過能量回收裝置的濃鹽水排回大海。
膜法海水淡化技術特點：
1． 投資少：投資額為其他工藝的1/2-2/3
2．占地省：約為其他工藝的1/2-2/3
3．能耗低：比其他工藝低20%以上
4．對海水適應性強，設備機動性強
反滲透海水淡化技術經濟指標：
1．脫鹽率 99.5 ％
2．水回收率 35 ％－ 40 ％
3．噸水耗電 3 － 4 度
4．噸水運行成本 3 － 4 元
摘自中國環保設備網。
日本沖繩島海水淡化廠及周邊環境鳥瞰
摘自臺灣海水淡化網。
船用海水淡化設備
珠海市江河海水處理設備工程有限公司
摘自中國環保設備網。
流體聲能小分子團海水淡化處理系統
由紹興精功聲能科技有限公司開發研制的第一代流體聲能海水淡化方艙在集團董事局主席金良順先生和總設計師徐小寧先生的直接領導下，在舟山群島的沈家門碼頭試驗成功，生產出可直接飲用的高品質小分子淡水。精功聲能有限公司副董事長、總設計師徐小寧，精功集團董事局副主席、精功機電產業集團董事長孫建江，精功聲能有限公司總經理李立人、副總經理徐揚、孫國飛，以及在海水淡化領域享有國際聲望的德國普羅名特公司工程師等一行十八人共同參與了此項目的現場試驗。在含大量泥沙和海水溫度僅有11℃的試驗條件下，淡水總產出率達到60%，遠遠超過目前在國際上采用的任何反滲透海水淡化裝置的出水量。
??? 該項目的核心技術是利用流體聲能對海水進行小分子化處理。公司總設計師徐小寧先生說，該系統設計思想是采用流體聲能技術對海水進行物化前處理，同時進行物理滅菌處理，經該裝置處理后的海水變成了小分子海水，處理后的海水經反滲透裝置后，生產出優質飲用淡水，而且此淡水所含的礦物質極其豐富，其水質優于GB5749《生活飲用水衛生標準》指標要求。與傳統工藝相比，采用聲能技術處理后在淡化系統中不添加任何化學劑，淡化后的小分子水不僅成為高品質的飲用水，而且在醫藥、化工、化裝品等領域有著良好的市場前景。
??? 紹興精功聲能科技有限公司是由精功機電汽車科技有限公司與北京光慧曉明聲能技術研究所共同投資設立的新公司。海水淡化項目作為該公司成立后第一個產業化項目試驗的圓滿成功，將成為精功產業發展史上又一重大突破，并將對精功事業的發展作出重要貢獻。同時該技術的產業化將對解決沿海地區、島嶼和內陸苦咸水地區居民的飲水問題，以及長遠解決我國水資源短缺問題具有十分重要的戰略意義。
上圖為海水淡化系統
圖中從左到右依次為濾后海水、處理后海水、產品水?????????????
精工聲能·海水淡化處理技術
??? 海水淡化屬于高科技范疇,涉及海洋、化工、機械、材料、環境、生物等多個學科,是高新技術的集成。精工聲能海水淡化技術是將經過粗濾后的海水利用流體聲能技術,對海水進行小分子化處理后,通過反滲透膜裝置等附屬設備處理,使海水淡化,生產可供直接飲用的優質小分子團淡水,經國家權威部門檢測,淡水質量已達到并高于世界衛生組織(WHO)規定的飲用水質標準。此項技術的應用在海水淡化領域開創了一個全新的水處理技術概念,具備領先的行業水準,為實現循環經濟,為社會提供了更安全、健康的淡水資源,造福于全人類。
??? 該系統可 按規模大小完成各種設計,既可以建設日產萬噸級以上規模的海水工廠,也可以采用車載集裝箱式和船用型,用來滿足海島、遠洋運輸、搶險救災等不同條件下的使用。
本系統主要由電控、發電機、空氣壓縮機、粗濾器、細濾器、反滲透膜等組成。
技術指標
適用范圍
海水、苦咸水、陸源淡水
進水水質
從陸源淡水到鹽度為35000mg/L
進水水溫
1℃-45℃
進水PH
2～11
出水水質
小分子團淡水,符合GB5749 《生活飲用水衛生標準》
淡水回收率
35%-60%
不使用任何化學藥劑
?????????????????????????????????????應用領域
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???????????????????????????????????????????? 檢測報告

摘自聯合科技網。
碘、溴的提取
⒈溴的提取及性質
溴及其衍生物是制藥業和制取阻燃劑、鉆井液等的重要原料，需求量很大。國外從１９３４年開始海水提溴試驗和開發，目前日本、法國、阿根廷和加拿大等國家和地區已建有海水提溴工廠，中國從１９６６年開始海水提溴，至今仍處于小型試生產的規模。
⑴從海水中提取溴
溴在自然界中和其他鹵素一樣，沒有單質狀態存在。它的化合物常常和氯的化合物混雜在一起，但含量很低，在一些礦泉水、鹽湖水和海水中含有溴。
海水提溴技術有水蒸氣蒸餾法、空氣吹出法、溶劑萃取法、沉淀法、吸附法等，其中空氣吹出法和水蒸氣蒸餾法為國內外所普遍采用。空氣吹出法的基本流程是酸化→氧化→吹出→吸收→蒸餾；吸收工藝普遍采用堿吸收和一氧化硫吸收，吸收劑有堿、硫、鐵屑、溴化鈉等。
在海水中，溴總是以溴化鎂和溴化鈉的形式存在。用空氣吹出法提取溴，是用硫酸將海水酸化，通入氯氣氧化，使溴呈氣體狀態，然后通入空氣或水蒸氣，將溴吹出來，具體步驟如下：
①濃縮并酸化海水后,通入適量的氯氣,使溴離子轉化為溴單質:2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl
②向含溴單質的水溶液中通空氣和水蒸汽,將溴單質吹入盛二氧化硫溶液的吸收塔內以達到富集的目的。
Br2+SO2+2H2O==2HBr+H2SO4(也可用NaOH或Na2CO3溶液吸收)
③向吸收塔內的溶液中通入適量的氯氣:2HBr+Cl2==2HCl+Br2
④用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內的溶液中的溴單質。
⑵實驗室制備溴
如圖所示，取溴化鉀5克研細后和二氧化錳粉末10克混合均勻，倒入一支大試管里。加水5毫升，搖勻，再加濃硫酸10毫升。用小火加熱，通過溴蒸氣的玻璃導管要伸到接近承受試管的底部。承受試管要浸在盛冰和食鹽混和物的燒杯中，使溴蒸氣凝成液態（溴的沸點為58.78℃）。在發生器塞子附近和玻璃導管內有時也會凝聚有液溴，可用小火加熱使它氣化后驅入承受試管內。氫氧化鈉溶液用于吸收少量未冷凝的溴蒸氣，以防污染空氣。制取完畢，將發生器移入通風櫥內，待冷后洗滌。液溴很容易蒸發，應用塞子塞好。
⑶溴的發現
1824年，法國一所藥學專科學校的22歲青年學生巴拉爾，在研究他家鄉蒙培利埃（Montpellier）鹽湖水提取結晶鹽后的母液時，希望找到這些廢棄母液的用途，進行了許多實驗。當通入氯氣時，母液變成紅棕色。最初，巴拉爾認為這是一種氯的碘化物。但他嘗試了種種辦法也沒法將這種物質分解，所以他斷定這是和氯以及碘相似的新元素。巴拉爾把它命名為muride，來自拉丁文muria（鹽水）。1826年8月14日法國科學院組成委員會審查巴拉爾的報告，肯定了他的實驗結果，把muride改稱bromine，來自希臘文brōmos（惡臭），因為溴具有刺激性嗅味。實際上所有鹵素都具有類似嗅味。溴的拉丁名bromium和元素符號Br由此而來。
⒉碘的提取
碘是國防、工業、農業、醫藥等部門和行業所依賴的重要原料，海水提碘是從海水中提取元素碘的技術。海洋水體蘊藏的碘極豐富，總數估計達800億噸，世界上有許多國家從事海水提碘。20世紀70年代末，中國提出“離子－共價”吸著概念，研究成功JA－2型吸著劑，可直接從海水中提碘和溴；此后發展了液一固分配等富集方法，亦可直接從海水中提取碘。利用曬鹽后的鹵水也可制取碘，所采用的方法有活性炭吸附法、淀粉吸附法、硝酸銀或硫酸銅沉淀法、離子交換樹脂法等。某些海藻具有吸附碘的能力，如干海帶中碘的含量一般為0.3％～0.5％，比海水中碘的濃度高10萬倍。因此，利用浸泡液浸泡海帶亦可制取碘。
⑴從海帶或藻類中提取碘
①海帶、馬尾藻以及其他褐藻類都可作提碘原料，采用馬尾藻和海帶根作原料比較經濟。原料在曬干時除去泥沙，避免雨淋濕或水洗，因為藻體死后碘顆粒變小，易溶解于水或酸性溶液，而減少其產量。
②將曬干的原料進行灰化，破壞原料的有機組織，便于無機碘化物成分的溶解。灰化采用灰化窯，灰化窯比露天灰化省力，碘量損失少。灰化時嚴格控制溫度如溫度超過碘化物的溶點，會使碘升華而減少產量。
將灰放入浸灰池中以1：1水量浸泡，在浸灰池夾層中通蒸氣加熱保持70--80℃，浸泡幾天，使浸泡液的濃度達到19波美度，使灰中碘化物盡量溶出，進行濃縮。
將浸泡液加熱濃縮到25波美度，以增加碘化物濃度在加熱和冷卻過程中有大量無機鹽析出，當碘含量約為4%時即可進行蒸餾提碘。
將濃縮液裝入蒸餾器內用工業硫酸調節其pH1—2，煮沸后加入二氧化錳繼續蒸餾，直到紫色蒸氣全部蒸發為止，蒸出的紫色蒸氣在冷凝器內結晶即是碘。
⑥將粗碘放在升華器內以60--70℃升華，將凝結在升華器壁上的碘取下包裝即為精制碘。
⑵從智利硝石中制備碘單質
IO3－ 來源于智利硝石（NaNO3 + 少量NaIO3），制備KNO3的母液，母液中含有IO3－、，用還原劑HSO3－還原IO3－制取碘，其離子反應式為：
2IO3－+ 5HSO3－ = I2 + 5SO42－ + 3H+ + H2O
IO3－+ 3HSO3－ = I－+ 3SO42－ + 3H+
IO3－+ I－＋6H＋＝3I2 + 3H2O
⑶碘的發現
18世紀末和19世紀初，法國皇帝拿破侖發動戰爭，需要大量硝酸鉀制造火藥。當時法國第戎(Dijon)的制造硝石商人、藥劑師庫爾圖瓦利用海草或海藻灰的溶液把天然的硝酸鈉或其他硝酸鹽轉變成硝酸鉀的方法生產著硝酸鉀。1811年，一個時期里他發覺到盛裝海草灰溶液的銅制容器很快就遭腐蝕。他認為是海草灰溶液含有一種不明物質在與銅作用，于是他進行了研究。 他將硫酸倒進海草灰溶液中，發現放出一股美麗的紫色氣體。這種氣體在冷凝后不形成液體，卻變成暗黑色帶有金屬光澤的結晶體。這，就是碘。
1813年，庫爾圖瓦發表了《海草灰中新物質的發現》論文，并把他取得的碘送請當時的法國化學家克萊門、德索梅、蓋呂薩克等人進行研究鑒定，得到他們的肯定。 正是蓋呂薩克命名它為iode，來自希臘文紫色一詞。由此得到碘的拉丁名稱iodium和元素符號I。
溴與金屬鋁反應
在表面皿中放入少量的液溴，用鑷子將一小塊金屬鈉放入液溴中，剛開始反應很緩慢，但由于是放熱反應，過一會，反應會劇烈起來，生成溴化鋁。
電解飽和食鹽水
⒈電解飽和食鹽水的實驗“奇觀”
以鐵釘作陰極、石墨棒為陽極,在U 型管中做電解飽和食鹽水演示實驗。觀察兩極產生氣泡,并用酚酞試液滴入陰極區變紅,用濕潤的
KI —淀粉試紙放在陽極管口變藍，實驗結束后,將直流電源反接(在U 型管中插入的兩極保持不變)于是出現以下四道奇觀：
第一道奇觀:鐵釘變成了點“雪”魔棒。陽極鐵釘身上包滿白
色絮狀物,鐵釘下端產生白色絮狀沉淀緩緩下落,猶如下起鵝毛般大雪。
第二道奇觀:當白色絮狀物沉到管底部時,便形成翠綠色環狀物,隨著時間的推移,陽極區形成上端呈白色絮狀,中部為白色和翠綠色交融狀,底部呈翠綠色,猶如翡翠玉鐲,令大自然羞澀。
第三道奇觀:關閉電源后,陽極區沉淀繼續下移,最終在U型管底部形成3～5 厘米長的翠綠色環狀物。(以上全過程約需20 分鐘)
第四道奇觀:將上述翠綠色環狀物放置于安全處,第二天觀
看,呈灰綠和翠綠相伴狀。
原理分析:在原電解池中,鐵釘作陰極,該區產生H2和NaOH,使該區呈現堿性和還原性。反接電源后,鐵釘作陽極
電極反應:Fe - 2e - = Fe2 +
亞鐵離子與原來產生的NaOH結合生成白色絮狀的Fe (OH)2 ,由于該區上中部呈還原環境,Fe (OH) 2 絮狀物可保持較長時間不變色。而該區下半部食鹽水中,仍含有極少量O2，Fe (OH)2和O2 反應生成翠綠色物質,經過一夜,由于空氣中O2的溶解,使翠綠色的外表呈灰綠色。
⒉自制簡易飽和食鹽水電解裝置
⑴裝置介紹
①取一芬達汽水瓶,根據注射器針筒的高度截去瓶口部分。
②在瓶底用鐵釘燙兩個小孔,以剛好插入鉛筆芯和鐵釘為宜,并用石蠟封住。
③取一硬紙板,并在上面鉆兩個孔,孔大小以固定注射器為宜,且與電極在同一垂線上。
④向汽水瓶中倒入飽和食鹽水。用一注射器吸取少量無色酚酞和一定量飽和食鹽水,插入鐵電極;另一注射器直接吸取等量溶液,插入石墨電極。按圖所示固定好。
⑤接上電源,觀察現象。
⑥取出注射器,將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近裝有黃綠色氣體的注射器,觀察現象;將另一支注射器中的氣體推入洗滌劑中吹氫氣泡。
⑵裝置的優點
①現象明顯,實驗產物易于檢驗。
②材料易得,學生可親自制作,親身體驗。
③裝置耐用,無需尾氣吸收裝置,不腐蝕橡皮管。
⑶使用注意事項
①兩電極應適當靠近,且保持兩電極不松動,防止漏水。
②兩電極以細長為好,以防止生成的氣體堵塞注射器口部。
參考文獻：
[1] 陳德善. “電解飽和食鹽水演示實驗”奇觀[J] 實驗與創新思維,2004,(03) .
[2]陸余平. 自制簡易飽和食鹽水電解裝置[J] 教學儀器與實驗,2007,(02) .

圖1 圖2 圖3
圖1：試管中盛放的是碘化鉀溶液和四氯化碳，用長滴管向水溶液中加入新制氯水。
圖2：反應生成碘單質。
圖3：溶解于水的碘單質向四氯化碳中溶解。
離子交換膜法電解食鹽水
一、離子交換膜法電解食鹽水
⒈離子交換膜電解槽的組成
　　由陽極（金屬鈦網）、陰極（碳鋼網）、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成，每臺電解槽由若干個單元槽串聯或并聯組成。下圖表示一個單元槽的示意圖。
⒉陽離子交換膜的作用
　　將電解槽隔成陰極室和陽極室，它只允許陽離子（Na＋）通過，而阻止陰離子（Cl－、OH－）和氣體通過。這樣既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質量。
⒊離子交換膜法電解制燒堿的主要生產流程（如下圖）
離子交換膜法電解制堿的主要生產流程
二、我國離子交換膜法制取燒堿的發展簡介
20世紀70年代后期,上海有機化學研究所等單位開始離子膜法制燒堿的研發試驗。1983年,國內企業開始引進離子膜法電解術；到了20世紀90年代,具有自主知識產權的國產化離子膜法電解槽開始逐步推廣。近幾年來,國產化離子膜法電解槽制造技術不斷提高,新建和改擴建離子膜法燒堿裝置采用引進技術和采用國產化技術的生產能力相當。
2006年我國離子膜法燒堿生產企業有113家,總生產能力達1 105. 61萬噸/年。我國已是離子膜法燒堿產能和產量均為世界上最大的國家,但還不是生產技術強國, 因此必須提高制造國產化離子膜法電解技術裝置和離子膜法制燒堿的生產技術水平。
參考文獻：
[1] 劉海英. 電解原理及其應用.黃岡中學網校.
[2] 劉自珍. 我國離子膜法燒堿現狀分析與發展對策[J] 氯堿工業,2007,(11) .

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