[发明专利]一种利用微波负压海冰淡化方法

说明书

技术领域

本发明涉及海冰/海水淡化技术领域，特别是涉及一种利用微波负压海冰淡化方法。

背景技术

我国淡水资源总量为2.7万亿立方米，居世界第六位，人均水量只相当于世界人均占有量的1/4，居世界第110位。水资源在区域分布上也很不均匀，其中，环渤海地区是我国水质性缺水最为严重的地区之一。环渤海区域是我国继珠三角和长三角地区之后发展起来的第三个经济增长极，随着产业和人口在这里的急速聚集，对摆脱淡水资源量束缚的愿望异常迫切。渤海海冰是一种灾害，更是一种资源。研究表明，正常年份环渤海海冰可开采100亿立方米～200亿立方米/次，因为海冰开采后会再生长，如果按年平均生长4～5次计算，那么整个渤海地区的海冰潜在可开采资源量最高可达1000亿立方米/年，将超过黄河1年的入海流量。因此若将巨大的海冰储量转化为廉价的淡水资源，对区域经济持续发展、环境改善等具有重要作用和战略意义。

在海上，海冰是由在低温环境下形成的淡水冰晶、冰针和冰片发生合并、生长而成，一部分海水浓缩后被包围在合并时形成的穴及晶格内，而另一部分则从冰晶间析出流入下面的海水中；而穴或晶格内的浓盐水形成了所谓的“盐水胞”或“卤水胞”，向下生长的冰晶大多以矩阵状排列，使固态海冰具有纵向节理属性。所以，海冰结构不同于淡水冰结构，它并不是单纯的冰晶，而是固体冰晶、盐水胞和少量固体杂质组成的固、液、气三相混合物。海冰的盐分主要来自晶体间的盐水胞，而盐水胞的盐分浓度和数量决定着海冰含盐量的高低，因此如何将海冰内的盐水胞去除是海冰淡化的关键。

自我国科学家史培军教授等人首次提出海冰淡化概念以来近18年的时间里，以北京师范大学为主的科研团队陆续开展了一系列相关工作。研究表明，根据海冰自然融化时咸淡分离原理，通过简单物理方法可实现海冰脱盐淡化。目前常见的海冰脱盐淡化方法有：浸泡脱盐法、离心脱盐法、浸泡离心脱盐法、控温冻融重力脱盐法等。实质上，海冰淡化方法主要分为两类，一种是利用热传导、对流、热辐射等由外及里的升温融冻方式，使海冰内部盐水胞扩张逐渐形成排盐通道，最终实现咸淡水分离海冰淡化的目的，但该方法淡化周期长，连续化程度低,一般需要1-2个月时间，如中国专利200510092863.7。另外一种，是采用海冰机械高度破碎后进行离心、浸泡等排盐淡化方法，该方法中需要将海冰内部大小不一的盐水胞全部打碎，使盐水胞个体破坏并暴露出来，才能真正释放浓盐水，即海冰脱盐淡化效果与海冰破碎程度有直接关系，比如海冰经过多次机械破碎，直到冰晶粒径达3mm左右，再利用高速离心过程才能海冰淡化获得较好效果,（见中国专利201210384736.4，实际上绝大多数海冰盐水胞长度小于1mm，见图3）。综上所述，现有海冰淡化方法中，控温冻融重力脱盐方法具有周期长、连续性差等缺点；而传统机械破碎浸泡、离心等方法具有物料破碎程度要求高、工作效率低、耗能高等缺点，均是困扰当前海冰淡化方法研究和产业化生产研究中遇到的关键问题和瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用微波负压海冰淡化方法，本方法解决了传统热传递过程中海冰盐水通道形成缓慢、淡化周期长和连续化生产效率低等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种利用微波负压海冰淡化方法，该方法包括如下步骤：

1)将海冰放入微波装置；

2)在微波装置中加热海冰；

3)将步骤2)中加热后的海冰送入搅拌装置；

4)搅拌海冰，将搅拌后的海冰送入负压装置经负压过程处理，得到淡水冰。

优选地，步骤1)所述海冰厚度为5～50cm，海冰含盐量为1～15g/L。

优选地，步骤1)所述微波装置为微波加热装置，所述微波加热装置的腔体上、下壁安装微波频率为890MHz～24.125GHz的微波发生器；所述腔体高度为30～60cm，宽度为50～100cm。该腔体尺寸可以保证海冰顺利通过及在微波有效穿透深度范围内；另外，该微波加热装置具有微波防泄漏保护措施。