发布时间：
每天打开电脑打开网页都有一种特别魔幻的感觉。你曾经在儿时疯狂设想过的种种不靠谱的想法，总在某个阴暗的角落里被人当成是救国救民的大事在一本正经地讨论。比如牟其中老师的理想是，在喜马拉雅山上炸个五十公里的口子，引进南太平洋的暖风，把青藏高原变成鱼米之乡。后来葛优把这个段子弄到《不见不散》里了。当时电影院里人们笑得前仰后合——真敢想啊。 又比如——把渤海之水引到塔克拉玛干沙漠上。这是一些专家最近刚刚开研讨会后给出的建议，还言之凿凿说6年内即可实现。恐怕稍有常识的人都知道，海水在沿海地区引发的土地盐碱化尚未解决，假如海水到了内地，盐碱化只有更严重。而且由于新疆特殊的地形地貌，即便增加地表径流，也未必能够增加蒸发量。 蒸发量大，不等于降雨量大。当年在新疆腹地的湖比如说罗布泊，1942年时尚有3000平方公里水面，1972年以后干涸。罗布泊的面积够大，但也没能影响新疆的降雨量。罗布泊干涸在于塔里木河的的流入量急剧变小。整个塔里木河，水库有130多座，抽水泵站有400多个。这才是罗布泊消失的原因。 不是说没有地表径流，而是人为破坏了地表径流，导致水资源未被科学利用。新疆不是洪水多发区，建坝的目的主要是为了发电。现在水少了，又酝酿从东部调水，这种思维不是解决问题的思维。犯了一个错误，不从根子上找原因，而是要再犯一个错误去弥补前一个错误的窟窿，无异于拆东墙补西墙。 大家可以想想看，偌大的一个中国地图上，南水北调中线和东线工程就是两个大渠，从丹江口和扬州调水到北京。如果再加一条引渤入新工程，又是一条大渠，而且与我国地势北高南低西高东低的基本特征相矛盾。从运输条件上看，势必消耗大量电能。专家说的利用落差以海水发电基本不可行，如果他们愿意看看涡轮机的构造，肯定后悔自己说出这样的话。 再来说淡化的事情。虽然中国的海水淡化技术已经很成熟，但每天依然只能生产大约50万吨的海水，主要用于沿海的工业企业，总量约占世界的百分之一。这个数字比较少，是因为淡化海水的定价机制和激励机制并未形成。南水北调到京每吨水的成本已经10元左右，调来的淡水比本地地下水贵多了。北京前一阵子还在研究海水淡化入入京的问题，但淡化水比调水更贵，只好暂时搁置。新疆这个问题更复杂，调海水既有距离成本，又有淡化成本，只能是贵上加贵。 再者，渤海湾污染严重，是半封闭的海域，流动性很差，本来淡化成本就很高。世界上淡化水做得好的地方，基本都是在海水比较干净的地方淡化。如果把渤海海水调到新疆，淡化时产生的浓盐水，以新疆的排污净化体系而言，根本无法承受，成本又比上述分析更高。假如开放水价，那对用水居民和企业来说，算是个天文数字了。 专家们拍大腿拍脑袋的时候，心里基本上不算账，好多人都是张嘴就来，按照主办方规定的议题鼓掌通过，完全不考虑实际上的可行性。这种水平跟牟其中老师差别也就不大。什么给“长城贴瓷砖、给太平洋装栏杆、给赤道镶金边”的主意都能想出来。这种主意本来主要是去忽悠领导的，被媒体一报道，就变成忽悠人民了。广大人民群众一定不要被这一小撮的专家忽悠了。
自然界的大海 1、简介 大海（seas and oceans; the ocean; the sea ）即海洋。其实海与洋还是有些差别的。 海和洋的区分: 广阔的海洋，从蔚蓝到碧绿，美丽而又壮观。海洋，海洋。人们总是这样说，但好多人却不知道，海和洋不完全是一回事，它们彼此之间是不相同的。那么，它们有什么不同，又有什么关系呢？ 洋，是海洋的中心部分，是海洋的主体。世界大洋的总面积，约占海洋面积的89%。大洋的水深，一般在3000米以上，最深处可达1万多米。大洋离陆地遥远，不受陆地的影响。它的水分和盐度的变化不大。每个大洋都有自己独特的洋流和潮汐系统。大洋的水色蔚蓝，透明度很大，水中的杂质很少。世界共有4个，即太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋。 海，在洋的边缘，是大洋的附属部分。海的面积约占海洋的11%，海的水深比较浅，平均深度从几米到二三千米。海临近大陆，受大陆、河流、气候和季节的影响，海水的温度、盐度、颜色和透明度，都受陆地影响，有明显的变化。夏季，海水变暖，冬季水温降低；有的海域，海水还要结冰。在大河入海的地方，或多雨的季节，海水会变淡。由于受陆地影响，河流夹带着泥沙入海，近岸海水混浊不清，海水的透明度差。海没有自己独立的潮汐与海流。海可以分为边缘海、内陆海和地中海。边缘海既是海洋的边缘，又是临近大陆前沿；这类海与大洋联系广泛，一般由一群海岛把它与大洋分开。我国的东海、南海就是太平洋的边缘海。内陆海，即位于大陆内部的海，如欧洲的波罗的海等。地中海是几个大陆之间的海，水深一般比内陆海深些。世界主要的海接近50个。太平洋最多，大西洋次之，印度洋和北冰洋差不多。 2、海洋的形成 海洋是怎样形成的？海水是从哪里来的？ 对这个问题目前科学还不能作出最后的答案，这是因为，它们与另一个具有普遍性的、同样未彻底解决的太阳系起源问题相联系着。 现在的研究证明，大约在50亿年前，从太阳星云中分离出一些大大小小的星云团块。它们一边绕太阳旋转，一边自转。在运动过程中，互相碰撞，有些团块彼此结合，由小变大，逐渐成为原始的地球。星云团块碰撞过程中，在引力作用下急剧收缩，加之内部放射性元素蜕变，使原始地球不断受到加热增温；当内部温度达到足够高时，地内的物质包括铁、镍等开始熔解。在重力作用下，重的下沉并趋向地心集中，形成地核；轻者上浮，形成地壳和地幔。在高温下，内部的水分汽化与气体一起冲出来，飞升入空中。但是由于地心的引力，它们不会跑掉，只在地球周围，成为气水合一的圈层。 位于地表的一层地壳，在冷却凝结过程中，不断地受到地球内部剧烈运动的冲击和挤压，因而变得褶皱不平，有时还会被挤破，形成地震与火山爆发，喷出岩浆与热气。开始，这种情况发生频繁，后来渐渐变少，慢慢稳定下来。这种轻重物质分化，产生大动荡、大改组的过程，大概是在45亿年前完成了。 地壳经过冷却定形之后，地球就像个久放而风干了的苹果，表面皱纹密布，凹凸不平。高山、平原、河床、海盆，各种地形一应俱全了。 在很长的一个时期内，天空中水气与大气共存于一体；浓云密布。天昏地暗，随着地壳逐渐冷却，大气的温度也慢慢地降低，水气以尘埃与火山灰为凝结核，变成水滴，越积越多。由于冷却不均，空气对流剧烈，形成雷电狂风，暴雨浊流，雨越下越大，一直下了很久很久。滔滔的洪水，通过千川万壑，汇集成巨大的水体，这就是原始的海洋。 原始的海洋，海水不是咸的，而是带酸性、又是缺氧的。水分不断蒸发，反复地形云致雨，重又落回地面，把陆地和海底岩石中的盐分溶解，不断地汇集于海水中。经过亿万年的积累融合，才变成了大体匀的咸水。同时，由于大气中当时没有氧气，也没有臭氧层，紫外线可以直达地面，靠海水的保护，生物首先在海洋里诞生。大约在38亿年前，即在海洋里产生了有机物，先有低等的单细胞生物。在6亿年前的古生代，有了海藻类，在阳光下进行光合作用，产生了氧气，慢慢积累的结果，形成了臭氧层。此时，生物才开始登上陆地。 总之，经过水量和盐分的逐渐增加，及地质历史上的沧桑巨变，原始海洋逐渐演变成今天的海洋。 3、海洋—21世纪的药库 主题词或关键词: 海洋科学 据有关医学专家预测，人类将在21世纪制服癌症。那么，人类靠的是何种灵丹妙药？近年来，科学家们研究后发现，海洋将成为21世纪的药库。 海参是一种含有高蛋白的名贵海味。然而，你可能没有想到，有几种海参会从肛门释放出一种毒素，这种毒素具有抑制肿瘤的作用。 牡蛎——这种小小的贝类，十分鲜美可口，不过，它更大的价值却是由于含有一种抗生素。这种抗生素具有抗肿瘤作用。 目前，一些制药业的研究人员正在进行从海藻和微小海洋生物提取有毒化合物的实验，以作为医治某些疾病的有效手段。初步实验表明，从某种海绵状生物中提取的有毒物质，有抑制癌细胞发展的作用。从灌肠鱼体内提取的某种物质有助于治疗糖尿病，美国一位海洋问题专家形象地说：“海洋生物犹如一个可提供有关健康问题解决办法的咨询中心。” 在考虑从海洋中采药的时候，医学专家们十分重视对珊瑚的开发和利用。实验表明，从珊瑚礁中提取的有毒物质，和某种海绵状生物中提取的毒物一样，也具有抑制癌细胞发展的作用；而从珊瑚礁中提取的其他物质对关节炎和气喘病可起到减轻炎症作用。有一种产于夏威夷的珊瑚，它含有剧毒，可用于制成治疗白血病、高血压及某些癌症的特效药。中国南海一种软珊瑚的提纯物，具有降血压、抗心率失常及解痉等作用。 鲨鱼是一种古老的海洋性鱼类，在全世界分布较广，共有250多种。20世纪80年代中期以来，国际上许多科学家对鲨鱼身体各部分的药理、化学、生物化学及应用等方面进行了悉心的研究，特别是对鲨鱼体内抗肿瘤活性物质的研究更加引人注目。据有关资料报道，美国生物学家对鲨鱼进行了几十年的调查研究后，发现鲨鱼几乎不患任何病变，更极少得癌症，似乎对癌症有天然的免疫力。有些科学家将一些病原菌和癌细胞接种于鲨鱼体内，也不能使它们致病。看来，在鲨鱼体内有某种特殊的防护性化学物质。 中国的有关专家对鲨鱼的研究，几乎与国际上同步。1985年，上海水产学院和上海肿瘤研究所的专家们，首次发现鲨鱼血清在体外对人类红血球性白血病肿瘤细胞具有杀伤作用。这一科研成果为人类从海洋生物资源中寻找抗肿瘤药物开辟了广阔的天地。 5、海洋——矿物资源的聚宝盆 主题词或关键词: 海洋科学 海洋是矿物资源的聚宝盆。经过20世纪70年代“国际10年海洋勘探阶段”，人类进一步加深了对海洋矿物资源的种类、分布和储量的认识。 （1）、油气田 人类经济、生活的现代化，对石油的需求日益增多。在当代，石油在能源中发挥第一位的作用。但是，由于比较容易开采的陆地上的一些大油田，有的业已告罄，有的濒于枯竭。为此，近20～30年来，世界上不少国家正在花大力气来发展海洋石油工业。 探测结果表明，世界石油资源储量为10,000亿吨，可开采量约3000亿吨，其中海底储量为1300亿吨。 中国有浅海大陆架近200万平方千米。通过海底油田地质调查，先后发现了渤海、南黄海、东海、珠江口、北部湾、莺歌海以及台湾浅滩等7个大型盆地。其中东海海底蕴藏量之丰富，堪与欧洲的北海油田相媲美。 东海平湖油气田是中国东海发现的第一个中型油气田，位于上海东南420千米处。它是以天然气为主的中型油气田，深2000～3000米。据有关专家估计，天燃气储量为260亿立方米，凝析油474万吨，轻质原油874万吨。 （2）、稀锰结核 锰结核是一种海底稀有金属矿源。它是1973年由英国海洋调查船首先在大西洋发现的。但是世界上对锰结核正式有组织的调查，始于1958年。调查表明，锰结核广泛分布于4000～5000米的深海底部。它们是未来可利用的最大的金属矿资源。令人感兴趣的是，锰结核是一各种生矿物。它每年约以1000万吨的速率不断地增长着，是一种取之不尽、用之不竭的矿产。 世界上各大洋锰结核的总储藏量约为3万亿吨，其中包括锰4000亿吨，铜88亿吨，镍164亿吨，钴48亿吨，分别为陆地储藏量的几十倍乃至几千倍。以当今的消费水平估算，这些锰可供全世界用33,000年，镍用253,000年，钴用21,500年，铜用980年。 目前，随着锰结核勘探调查比较深入，技术比较成熟，预计到21世纪，可以进入商业性开发阶段，正式形成深海采矿业。 （3）、海底热液矿藏 20世纪60年代中期，美国海洋调查船在红海首先发现了深海热液矿藏。而后，一些国家又陆续在其他大洋中发现了三十多处这种矿藏。 热液矿藏又称“重金属泥”，是由海脊(海底山)裂缝中喷出的高温熔岩，经海水冲洗、析出、堆积而成的，并能像植物一样，以每周几厘米的速度飞快地增长。它含有金、铜、锌等几十种稀贵金属，而且金、锌等金属品位非常高，所以又有“海底金银库”之称。饶有趣味的是，重金属五彩缤纷，有黑、白、黄、蓝、红等各种颜色。 在当今技术条件下，虽然海底热液矿藏还不能立即进行开采，但是，它却是一种具有潜在力的海底资源宝库。一旦能够进行工业性开采，那么，它将同海底石油、深海锰结核和海底砂矿一起，成为21世纪海底四大矿种之一。 6、海洋——未来的粮仓 主题词或关键词: 海洋科学 有些读者可能会想，在海洋中不能长粮食，怎么能成为未来的粮仓呢？ 是的，海洋里不能种水稻和小麦，但是，海洋中的鱼和贝类却能够为人类提供滋味鲜美、营养丰富的蛋白食物。 大家知道，蛋白质是构成生物体的最重要的物质，它是生命的基础。现在人类消耗的蛋白质中，由海洋提供的不过5％～10％。令人焦虑的是，20世纪70年代以来，海洋捕鱼量一直徘徊不前，有不少品种已经呈现枯竭现象。用一句民间的话来说，现在人类把黄鱼的孙子都吃得差不多了。要使海洋成为名副其实的粮仓，鱼鲜产量至少要比现在增加十倍才行。美国某海洋饲养场的实验表明，大幅度地提高鱼产量是完全可能的。 在自然界中，存在着数不清的食物链。在海洋中，有了海藻就有贝类，有了贝类就有小鱼乃至大鱼……海洋的总面积比陆地要大一倍多，世界上屈指可数的渔场，大抵都在近海。这是因为，藻生长需要阳光和硅、磷等化合物，这些条件只有接近陆地的近海才具备。海洋调查表明，在1000米以下的深海水中，硅、磷等含量十分丰富，只是它们浮不到温暖的表面层。因此，只有少数范围不大的海域，那儿由于自然力的作用，深海水自动上升到表面层，从而使这些海域海藻丛生，鱼群密集，成为不可多得的渔场。 海洋学家们从这些海域受到了启发，他们利用回升流的原理，在那些光照强烈的海区，用人工方法把深海水抽到表面层，而后在那儿培植海藻，再用海藻饲养贝类，并把加工后的贝类饲养龙虾。令人惊喜的是这一系列试验都取得了成功。 有关专家乐观地指出，海洋粮仓的潜力是很大的。目前，产量最高的陆地农作物每公顷的年产量折合成蛋白质计算，只有吨。而科学试验同样面积的海水饲养产量最高可达吨，具有商业竞争能力的产量也有吨。 当然，从科学实验到实际生产将会面临许许多多困难。其中最主要的是从1000米以下的深海中抽水需要相当数量的电力。这么庞大的电力从何而来？显然，在当今条件下，这些能源需要量还无法满足。 不过，科学家们还是找到了窍门：他们准备利用热带和亚热带海域表面层和深海的水温差来发电。这就是所谓的海水温差发电。这就是说，设计的海洋饲养场将和海水温差发电站联合在一起。 据有关科学家计算，由于热带和亚热带海域光照强烈，在这一海区，可供发电的温水多达6250万亿立方米。如果人们每次用1％的温水发电，再抽同样数量的深海水用于冷却，将这一电力用于饲养，每年可得各类海鲜亿吨。它相当于20世纪70年代中期人类消耗的鱼、肉总量的4倍。 通过这些简单的计算，不难看出，海洋成为人类未来的粮仓，是完全可行的
喀什农业产业空间布局研究（点轴理论，圈层理论等经典地学理论，配上自己的点轴和圈层的地图就ok了）喀什人口迁移空间规律研究（人口重心模型进行研究）喀什旅游资源整合研究地理学思想在地理教育中的应用（师范类）目前先这么多吧，合适采纳啊
论文题目还要自己写啊！
相同点要求对海洋感兴趣或有所关注，同时必须有较为牢固的数学、物理、化学方面的基础知识，此外，对实践训练也有一定要求。不同点学习内容海洋科学：侧重于将海洋作为一个整体对象进行研究，既包括水文、海洋运动，也包括海底地质、海中生物等，更包括海洋环境保护、污染监测等内容。本专业对理论要求较高，除了地质、生物、水文等领域的知识，还必须掌握相关物理、化学内容，才能在实践中游刃有余，对研究生来说，还需接受海洋科学研究的专门训练。海洋技术：侧重于研究现有相关技术如何应用于海洋环境的一门学问。当代的研究趋势主要锁定于海洋探测技术、海洋资源开发技术两部分。由此，必须牢固掌握海洋学、地质学、生物学、环境学等相关课程知识。研究生阶段对于海洋技术的主要标志深海挖掘和海水淡化还有进一步探究，并着力提高海洋高科技、海洋资源开发及海洋工程工作。就业状况海洋科学：由于研究领域的地域限制和其他复杂原因，毕业生的择业范围也有一定限制，主要是担任海洋研究员、海洋导 航员等，如果是有志于做海洋研究，也可以海洋科学家为长远目标。海洋技术：主要在大气科学、海洋科学、水产、环保等领域从事研究工作，而气象局、海洋局、交通部门、军事部门、开采石油的海上平台等也需要此类技术与人才。 考研有疑问、不知道如何总结考研考点内容、不清楚考研报名当地政策，点击底部咨询官网，免费领取复习资料：
燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质（如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰）是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应，其中氧气是最常见的氧化剂，但氧化剂并不限于氧气，氧化并不限于同氧的化合。 燃料燃烧放出的热量，至今仍是人们的主要能量来源，其目的不是制备生成物，而是获得能量。研究燃料充分燃烧的条件与方法不仅对节约能源、提高燃料的利用率至关重要，而且，对减少因不完全燃烧产生的CO等有害气体、烟尘等对空气的污染，也具有重要意义。一般说来，燃料在空气中的燃烧，是燃料和空气中氧气的氧化还原反应。为使燃料充分氧化，应保证有足够的空气。同时，为保证固体和液体燃料燃烧充分，增大燃料与空气的接触面（固体燃料粉碎、液体燃料以雾状喷出等）也是有效的措施。燃烧的条件：1.可燃物（不论固体，液体和气体，凡能与空气中氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质，一般都是可燃物质，如木材，纸张，汽油，酒精，煤气等）2.充足的氧气3.达到物质的着火点灭火的基本原理及方法：燃烧必须同时具备三个条件，采取措施以至少破坏其中一个条件则可达到扑灭火灾的目的.，灭火的基本方法有三个：（1）冷却法： 将燃烧物质降温扑灭，如木材着火用水扑灭；（2）窒息法：将助燃物质稀释窒息到不能燃烧反应，如用氮气、二氧化碳等惰性气体灭火。（3）隔离法：切断可燃气体来源，移走可燃物质，施放阻燃剂，切断阻燃物质，如油类着火用泡沫灭火机。当今世界常用燃料：煤、石油和天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料，又是化学工业中极为重要的原料，它们又细分为（1）固体燃料：木柴、烟煤、揭煤、无烟煤、木炭、焦炭、煤粉等；（2）液体燃料；汽油、煤油、柴油、重油等；（3）气体燃料：天然气、人工煤气、液化石油气等清洁燃料：液氨、酒精、液氢（最清洁的燃料，燃烧产物是水）、甲醇等海洋资源的开发利用与海洋环境海洋资源类型海洋中有丰富的资源。在当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下，开发利用海洋中丰富的资源，已是历史发展的必然趋势。目前，人类开发利用的海洋资源，主要有海洋化学资源、海洋生物资源、海底矿产资源和海洋能源四类。海水可以直接作为工业冷却水源，也是取之不尽的淡化水源。发展海水淡化技术，向海洋要淡水，是解决世界淡水不足问题的重要途径之一。海水中已发现的化学元素有80多种。目前，海洋化学资源开发达到工业规模的有食盐、镁、溴、淡水等。随着科学技术的发展，丰富的海洋化学资源，将广泛地造福于人类。海洋中有20多万种生物，其中动物18万种，包括16000多种鱼类。在远古时代，人类就已开始捕捞和采集海产品。现在，人类的海洋捕捞活动已从近海扩展到世界各个海域。渔具、渔船、探鱼技术的改进，大大提高了人类的海洋捕捞能力。海洋中由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源，除了直接捕捞供食用和药用外，通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。在大陆架浅海海底，埋藏着丰富的石油、天然气以及煤、硫、磷等矿产资源。在近岸带的滨海砂矿中，富集着砂、贝壳等建筑材料和金属矿产。在多数海盆中，广泛分布着深海锰结核，它们是未来可利用的潜力最大的金属矿产资源(图《深海锰结核》)。海水运动中蕴藏着巨大的能量，它们属于可再生能源，而且没有污染。但是，这些能量密度很小，要开发利用它们，必须采用特殊的能量转换装置。现在，具有商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电，但是工程投资较大，效益也不高。海洋渔业生产海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域，也就是从海岸延伸到水下大约200米深的大陆海底部分。这里阳光集中，生物光合作用强，入海河流带来丰富的营养盐类，因而浮游生物繁盛（图3．15《大陆架剖面示意》）。这些浮游生物是鱼类的饵料，它们在海洋中分布很不均匀，一般在温带海区比较多。温带地区季节变化显著，冬季表层海水和底部海水发生交换时，上泛的底部海水含有丰富的营养盐类，这些营养盐类来自海洋中腐烂的生物遗体。暖流和寒流交汇处或有冷海水上泛的地方，饵料比较丰富。这些地方通常是渔场所在地（图3．16《世界主要渔业地区的分布》）。因此，尽管大陆架水域只占海洋总面积的7．5％，渔获量却占世界海洋总渔获量的90％以上。世界主要渔业国都分布在温带地区，这些温带国家鱼产品消费量高，市场需求大。中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家。中国在充分利用近海渔场（图3．17《舟山渔场的沈家门渔港》）和浅海滩涂大力发展海洋捕捞和海水增养殖业的同时，远洋捕捞也获得了较大的发展。日本可耕地有限，人口密度高，因此海洋水产品在食品结构中比重较大。海洋油、气开发海底油气的开发，开始于20世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制，最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。80年代以来，在能源危机和技术进步的刺激下，近海石油勘探与开发飞速发展，海洋石油开发迅速向大陆架挺进，逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。地质学家和地球物理学家通常利用地震波方法来寻找海底油气矿藏，然后通过海上钻井来估计矿藏类型与分布，分析是否具有商业开发价值。海上钻井平台（图3．18《海上钻井平台》）是实施海底油气勘探和开采的工作基地，它标志着海底油气开发技术的水平。工作人员和物资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油厂一般都较远，油气要经过装油站通过船舶运到目的地，或直接由海底管道输送至海岸。海底石油和天然气的勘探、开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程，国际合作和工程招标是可行方式之一。海洋空间利用世界人口迅速增长，使陆地空间显得越来越拥挤，海洋空间的开发利用问题越来越令人关注。海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分，随着人类逐步向海洋挺进，海洋将成为人类活动的广阔空间（图3．19未来海洋空间利用示意）。海洋环境不同于陆地，它的环境和生态条件有其复杂性和特殊性。人类活动在近海和海洋表面，要抗御多变的海洋气象状况和海水的运动；深海活动要能适应黑暗、高压、低温、缺氧的环境；海水的腐蚀性强，海冰的破坏性大，对工程设备材料和结构有严格的要求。因此，海洋空间资源开发对科学技术和资金投入的依赖性大、技术难度高、风险大。海洋空间利用已从传统的交通运输，扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。交通运输方面包括海港码头、海上船舶、航海运河、海底隧道、海上桥梁、海上机场、海底管道等。生产空间有海上电站、工业人工岛、海上石油城、围海造地、海洋牧场等。通信和电力输送空间主要是海底电缆。储藏空间方面，有海底货场、海底仓库、海上油库、海洋废物处理场等。文化娱乐设施空间包括海洋公园、海滨浴场和海上运动区等。海洋运输和港口建设海洋曾经是人类从事交通运输的天然屏障。长期以来，人类一直在努力将海洋屏障变为海上坦途。最初，人们利用人力、风力或洋流作为动力，驾驶木船在近海活动。随着欧洲人到达美洲大陆，世界海洋航运由近海转向远洋。之后，世界大洋重要的航道陆续开辟。20世纪初，开辟了通往南极和北极的航道，巴拿马运河和苏伊士运河相继开通。现在，人类已经能够将船舶驶人世界任何海域（图3．20世界主要海运路线）。20世纪60年代，世界石油生产和运输增长，大型油轮得到发展。集装箱船的兴起，带来了海洋货物运输的革命。今天，穿梭在辽阔海洋上的是百万吨级的大型集装箱货轮和巨型油轮。这些船舶不仅拥有无线电导航和全球定位技术等现代化仪器设备，还可以选择最佳航线服务，以节省能源和航时，减少危险。沿海港口是海洋运输船舶停泊、中转和装卸货物的场所，也是人们开发利用海洋空间的主要场所。港口一般有一个服务区域，即腹地，该区域的商品和货物通过这个港口向外扩散。为了完成运输任务，港口要有配套的设施，如码头、装卸设备等，还要有高效率的运作服务。在港口发展过程中，受内外因素的影响，港口的规模、服务功能和范围可能有所变化。例如，某些国家的政府为吸引船舶来本国港口中转，对港口实行特殊政策，将港口辟为自由贸易区、自由港等，不需或很少缴纳费用。荷兰的鹿特丹很早就是世界贸易的中心。之后，鹿特丹港又通过开凿连通北海的运河，改善水运条件而持续发展。鹿特丹利用中转散装货物的机能，发展了农、矿产品加工业和造船工业（图3．21鹿特丹港口的土地利用）。中继贸易也带动了腹地近代工业的迅速发展。第二次世界大战以后，西欧各国经济复兴，鹿特丹成为欧洲联盟的大门，港湾和航空设施得到完善，港口的中转机能更加突出。现在，鹿特丹是世界最大的港口之一，腹地覆盖了欧盟的半数国家。围海造陆沿海地区人地矛盾激化，使人们将眼光投向大海。荷兰人从13世纪就开始围海造陆，目前，荷兰有 1／5的国土是从海中围起来的。围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径，但是它需要经过充分的科学论证，特别是做好以水利工程为中心的配套建设。在近岸浅海水域用砂石、泥土和废料建造陆地，通过海堤、栈桥或者海底隧道与海岸连接，这种新建陆地称为人工岛。世界上一些沿海发达国家如日本、美国、法国、荷兰等都已建造了人工岛。其中以海上城市（图3．22日本神户人工岛）的规模最大、功能最齐全。兴建海上城市，工程和费用巨大，需要以强大的国力作基础。澳门人多地少，有限的土地不足以满足发展居住、绿化、交通、工业、商业等的建设需要。澳门沿岸有许多淤积成的浅滩，有的在落潮时能露出水面，澳门人将它们视为良好的后备土地资源。 100多年来，澳门人利用填海造陆的办法使土地面积扩大了1倍（表3．2澳门历年土地面积的变化和图3．23澳门历年填海范围）。海洋环境保护海洋环境问题包括两个方面：一是海洋污染，即污染物进入海洋，超过海洋的自净能力；二是海洋生态破坏，即在各种人为因素和自然因素的影响下，海洋生态环境遭到破坏。（一）海洋污染海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海岸活动，例如倾倒废物和港口工程建设等，也向沿岸海域排入污染物。污染物进入海洋，污染海洋环境，危害海洋生物，甚至危及人类的健康。工业生产过程中排出的废弃物是海洋污染物的主要来源，它们集中在大型港口和工业城市附近。1953－1970年，日本九州岛水俣湾发生的汞污染事件，就是因为工厂在生产有机产品过程中，排出含汞废物。这些有害物质流入海洋后，逐渐在鱼和贝类体内富集。最后导致100多人严重中毒，并先后死亡。核电站和工厂排出的冷却水，水温较高，流入河口或海中时，往往给海洋生物带来影响。施入农田的杀虫剂随雨水流进河流，或者随土壤颗粒在河口附近淤积，最终进入海洋。偶发性的海上石油平台和油轮事故，引起石油渗漏和溢出，造成海洋污染。（二）海洋生态破坏除海洋污染外，人类的生产活动，例如工程建设和渔业生（围垦和滥捕等），以及自然环境的变化，例如全球变暖和海平面上升，都会使海洋生态环境遭到破坏和改变。人类对某些海洋生物的过度捕捞，导致海洋生物资源数量减少，质量降低，也使部分物种濒临灭绝。有些海岸工程建设和围海造田缺乏科学论证，破坏了海岸环境和海岸带生态系统。目前，海洋开发活动还缺乏综合的、长远的规划、综合效益比较差。石油污染和监测防治沿海工业生产和海运航线上的船舶，是石油污染的主要来源。因此，石油污染区域集中于沿海水域和海上航道沿线。由意外事故造成的石油泄漏，因为污染迹象明显，污染物集中，危害严重，因而倍受公众的关注，也是目前治理污染的重点。为减少意外事故的发生，很多国家在试验新的原油装载方法。有些国家配备了除污船，用来清除港口水面垃圾和污油。海洋权益和《联合国海洋法公约》20世纪60年代以来，出现了世界性的开发海洋热潮。海洋科学和技术迅猛发展，成为当代新技术革命的重要领域之一。为适应国际海洋开发、保护和管理的新形势，国际社会经过20多年的努力，通过了《联合国海洋法公约》，并于1994年11月16日正式生效。海洋法公约的诞生，使国际海洋法律制度发生了重大变革。例如，长期争执不休的领海宽度问题得到了解决；国际海底及其资源确立为人类的共同继承财产。根据《联合国海洋法公约》，全球144个沿海国家除拥有12海里领海权外，其管辖海域面积可外延到200海里，作为该国的专属经济区，享有勘探、开发、利用、保护、管理海床上覆水域及底土自然资源的主权。我国管辖海域面积为473万平方千米，约相当于我国陆地面积的二分之一，因此，加强海洋综合管理显得日益重要。《联合国海洋法公约》的诞生，为建立国际法律新秩序迈出了重要一步。但是，因为《联合国海洋法公约》要兼顾各个国家的利益和要求，还有许多不完善和不明确之处。因此，在实施过程中，必然会产生一些新的矛盾和问题。例如，在封闭和半封闭的海域，周边国家主张的200海里专属经济区就有可能存在着重叠，还有一些岛屿主权争议和渔业资源分配等问题，这些都有可能成为相邻国家关系紧张，甚至引发国际冲突的新的因素。因此，相邻国家间管辖海域划界和海洋权益，要求有关国家本着友好协商的精神，予以公平合理的解决。海水化学资源概况海洋化学资源是指海水中所蕴含的可供人类利用的各种化学元素。海水的成分非常复杂，全球海洋的含盐量就达5亿亿吨，还含有大量非常稀有的元素，如金达500万吨，铀达42亿吨，所以海洋是地球上最大的矿产资源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提，目前，全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、食盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨，总产值达6亿多美元。水是生命之源，世界上缺水的地区愈来愈多，海水淡化已成为获得淡水资源重要的途径，所有这些都是海洋化学要研究的。海洋生物资源1、海洋生物资源量估计。海洋是生物资源宝库。据生物学家统计，海洋中约有20万种生物，其中已知鱼类约万种，甲壳类约2万种。许多海洋生物具有开发利用价值，为人类提供了丰富食物和其他资源。世界海洋浮游植物产量5000亿吨，折合成鱼类年生产量约6亿吨。假如以50%的资源量为可捕量，则世界海洋中鱼类可捕量约3亿吨。2、海洋生物资源开发状况。开发海洋生物资源的主要产业是海洋渔业，另外还有少量海洋药用生物资源开发。1989年世界海洋渔业产量约8575万吨。1990年世界渔业总产量估计（正式统计数字尚未见报道）为1亿吨，其中海洋渔业产量也比1989年有所增长。其中，世界各大洋的渔业产量分别为：太平洋亿吨，大西洋亿吨，印度洋亿吨。各国海洋渔业的发展水平差别很大。长期以来，日本和原苏联是渔业产量超过1000万吨的渔业大国。中国的渔业发展比较快，1990年渔业产量达到1200多万吨，成为第一渔业大国。美国、加拿大和欧洲的一些国家，以及南朝鲜和东南亚的某些国家，渔业也比较发达。3、海洋生物资源开发潜力。世界大洋生物资源的开发潜力是很大的。如前述各国专家所估计的，世界海洋渔业资源的总可捕量在2-3亿吨之间，目前的实际捕捞量不足1亿吨。另外，药用和其他生物资源也有很大开发潜力。近年来，日本等国正在探索大洋深水区的生物资源开发问题，首先是进行资源调查，同时开发新的捕捞技术。据报道，过去被认为是海洋中的荒漠的大洋深水区，蕴藏着大量的中层鱼类资源，其中仅灯笼鱼的生物量就有9亿吨，每年可捕量可达5亿吨。南大洋磷虾资源年可捕量可达亿吨。另外，水深200?000m的区域也有许多其他经济鱼类，如长尾鳕科鱼类，深海鳕科鱼类，平头鱼科鱼类，以及金眼鲷、鲽鱼等，可捕量约3000万吨。海洋矿藏资源概述用“聚宝盆”来形容海洋资源是再确切不过的。单就她的矿产资源来说，其种类之繁多，含量之丰富，令人咋舌。在地球上已发现的百余种元素中，有80余种在海洋中存在，其中可提取的有60余种，这些丰富的矿产资源以不同的形式存在于海洋中：海水中的“液体矿床”；海底富集的固体矿床；从海底内部滚滚而来的油气资源。海水中最普通的是盐，即氯化钠，是人类最早从海水中提出的矿物质之一。另外还有一种镁盐，它们是造成海水又咸又苦的主要原因。除了这两种外，还有钾盐、碘、溴等几十种稀有元素及硼、铷、钡等，它们一般在陆地上比较少，而且分布较分散，但又极具价值，对人类用处很大。据估计海水中含有的黄金可达550万吨，银5500万吨，钡27亿吨，铀40亿吨，锌70亿吨，钼137亿吨，锂2470亿吨，钙560万亿吨，镁1767万亿吨等等。这些东西，大都是国防工农业生产及生活的必需品。例如镁是制造飞机快艇的材料，又可以做火箭的燃料及照明弹等，是金属中的“后起之秀”，而世界上目前有一半以上的镁来自海水。海水是宝，海洋矿砂也是宝。海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂。它们都是在水深不超过几十米的海滩和浅海中的由矿物富集而具有工业价值的矿砂，是开采最方便的矿藏。从这些砂子中，可以淘出黄金，而且还能淘出比金子更有价值的金刚石、石英、钻石、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等，所以海洋矿砂成为增加矿产储量的最大的潜在资源之一，愈来愈受到人们的利用。这种矿砂主要分布在浅海部分，而在那深海底处，更有着许多令人惊喜的发现：多金属结核锰结核就是其中最有经济价值的一种。它是1872-1876年英国一艘名为“挑战号”考察船在北大西洋的深海底处首次发现的。这些黑乎乎的，或者呈褐色的锰结核鹅卵团块，有的象土豆，有的象皮球，直径一般不超过20厘米，呈高度富集状态分布于300-6000米水深的大洋底表层沉积物上。据估计整个大洋底锰结核的蕴藏量约3万亿吨，如果开采得当，它将是世界上一项取之不尽，用之不竭的宝贵资源。目前，锰结核矿成为世界许多国家的开发热点。在海洋这一表层矿产中，还有许多沉积物软泥，也是一种非同小可的矿产，含有丰富的金属元素和浮游生物残骸。例如覆盖一亿多平方公里的海底红粘土中，富含轴、铁、锰、锌、锢、银、金等，具有较大的经济价值。近年来，科学家们在大洋底发现了33处“热液矿床”，是由海底热液成矿作用形成的块状硫化物多金属软泥及沉积物。这种热涂矿床主要形成于洋中脊，海底裂谷带中，热液通过热泉，间歇泉或喷气孔从海底排出，遇水变冷，加上周围环境中及酸碱度变化，使矿液中金属硫化物和铁锰氧化物沉淀，形成块状物质，堆积成矿丘。有的呈烟筒状，有的呈土堆状，有的呈地毯状从数吨到数千吨不等，是又一项极有开发前途的大洋矿产资源。石油和天然气是遍及世界各大洲大陆架的矿产资源。石油可以说是海洋矿产资源中的“宠儿”，又被称为“黑色的金子”。据报告，1990年，全世界海上石油已探明储量达×1010吨，海上天然气已探明储量达×1013M3。油气加在一起的价值占了海洋中已知矿产物总产值的70%以上。石油是“工业的血液”，然而目前全世界已开采石油640亿吨，石油的枯竭在所难免，从海湾战争可以看出石油的价值所在。所以人们转而求助的就是海洋石油资源。天然气是一种无色无味的气体，又称为沼气，成分主要是甲烷。由于含碳量极高，所以极易燃烧，放出大量热量。1000立方米天然气的热量，可相当于两吨半煤燃烧放出的势量。因此，天然气的价值在海洋中仅次于石油而位居第二。海洋能源概述浩瀚的大海，不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有真正意义上取之不尽，用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源，也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态，就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”，永远不会枯竭，也不会造成任何污染。潮汐能就是潮汐运动时产生的能量，是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来，到了11-12世纪，法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪，潮汐能的魅力达到了高峰，人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计，全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦，每年可发电12400万亿度。今天，世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口，年供电量达亿度。一些专家断言，未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的，浮泛在全球潮汐之上的波浪。波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。波浪能是巨大的，一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高，一个波高5米，波长100米的海浪，在一米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量，由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。据计算，全球海洋的波浪能达700亿千瓦，可供开发利用的为20-30亿千瓦。每年发电量可达9-万亿度。除了潮汐与波浪能，海流可以作出贡献，由于海流遍布大洋，纵横交错，川流不息，所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流，在流经北欧时为1厘米长海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为亿千瓦。而且利用海流发电并不复杂。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业，当然也是冒险的事业。把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能，又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质，海洋的体积又如此之大，所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射，另外还有地球内部向海水放出的热量；海水中放射性物质的放热；海流摩擦产生的热，以及其他天体的辐射能，但来自太阳辐射。因此，海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一，可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪，直到1926年，他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。此外，在江河入海口，淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦，其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。由此可见，海洋中蕴藏着巨大的能量，只要海水不枯竭，其能量就生生不息。作为新能源，海洋能源已吸引了越来越多的人们的兴趣。
初中科学小论文提纲：学生在课外科技活动中，对自然科学或社会科学领域中的某一专题或某一现象进行探索意见，把研究过程中所观察记录的资料，加工整理、综合分析、去伪存真，并提出自己的观点，把上述的工作用文字系统全面地表达出来。下面是一篇科学小论文范文： 当今世界，水资源日益短缺，饮水问题成了现在人们讨论的热点:今后我们上哪取水？哪里的水人类才能饮用？……据水文地理学家的估算，地球上的水资源总量约为13．8亿立方公里，其中97．5％是海水（13．45亿立方公里）。淡水只占2．5％，其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水，适宜人类享用的仅为0．01％。20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40％的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施，每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年，水危机将蔓延到48个国家，35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏，也将严重威胁人类生存。中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，中国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。所以，鉴于这个问题我想发明一个海水淡化器，适用于家庭，是将来能喝上较为干净的水。这个装置其实很简单：用一个废旧的饮料瓶，把瓶口处剪掉用砂纸打磨光滑（防止伤到手）。瓶子内由上至下分别放上：鹅卵石、石英砂、活性炭，再把饮料瓶的底部扎个洞用导管将水引入烧杯中进行过滤，将过滤后的水进行煮沸得到纯水，就可以饮用了。这个装置简单、没有难度，适合在家里操作。这就是我的构想。
1、论文格式的论文题目：（下附署名）要求准确、简练、醒目、新颖。 2、论文格式的目录 目录是论文中主要段落的简表。（短篇论文不必列目录） 3、论文格式的内容提要： 是文章主要内容的摘录，要求短、精、完整。字数少可几十字，多不超过三百字为宜。 4、论文格式的关键词或主题词 关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作计算机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。 主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题分析，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。（参见《汉语主题词表》和《世界汉语主题词表》）。 5、论文格式的论文正文： （1）引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。 〈2）论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容： a.提出问题-论点； b.分析问题-论据和论证； c.解决问题-论证方法与步骤； d.结论。 6、论文格式的参考文献 一篇论文的参考文献是将论文在研究和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。 中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者、版期） 英文：作者--标题--出版物信息 所列参考文献的要求是： （1）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。 （2）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。城市水资源可持续利用的方针与对策 摘要：现实情况表明，水资源短缺已越来越成为我国发展的制约因素，另一方面我国在水资源开发利用上还有一定的潜力；如果不尽快把解决水资源短缺的问题全面地提到议事日程上来，我国许多地区特别是城市将面临水危机的严重威胁。这方面，党和政府的方针应是：以节水为先、治污为本、多渠道开源，这是关系到我国社会经济可持续发展的大计。为了进一步贯彻落实上述方针，根据我国城市与节水存在的问题，应采取相应对策及关键技术。 关键词：城市水资源 可持续利用 方针与对策 现实情况表明，水资源短缺已越来越成为我国社会经济发展的制约因素，另一方面我国在水资源开发利用上还有一定的潜力；如果不尽快把解决水资源短缺的问题全面地提到议事日程上来，我国许多地区特别是城市将面临水危机的严重威胁。这方面，党和政府的方针应是：以节水为先、治污为本、多渠道开源，这是关系到我国社会经济可持续发展的大计。为了进一步贯彻落实上述方针，根据我国城市与工业节水存在的问题，应采取相应对策及关键技术。 1对策 把节约用水放在解决我国城市水资源问题的优先地位，并作为一项国策，大力加强节水宣传，增强全民节水意识以节水为先，即将节水作为解决城市水资源问题的基本出发点和首要对策。从水资源可持续利用高度看，节约用水是一项具有战略意义的长期任务，应通过坚持不懈的节水宣传教育，在全民中树立对水资源的忧患意识，使节水成为全民行动和社会风尚，使我国逐步成为节水型社会的国度，其潜在作用是深远的。 应特别注重对儿童和青少年的节水教育，开展多种形式生动活泼的宣传教育活动。 加强全国城市与工业节水工作统一领导与城市与工业节水是一项涉及面广、情况复杂、政策性与技术性极强的工作，应实行在全国水资源主管部门统一领导下的各有关与行业主管部门分工负责的。以克服目前存在的政出多门、管理松驰、无序状态，使节水工作纳入科学的、以全局利益为重的统一协调的管理轨道。 全面制定和实施城市与工业节水规划与计划在科学分析评价全国、各地区和城市水资源条件与用水（节水）状况的基础上，结合社会经济发展要求、城市和工业生产用水特点，自上而下地制定全国及各地区的城市与工业近远期节水规划。规划应明确水资源供需平衡情况、节水目标、节水指标、节水计划与措施。更为重要的是应将节水规划纳入相应的国民经济规划或经济建设发展计划、分步实施。节水规划目标或计划指标应列入相应国民经济序列，定期审查公布。 加强立法，统一制定有关节约用水的、法令和条例规定等，建立相应的节水技术法规体系依法治水管水，是依法治国的重要组成部分。节水的统一立法，是改变目前“多龙治水”、政出多门而又无法可依、管理松驰的无序的状态，将节水工作纳入法制轨道的重要步骤。随节水工作的深入发展，原有技术法规在数量和技术上已日显不足，为此须从我国国情、城市与工业行业实际情况和节水实践经验出发，制定一系列有关节水的技术法规体系，包括标准、规范、规程、方法、指标、规定等，使之与节约用水的有关法律、法令和条例等配套实施，以便将节水工作纳入科学化、制度化的轨道。其中至少应包括：（1）基础性节水技术法规，如名词术语定义，节水考核指标定义、计算方法，节水指标体系等；（2）节水统计数据与考核指标的上报、审核规程及分析评价制度；（3）水量平衡测试方法、规程；（4）企业用水合理化分析评价方法及实施办法；（5）循环用水和冷却塔使用管理规定；（6）城市与工业废水回用（包括中水回用）规定；（7）冷却塔、循环冷却水系统及废水回用（包括中水回用）系统水质指标；（8）节水装置、器具使用规定；节水装置、器具质量审查标准、方法及审查办法。 水资源化，建立科学合理的水费体制水资源市场化是推动节水工作最直接、最有效、最便捷的对策之一。水资源是国有资源，但从市场经济观点看，作为一种特殊商品，应有偿使用。为此应改变传统计划经济用水模式与状态，发挥经济杠杆的作用。其关键是，建立科学合理的城市与工业水费体制，以促进水资源的合理开发与利用。水费体制的建立是水资源市场化的核心，应兼顾水的经济、与社会效益。水费体制包括水费类别、标准（基准）系列及收费制度。应改变目前简单化的水费类别、比较单一的水费标准，建立各种水费类别与标准，全面推行浮动、累进收费制度。水费体制的建立，应在国家有关领导部门统一领导下有计划地逐步推行，应采取系统优化与社会公平原则，应考虑不同地区及其城市的水资源特点，应有利于提高城市供水部门的自我发展能力，促进城市供水事业的发展、水资源利用和水污染防治的良性循环。水费体制的建立是一项社会性、政策性、技术性极强的综合性课题，应专门立项研究。 在工业节水中，研究引入节水机制——激励机制与制约机制目前，在我国绝大多数工业生产中用水成本不及1%，因此在经济杠杆尚不能充分发挥作用之前，在工业节水中引入节水机制具有特殊重要意义。对生产者运用节水鼓励性对策，以激励其节水积极性和创造性，增强其节水的主人翁观念；对生产管理者，通过运用经济杠杆和实行节水计划目标责任制等，以加强约束。这样，可以补充用水（节水）计划管理的不足。工业节水的激励机制和制约机制具有丰富而深刻的内涵，应作为节水管理科学课题，加强研究。 提高工业用水效率提高用水效率是工业节水的核心。从广义上讲，它体现了从提高用水系统的重复利用率、企业改革、发展生产经济规模、生产工艺技术进步、到实行清洁生产和科学管理等所产生的全部节水效果。因此，提高工业用水效率是一项涉及面广、科学技术性强和影响深远的系统工程。它与一个国家经济发展水平的提高同步，不可能一蹴而就。从总体上讲，提高工业用水效率，近期应侧重于系统节水和管理节水，以后应逐步把节水工作的重点转向工艺节水。有关技术措施后述。 鼓励和提倡利用城市污水（处理回用水，包括中水）、其它低质水和海水回用水、低质水和海水的利用，均会在不同程度上受到水质、可利用范围、地点或地域等客观条件的限制，应因地制宜地判别其适宜的技术经济条件，解决好有关技术、经济、政策、管理以至社会问题，应在取得经验的基础上逐步推行。 控制污（废）水对水环境的污染，改善水源水质 以科技为先导，加大城市与工业节水的科技与资金投入城市与工业节水具有丰富的科技内涵。从发展观点看，不加强节水的科技导向和投入，将难以推动节水工作向深入持续方向发展。另一方面，单纯依靠目前节水技术力量也难以承受日益复杂的综合性很强的节水任务。因此，必须提高节水人员素质，加强科学技术力量的横向联合，此外必须加大节水资金投入，注重节水技术经济分析，以提高节水经济效益。上述各项对策是互相关联的整体，采取这些对策是我国城市与工业集约化发展的必由之路。 ;2 关键技术 加强节水技术基础工作技术基础工作薄弱，至今仍是全国、各城市和工业节水系统的突出问题，而加强节水技术基础工作又是作好城市与工业节水工作不可逾越的首当其冲的重要环节。其主要内容有：（1）提高节水基础数据质量节水基础数据直接关系到节水统计、分析、评价是否正确和判断的准确性。这方面须迫切解决的问题是： · 按“国民经济行业分类标准”和相关统计口径，严格进行节水统计中的行业分类； · 统一节水名词术语、节水考核指标、指标计量单位与计算方法； · 通过统一的、上报、汇总和审核，确保统计资料的正确性、完整性和连贯性； · 分析、筛选、审定各水平年（1985、1990、1995、2000年）的基本节水考核指标数据与节水水平。 （2）建立较完整的基础数据库 其中应包括有关水资源开采利用数据、相关宏观指标、城市和行业生产经济技术指标、用水节水统计数据、节水考核指标等，使资源共享。 （3）建立各城市、各工业行业和企业的用水、冷却水、回用水系统技术资料库、冷却塔技术资料库。 完善并加强水量平衡测试工作，开展企业用水合理化分析水量平衡测试是开展企业节水工作的基础。原来的水量平衡测试成果已逐渐失去实际应用价值，应在新方法和规程下定期开展水量平衡测试工作，并切实进行用水合理化分析，判定实际用水效率与节水潜力，为开展企业节水工作提供科学依据。 提高冷却水循环利用率和冷却效率提高冷却水循环利用率和冷却效率是系统节水的主要途径。 应根据有关法规对冷却水循环系统和冷却塔实行科学监督，以提高冷却水循环利用率和冷却效率。按文献规定目标，我国各类城市的有关指标如表1所示。我国各类城市冷却水系统效率指标 表1 指标 Pr（%） Pcy 冷却效率（%） 浓缩倍数 城市类别 2000 2010 一 75 85 85～90 95～97 65～75 75～80 ～ ～ 二 70 80 80～85 92～95 55～65 6～75 ～ ～ 三 65 75 ≥80 ≥90 ≥55 ≥60 ～ ～ 注：城市类别：一类为直辖市、开放城市、重点城市；二类为省会城市，日供水量大于40×104m3/d的城市；三类为其余城市为实现上述目标，须采取的主要技术措施有： · 扩大冷却水循环利用范围，这对大量的小型企业尤为重要； · 关停或改造一批质量或性能不合格的冷却塔； · 开发、推广使用新型、高效（冷却效率＞65%、吹散损失＜～）、低噪音（＜50 dB）冷却塔； · 推行循环冷却水处理，提高冷却水处理率，这是提高冷却效率和浓缩倍的关键； · 全面监测不同地区不同季节冷却塔运行情况，加强运行管理； · 研究开发适合于不同水质条件、气象条件下的水质稳定、杀生和旁流处理技术——处理方法、设备与水处理剂，并分析确定其优化运行技术经济条件； · 研究推广冷却水系统（包括空调系统）的清洗技术，提高冷却效率； · 研究运用高效热交换器及其优化组合技术。 因地制宜地研究推广各种节约循环冷却水量的其它技术如空气冷却、汽化冷却、人工制冷冷却、大气冷源技术和物料换热技术。这些技术在一定条件下可大量减少冷却水量或不用水冷却，具有良好的应用前景。 提高废水回用率对于工业企业，废水回用是仅次于冷却水循环利用的另一个主要节水途径。 目前我国废水回用总水量不过5×108 m3/a，实际回用率很低，为此应采取以下技术措施： · 提高工业废水的回用范围，例如将其用作冷却补给水、锅炉补给水、空调除尘水、洗涤水、清洗水、冲渣（灰）水、熄火降温水和厂区部分生活杂用水等。从一定意义上讲，在工业企业内部进行废水回用比外部污水回用经济可行。 · 研究开发一系列经济实用的工业废水或其它废弃资源的减污排放、处理回收或回用技术。 · 研究开发经济适用、高效的中小型工业废水处理装置，特别是含油、重金属、有毒物质和高浓度有机污染物的废水处理装置，提高这些废水的回用量，以减少污染负荷。 · 研究开发工业回用水系统水质稳定、杀生技术。 · 对工业回用水系统的运行情况实行监控，加强运行管理。 · 扩大城市污（废）水处理回用规模和范围。 扩大城市污（废）水处理回用范围和规模的关键技术措施是： · 结合不同地区和城市的具体情况，进行城市污（废）水回用的技术经济条件分析，确定污（废）水直接回用的范围和规模，作为制定污水回用发展规划的依据； · 制定不同回用水水质标准，研究确定回用水（特别是与人体接触的回用水）安全评价方法；· 研究开发适用于不同地区和条件的适用经济的污（废）水处理特别是深度处理技术及装备；· 研究、推广安全可靠的中水处理技术和设施；· 研究、建立城市、小区和物的分质供水系统，其中城市分质供水系统应与工业企业、市政设施与灌溉分质供水系统相配套； · 污（废）水回用系统的监管技术措施。 从我国城市与工业废水回用发展情况看，除受到废水处理率（包括合格率目前二级生化处理i＜）低和一些客观条件限制外，归根到底将受到经济条件的限制，估计回用率的年递增率会远低于20%。在考虑废水回用时，应考虑对人体健康和生产的影响。 扩大海水、低质水可利用范围，建立各类分质供水系统据估计，我国1995年海水利用总量约为100×108 m3/a，2010年预计达350×108 m3/a，后者还远低于目前日本、美国海水利用水量。为此，要研究经济、有效、安全可靠的海水利用技术，如管路、冷却系统防腐、海生物防治、水质稳定技术及海水淡化技术。应积极研究开发海水循环冷却专用技术以取代海水直流冷却系统，同时应加强相应专门技术研究，如专用水质稳定剂、海水冷却塔等。此外，应开展海水冲厕污水处置问题的研究。 开展工业生产工艺节水技术研究近期可结合工业企业改革、结构调整和技术改造，加快工艺节水步伐。从长远考虑，应注重下列因素对工业节水的影响：（1）经济规模与劳动生产率的提高； （2）生产工艺方法、技术、流程与装备的发展进步； （3）原料路线与政策的改进或改变； （4）清洁生产技术的实施； （5）工业生产的科学管理水平提高； （6）因素变化。 以上因素都可对工业生产用水情况产生深远影响，而且从发展趋势看绝大多数因素的变化都会在不同程度上不断地促进水资源合理利用，减少水污染，致使单位产品（或产值）用水量、取水量逐渐减小，使水环境得以改善。对此，应按行业开展专门研究。 研究开发性能优良的节水器具采用节水器具，一般可节水10%～30%。我国目前节水器具多处于低水平、盲目、重复研制开发状态，近10年来几无进展，质量低劣，因此有必要有组织地进行研究开发，其重点是应用范围广、使用频繁、易造成浪费的用水器具。例如，开发推广小容量（6 L）或无“介质”的成套卫生洁具、限压节流水龙头、延时自闭水龙头、冷热水洗浴水龙头等。应坚持对节水器具的基本要求。 加强对重要节水问题的技术经济分析、研究，提高节水工作水平和节水效益节约用水是关系到资源、环境、人民生活和经济的大事，属跨行业（专业）的综合技术领域。很多节水问题的决择，都须从技术、经济、社会以至政策等方面权衡利弊、得失，而技术经济方法则是在这类问题的多方案比较中取得最佳效果的重要方法和手段。当前，对下列有关节水问题的分析研究具有普遍意义，例如：· 地区或城市范围内，水资源的优化配置；· 地区或城市在长距离调水与节约用水之间的权衡；· 地区或城市节水潜力分析、节水目标的确立、节水基本对策的制定及其定量评价；· 城市节水规划的制定；· 地区、城市或企业范围，循环用水、污（废）水回用及低质水或海水利用中的利弊权衡；· 循环冷却水系统状态优化控制；· 污（废）水回用方式——直接回用与间接回用的选择与协调；· 污（废）水直接回用范围规模与水质指标；· 城市群污（废）水回用与流域污染控制技术分析；· 城市水费体制（水价）研究；· 节约用水技术经济分析方法本身的理论与实践研究
浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文
在日常学习和工作生活中，大家都不可避免地要接触到论文吧，借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。如何写一篇有思想、有文采的论文呢？以下是我为大家整理的浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文，希望对大家有所帮助。
论文摘要：纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的新型压力驱动膜分离技术。本文介绍了纳滤技术的分离特点，较全面的论述了纳滤在废水处理、饮用水生产、生化医疗和食品工业、饮料行业等方面的应用，并指出纳滤技术在应用过程中存在的问题及今后的发展方向。
论文关键词：纳滤;分离特点;水处理
1 引言
膜分离技术是近年来发展迅速，应用广泛的高新技术。与传统的分离技术相比，具有分离效率高、无相变、无化学反应、体积小、能耗低和操作方便等优点。纳滤作为膜分离技术中的一种，是介于超滤和反渗透之间的孔径接近于1mm的新型压力驱动膜技术。它既能截留透过超滤膜的小分子有机物和多价盐离子，又能透析被反渗透所截留的无机盐。基于它自身独特的性能使它在许多领域具有其它膜技术无法替代的地位，因此纳滤成为目前国内外膜分离领域研究的热点之一。
2 纳滤技术的特点
纳滤膜的分离特点纳滤膜在截留性能方面有两个特点：
(1)截留相对分子质量(MWCO)在200-1000之间，适宜于分离相对分子质量在200以上，大小约为1nm的溶解组分;
(2)具有离子选择性。由于膜表面或膜材料中常带有荷电基团，这些基团通过静电作用可产生Donnan效应，从而实现不同价态离子的分离，故有时纳滤也被称为“选择性反渗透”。
纳滤膜实际应用过程中的特点纳滤膜在实际的应用过程中有三个特点：
(1)操作压力低，一般在之间。由于操作压力较低，对设备要求较低。因此，基建费用和运行费用低，便于运行管理;
(2)在处理过程中不需添加化学试剂，也不引起二次污染;
(3)可分离回收有用物质，实现工业废水的资源化和回用，进一步降低处理成本。
3 纳滤技术的应用
纳滤膜由于截留的分子量介于超滤与反渗透之间，同时还存在Donnan效应，所以对低分子量有机物和盐的分离有很好的效果。另外，纳滤膜还具有不影响分离物质生物活性、节能、无公害等特点，因此纳滤在国内外废水处理领域、饮用水生产领域、生化医疗领域、食品工业和饮料行业等得到越来越广泛的应用。
废水处理领域
造纸废水
造纸废水主要来之造纸过程中纸浆的大量冲洗，采用纳滤膜替代传统的吸收和电化学处理法能更有效地去除深色木质素和纸浆漂白过程中产生的氯化木质素。Nuortila-Jokinen等在实验室，用平板纳滤膜NF45处理经浮选和过滤预处理后的造纸废水。
45纳滤膜处理造纸废水的效果项目COD(mg/L)硫酸根(mg/L)总固体(mg/L)无机物(mg/L)进水出水Manttarri等开发了造纸厂水循环系统，发现与超滤法处理过程比较，采用纳滤技术处理后得到的水不但透明、无色、不含阴离子废物，而且将透过水的COD、总硫和无机盐含量的去除由超滤法的50%-60%提高到80%以上。
垃圾渗滤液
垃圾渗滤液的处理一直是世界性难题。目前，主要采用为厌氧好氧等生物处理法，但中后期渗滤液中含有很高浓度的溶解有机质，其中75%为可生化性差的腐植酸和富里酸(平均分子量1000Da)，导致生化法出水难以达标排放。与生化法相比，膜分离技术受原水水质的变化影响小，在这种难降解废水的处理中具有明显的优势。张亚军等介绍了纳滤膜技术在柳州垃圾填埋场渗沥液处理工程中的应用，纳滤系统经过近两年的稳定运行表明，垃圾渗沥液经过生化处理后经砂滤、保安滤器等预处理，再经过纳滤膜系统处理，使85%-90%的透过液达标排放，仅10%-15%的浓缩污液和泥浆返回垃圾池，这项工艺较好地解决了垃圾填埋场渗沥液的二次污染问题。Zouboulis等利用振动剪切增强单元增强膜的传质，用NF可以达到对渗滤液中总腐殖酸类物质97%的去除效果。可见纳滤技术处理垃圾渗滤液是可行的，并具有较反渗透处理能耗低的优势。
纺织印染废水
纺织印染厂在对织物进行煮漂和染色后，需使用大量的清水对织物进行冲洗，产生的废水中会含有大量的盐、染料、表面活性剂、洗涤剂等各种污染物，导致印染废水成为较难处理的工业废水之一。不过随着膜分离技术的发展，纳滤膜技术已在纺织印染工业中得到了成功的运用。等使用纳滤膜处理高无机盐含量的纺织染色废水，在操作压力为500kPa条件下，通量可以达到很高，而且染料的截留率超过98%，因此，可以实现废水的回收利用。Bruggen等采用了UTC-60、NF70和NTR7450三种纳滤膜对两种活性染料的染色废水进行了试验，结果都表明，直接应用纳滤工艺不但可以进行染料的提纯，而且纳滤出水可循环使用。何毅等考察了醋酸纤维素纳滤膜对染料溶液的分离性能，结果表明，纳滤膜对染料有很好的分离效果，分离性能是由膜、溶液和溶质三者共同决定的。
冶金工业废水
在金属的加工和合金生产废水中，含有相当高的重金属离子。为了使废水符合排放标准，一般是将这些重金属离子生成氢氧化物沉淀除去。如果采用采用纳滤膜技术处理，不仅可以回收90%以上的废水，而且可使重金属离子浓缩10倍，浓缩后的重金属具有回收利用价值。
傅前君采用纳滤对含Cu2+废水进行试验研究，NF90膜对含CuSO4的废液截留效果很好，Cu离子的截留率都在99%以上，出水铜离子质量浓度低于，可以达标排放或回用于镀件漂洗;浓水经进一步浓缩后也可回用。等对纳滤分离铬酸盐进行了研究，结果表明使用 TFC-S系列纳滤膜替代常规方法去除溶液中的Cr(Ⅵ)是可行的。但是，膜对Cr(Ⅵ)的截留率与溶液中的离子强度和pH密切相关，在pH=8时，截留率超过80%。由此可见，纳滤作为一种处理含Cr(Ⅵ)废水的方法是非常有应用前景的。
饮用水的生产领域
地下水软化
采用纳滤膜法软化地下水具有无污泥、不需再生、能除去水中大部分悬浮物及有机物、操作简便和占地省等诸多特点，因此在欧美发达国家已经非常普遍。
纳滤膜法软化地下水工艺流程等用不同类型的NF膜软化处理地下水，结果表明NF膜对多价离子的截留率高达90%以上，而对单价离子却只有60%-70%。张显球等采用NF90和NF270两种纳滤膜对南京某自来水进行软化处理，结果表明在较宽的操作压力()和温度(15-30℃)范围内，两种膜的产水总硬度分别在及以下。
等分别使用NF与活性炭-臭氧工艺对地下水进行软化处理，尽管两种方法都能取得较好的分离效果，但是从处理效果和环保的角度考虑，使用纳滤的方法更胜一筹。
饮用水净化
纳滤能有效的截留二价离子，较完全的去除病原体、水中加氯消毒副产物三卤甲烷中间体、痕量的除草剂、杀虫剂残余物、重金属、天然有机物等，十分适用于饮用水的深度处理。VedatUyak等人和Rubia等人均比较了采用不同的膜技术除去饮用水中的天然有机物质和三卤甲烷，结果表明纳滤是目前最有效技术之一。等采用NF膜和RO膜法去除地下水中的药物成分。结果表明，NF膜和RO膜拥有很好的截留性能，对所有药物的截留率均>85%，对有害物质如对乙酰氨基酚截留率为48%-73%，吉非贝齐为50%-70%，甲芬那酸为30%-50%。巴黎Mery-Sur-Oise饮用水处理厂在臭氧+活性炭处理河水不能满足饮用水(TOC的浓度<2mg/L)标准的要求下，采用纳滤对饮用水进行深度处理，取得了很好的效果。
海水淡化
目前，海水淡化已经成为解决我国沿海地区和世界上许多国家水资源短缺的重要手段之一。但如何高效经济的除去海水的高硬度、浊度和总固溶物(TDS)是制约海水淡化的瓶颈。
随着膜技术的不断发展，孔径介于反渗透和超滤之间、具有荷电性质的纳滤膜在海水软化方面的优势愈来愈得到人们的`关注。苏保卫等采用NF作为海水淡化的预处理工艺。试验结果表明，该法可以大幅度降低进料水的硬度、浊度和TDS含量，解决传统海水淡化过程中存在的结垢污染等许多问题。 等用纳滤作为海水淡化的预处理进行了一系列的研究工作，在研究过程中发现，纳滤膜能够有效的降低硬度、微生物和浊度。在22bar的压力下NF对 Ca2+，Mg2+，SO42-，HCO3-，以及总硬度的去除率分别为，，，和。NF出水完全能够满足海水反渗透(SWRO)或多级闪蒸(MSF)的进水要求，使得SWRO和MSF的水回收率分别达到70%和80%。将NF膜作为海水淡化预处理的优点有：(1)通过除去浊度和细菌，阻止SWRF的膜污染;(2)通过去除硬度离子，阻止SWRF和MSF的比例缩放;(3)通过减少海水中大约30%- 60%的TDS，使得运行SWRF所需操作压力较低。
生化医疗领域
生化工程
将纳滤膜技术应用于生化工程，可以将相对分子质量低的物质(如类固醇、维生素、抗生素和氨基酸等)从其他反应物中分离出来，进行澄清和精制，并且成功的应用于VB12的回收和浓缩，以及红霉素、金霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程，苏保卫等采用DL和DK纳滤膜进行纳滤浓缩克林霉素磷酸酯(CLP)乙醇水溶液的研究。实验结果表明，DL纳滤膜可将CLP乙醇水溶液由40g/L浓缩至90g/L，适宜的操作压力为，温度为 40-50℃。李洁妹等采用超滤+纳滤双膜技术对林可霉素发酵液进行提纯和浓缩，通过对不同材料的纳滤膜的筛选结果表明，NF-20在膜通量和林可霉素回收率、杂质去除等方面优于其它的膜，为最佳选择。
医药工业
纳滤膜分离效率高、节能、不破坏产品结构等特点使其在医药产品的生产中也得到了日益广泛的应用。日本的Kazuhito Yamaguchi等人研究了用纳滤膜技术除去血浆制造中所产生的传染性有毒物质(HPVB19)，结果表明中空纤维膜BMM20和BMM15可以完全除去病毒和大小在20nm左右的微粒，纳滤膜可完全过滤掉其中的HPVB19病毒。徐为中等人采用超滤、纳滤技术浓缩家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗，建立家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗浓缩工艺。家兔产气荚膜梭菌(A)型超滤、纳滤浓缩疫苗的保护率达100%，而传统铝胶疫苗对照组的保护率平均为。何旭敏等采用的超滤与纳滤组合技术改造6-APA的原有生产工艺，使6-APA的平均mol收率由85%提高到90%以上，采用纳滤浓缩裂解液来提高6- APA结晶浓度，不仅降低了溶媒消耗，而且使结晶母液中的6-APA损失减少，从而提高了成品的收率(表2)。由此可见，随着膜技术的不断发展，纳滤将成为医药工业生产中一种高效的分离技术。
食品工业、饮料行业
在食品工业和饮料行业中，纳滤主要用来对加工过程中的料液进行浓缩、脱盐、调味、脱色和去除杂质。
低聚糖的处理
功能性低聚糖由于可以降低血脂、抗衰老和抗癌等多种生理功能而倍受关注。低聚糖与蔗糖的分子量相差很小，分离很困难。通常采用高效液相色谱法分离，但此法处理量小，耗资大。采用纳滤膜技术来处理可以达到高效液相分离法同样的效果，并大大降低操作成本。
俞三传等对低聚糖进行纳滤浓缩实验研究，结果表明，纳滤可实现对多糖溶液的浓缩。李炜怡等对蔗果低聚糖进行纳滤提纯实验，结果证明纳滤对蔗果低聚糖体系具有很好的分离效果，提纯过程中可得到纯度在90%以上的蔗果低聚糖产品。袁其朋等采用超滤、纳滤组合工艺对大豆乳清废水进行了处理实验。经超滤处理后的乳清废液，再经纳滤浓缩10倍后，浓缩液中总糖约有77%被截留，其中功能性地聚糖水苏糖和棉子糖的截留率高达95%以上，浓缩液中总糖质量分数达 ，再经活性炭脱色和离子交换脱盐及真空浓缩，即可得到透明状的大豆低聚糖糖浆。该法的优点在于既解决了废水的排放问题，同时又通过回收利用增加了经济效益。
果汁的高浓度浓
缩果汁浓缩传统上使用蒸馏法或冷冻法浓缩，但这些方法会造成果汁风味和芳香成分的散失，不仅消耗大量的能源，而且还得不到令人满意的成品。相比之下，纳滤膜浓缩技术具有节约能源、降低损耗、可在常温下连续操作、过程简单、高效、没有相变、分离系数大等优点，而且特别适用于热敏性物质的处理，因此在果汁浓缩方面得到了广泛的应用。高学玲等人用纳滤膜技术对乌龙茶提取液进行浓缩，发现纳滤不仅能实现乌龙茶提取液的浓缩，还可截留茶液中的茶多酚、咖啡碱等有效物质。Warczok等人报道了利用不同的纳滤膜浓缩苹果汁和梨汁的研究，通过实验过程中果汁通量的观察，表明纳滤膜用于果汁浓缩是可行的。
郑必胜等进行了纳滤浓缩西番莲果汁的研究，发现操作温度为28℃左右，压力为3MPa时，分离效果最好，此时实际膜通量达17L/()。经过纳滤浓缩，西番莲澄清汁可溶性固形物从13oBx提升到30oBx左右。
纯化浓缩多肽和氨基酸
离子与荷电膜之间存在道南(Donnan)效应，即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用。氨基酸和多肽带有离子官能团如羧基或氨基，在等电点时是中性的，当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷。由于一些纳滤膜带有静电官能团，基于静电相互作用，对离子有一定的截留率，可用于分离氨基酸和多肽。 Garem等利用无机和高分子复合纳滤膜进行了九种氨基酸和三种多肽的分离实验，探讨了这种方法的可行性。王晓琳等用ESNA2和ES20两种纳滤膜对苯丙氨酸和天冬氨酸水溶液体系进行分离实验，过程结束时，浓缩液中苯丙氨酸和天冬氨酸浓度的差值比原料液中的差值增大近4倍，纳滤分离的效果非常明显，实现了生物质的分离、精制与回收。
其它方面的应用
纳滤的特点使其越来越受人们的关注，因此，纳滤的应用也愈来愈广泛。除了以上几方面的应用外，还在高浓度有机废水处理、城市生活污水处理等方面都有具体应用，这里就不再详细叙述。
4 结语
随着国家“节能减排”发展策略的不断深入，以及人们环保意识的加强，废水资源再生利用已经成为包括我国在内的世界各国实现水资源可持续发展的重要战略之一。纳滤由于其独特的分离性能使其在水处理领域得到日益广泛的应用。但纳滤还需要很多方面需要优化改进，如在实际运行过程中如何更好的控制膜的污染问题，以保持膜分离性能和通量的稳定性，这需要人们对膜自身的传质机理进一步的深入探究，以开发出新的高通量、耐溶剂、耐酸碱、耐氯和抗污染性强的膜材料;此外膜的成本问题也是阻碍纳滤膜技术进一步推广应用的制约因素，因此，低成本高性能的膜生产必定是以后发展的趋势;最后，开发研制新的膜清洗技术及膜清洗剂以延长膜使用寿命也是亟待解决的问题。随着膜科学技术的不断进步，相信纳滤膜技术目前面对的问题都会逐一解决，那时候它在水处理领域的应用前景必将更加广阔。
参考文献
[1]庞国安,金虎,王韬,等.膜分离技术在废水处理中的应用[J].科技资讯.2008，11：5-6.
[2]邓建绵,刘金盾,张浩勤,等.纳滤技术在工业废水处理中的应用研究[J].工业水处理.2008，28(04)：
[3]楼民，俞三传，高从堦.纳滤在水处理中的应用研究进展[J].工业水处理.2008，28(1)：13-17.
[4]王学松.现代膜技术及其应用指南[M].北京：化学工业出版社，2005：52-64
[5]张亚军,陈栋,谢柏明,等.纳滤膜技术在垃圾渗沥液处理中的应用[J].水处理技术.2008，34(12)：62-64.
[6]何毅,苏鹤祥,李光明,等.染料的纳滤分离性能和机理[J].膜科学与技术.2005，25(1):48-52.
[7]傅前君.纳滤处理含铜废水的试验和经济性分析[J].环境科学与管理.2009，34(02)：123-125，150.
[8]张显球,张林生,吕锡武.纳滤软化除盐效果的研究[J].水处理技术.2004，30(6)：352-355
[9]王薇,杜启云.纳滤膜分离技术及其进展[J].工业水处理.2004，24(3)：5-8.
[10]李晓明,王铎,高学理,等.纳滤海水软化性能及膜污染研究[J].水处理技术.2008，34(4)：8-11.
摘要：随着我国经济的高速发展，水处理行业已迎来黄金发展阶段。生活用水方面，家用净水器逐渐成为品质生活必备品。工业用水方面，污水回用、污水零排放已经是大势所趋。由于膜技术具有高效、实用、可调、节能和精密分离等优点，使得膜法在水的深度处理领域已占据重要位置。可以预见在未来的十年，膜法将更加普及。本文将对膜技术在我国水处理中的应用与发展进行分析，找出膜技术存在的问题并探究其发展趋势，以便更好地开展膜技术的应用工作。
关键词：膜技术；水处理；应用；发展
膜技术主要由微滤、超滤、纳滤、反渗透等组成，已有效的处理了部分水资源。随着膜技术的发展，膜法将在更广阔的水处理领域得到应用。反渗透液水处理分离过程中截留率最高的膜工艺。纳滤实为低压反渗透，高度截留多价盐，低度截留一价盐。超滤是一种净化高分子量化合物（例如蛋白质），膜工艺。微滤是一种截留悬浮固体、脂肪和大分子有机物的净化工艺。
1、膜技术在水处理中应用的发展概况
膜技术在水处理中应用的发展背景
当前，经济建设仍是我国的中心工作，工业化、城镇化进程明显加快，这对我国水环境却造成了严重影响。水环境污染防治成为我国重要的工作任务，对于人民生活与生产活动意义重大。水处理是水环境污染防治的一项重要内容，其应用的处理技术对于水质改善具有直接的影响，以往的水处理技术还较为传统，不能保证处理后水质显著改善。近些年，随着我国经济实力的逐渐提高，国家在水处理新技术领域中的投入逐年增加，这使得水处理技术得以发展与革新。而膜技术作为水处理应用领域中的一种新型处理技术，它与以往传统技术相比具有新型高效、精密分离等优点，膜技术的应用与发展使我国水处理水平有了大幅提高，对于国家社会经济发展及生态环境改善具有积极意义。
膜技术在水处理应用中的发展现状
现阶段，膜技术在水处理中的应用正在进行完善，膜技术还存在一些有待进一步完善的方面，在水处理领域有待进一步推广和应用。膜技术主要是利用先进的膜生产技术所生产的高效半透性膜来进行水处理的技术手段，根据膜孔的大小、通过物理作用及生化反应等来过滤不同类型的物质，以达到水处理的目的。膜技术在水处理中的应用较多，能够去除微生物、隔离小微型杂质以及具有排斥作用等，这些作用使得膜技术在水处理中得以广泛应用，它是我国水处理技术发展的阶段性成果。
重视膜技术在水处理中应用的必要性分析
伴随着国家环境不断遭到破坏，导致了水体受到严重污染，降低了饮水质量。因此，应该加大对水处理技术工作的力度，确保提供给人们一个安全的饮水环境。由于膜技术比起传统处理技术更加节能环保，分离更精密，降低风险，水质处理效果得到提升。在未来处理水质中应该加大对膜技术的利用以及研究，完善膜技术，进一步改善水质质量，得到健康安全的水质。
2、膜技术在水处理中的应用
膜技术在给水中的应用
膜技术的发展对于给水带来的便捷性是不言而喻的。一直以来，城市水资源的给水问题一直是城市建设的巨大问题，例如，我国为了缓解北京、天津等地区水资源紧张的问题而进行的南水北调工程，就是典型的解决给水问题而进行的水利工程，而发达国家随着膜技术的成熟，已经成功利用的膜技术解决的城市或偏远地区的给水问题。法国建设有世界上最大的膜净水厂，以膜技术为核心，通过膜技术来对城市废水、地下水、工业水资源进行处理，充分利用现有的水资源完成城市淡水的供应，最高可以达到每天净化34万立方米的水资源，保障的大城市的给水问题。
美国掌握着世界上的最先进性的膜处理水的技术，建设在美国科罗拉多州的膜法净水厂，膜技术的已经实现反渗透净化技术，可以过滤到水资源中的溶解性物质，有效保证了水资源的安全性。随着膜技术的成熟，在水资源处理技术方面相较于传统的处理技术差距将越来越小，最终可以实现的以最小的代价处理大量水资源，满足城市给水的需求。
反渗透膜在饮用水处理的应用
反渗透膜是当前膜技术发展中应用较多的一种膜技术，广泛的应用在饮用水处理当中。反渗透膜利用的是生物细胞膜的原理，其本质上是一层半透膜，具有选择透过性，但是对于溶质微粒较小的物质不具备选择透过性，当半透膜两段的液体具有不同的浓度时，在渗透压的作用下，溶液会向渗透压较高的一方的流动，反渗透膜可以在浓度较高的一方溶剂加入更大的压强，就可以使得溶液向浓度的度较低的一侧移动，从而实现反渗透的作用。反渗透膜应用于饮用水处理当中，依据反渗透膜的性质，向需要处理的水资源是假压强，利用反渗透膜处理的废水当中的微粒子，从而实现水资源的淡化处理，变为人体可以应用的纯净水资源，这种方法较于传统法的化学沉降过滤处理方法具有较大的先进性。一般为了保证水资源的绝对健康，必须采用超低压反渗透膜处理的水资源才可以作为饮用水，同时为了保证的饮用水的营养，可以采取矿化的方法，制作出营养价值较高的饮用水资源。
膜生物反应器在污水、废水处理应用
膜生物反应器是一种复合膜技术与生物净化技术的机器，在处理水的过程中，通过膜技术对需要处理的水进行一次处理，大幅降低水中有害物质或杂质的数量，染头通过生物处理单元进一步净化水资源，这样处理过的废水或污水，其内部的有害物质已经微乎其微，对于环境的影响不是很大，可以进行排泄或者重生产利用。膜生物反应器是随着膜技术的发展而诞生的，膜生物反应器具有较大的先进性，较于传统的生化处理污水技术，膜生物反应器处理效率高、速度快，并且水质更加的纯净，膜生物反应器在经过安装之后，可以实现自动化运行，方便企业或工厂进行管理维护。
3、膜技术在水处理中的发展趋势
、提高膜技术的应用水平
随着膜技术在水处理上的应用，在未来我们更应该集中对膜技术的应用水平进行提高。只有对膜技术进行改善，处理水质上才能更加深入地提升膜技术的应用力度，进一步改善水质效果。
、重视膜材料制造工艺
在水处理技术中，膜技术有着很宽广的利用前景。为此，膜材料制造工艺更应该重视，结合先进的国内外膜材料制造方法，根据实际情况进行改进，使膜材料更加稳定，提升膜材料的质量，促进膜技术的发展。
、提高膜性能
膜技术虽然已得到广泛应用，但还存在着各种问题，主要集中于抗污堵能力差、使用要求较高等。所以，相关人员在未来中更应该提高膜性能，利用发展较快的新科学技术，结合膜技术，进一步改善膜结构，使膜性能得到改善，使它的分离优势作用最大程度地得到发挥。
结束语：
总之，目前我国水资源短缺，在处理水质领域，膜技术由于它的简单高效而且处理效果良好的优势具有很广的利用前景，可以解决水资源问题，改善水质。在未来的水资源处理技术发展中，我们要做的就是使膜技术利用更为广泛，最为重要的就是关于分离膜的把握，就应该针对膜材料进行进一步的探析，制造出性能更加优良的分离膜，充分发挥膜技术在水质处理上的优势。
参考文献：
[1]刘洋.膜技术在水处理中的应用与发展[J].中国资源综合利用,2017,35(05):25-27.
[2]张新.膜技术在水处理中的应用与发展研究[J].城市建设理论研究(电子版),2017(27):116-117.
[3]周海超.膜技术在水处理中的应用与发展研究[J].黑龙江科技信息,2017(04):47.
21世纪的朝阳产业--海水淡化一．全球水危机 21世纪将是水的世纪。20世纪初，国际上就有"19世纪争煤、20世纪争石油、21世纪争水"的说法，第47届联合国大会更是将每年的3月22日定为"世界水日"，号召世界各国对全球普遍存在的淡水资源紧缺问题引起高度警觉。 从全球范围来看，根据联合国统计，全球淡水消耗量20世纪初以来增加了约6-7倍，比人口增长速度高2倍，全球目前有14亿人缺乏安全清洁的饮用水，即平均每5人中便有1人缺水。估计到2025年，全世界将有近1/3的人口（23亿）缺水，波及的国家和地区达40多个，中国是其中之一。中国被联合国认定为世界上13个最贫水的国家之一。我国淡水资源总量名列世界第六，但人均占有量仅为世界平均值的 l/4，位居世界第109位，而且水资源在时间和地区分布上很不均衡，有10个省、市、自治区的水资源已经低于起码的生存线，那里的人均水资源拥有量不足500立方米。目前我国有300个城市缺水，其中110个城市严重缺水，他们主要分布在华北、东北、西北和沿海地区，水已经成为这些地区经济发展的瓶颈。2010年后，我国将进入严重缺水期，有专家估计，2030年前中国的缺水量将达到600亿立方米。因此，为保证我国经济的可持续发展，淡水资源问题的解决已迫在眉睫。二．解决水危机的途径--海水淡化 地球表面的2/3被水覆盖，可谓水资源极为丰富，但地球上水的总储量中97%是咸水(包括海水和苦咸水)，在余下的3%的淡水中，又有77%是人类难以利用的两极冰盖、冰川、冰雪。人类实际可利用的淡水只占全球水总量的，而且大部分属于不可再生的枯竭性地下水。 解决淡水紧缺问题有很多途径，核心原则是"开源节流"，地表水资源较丰富地区，可建蓄水工程；地表水资源贫乏地区，可实施跨流域调水；海水和苦咸水淡化；此外还有废水利用、治理水污染、节约用水等。 "开源"方面，在我国，地下取水已受到越来越多的限制，为此几十年来兴建了一批大型蓄水工程和跨流域调水，并大力提倡和推动污水回用和水的再利用。但兴建新的蓄调水工程，投资比过去大大增加，而跨流域引水则随着调水距离越来越远，调水成本越来越高，加上被引水地区的环境危害和间接经济影响以及引水的质量问题，远距离调水的传统办法正受到越来越多的质疑。而最为关键的是，这些措施并没有从根本上增加淡水资源的总量，我国淡水紧缺的问题依然十分严峻。 我国海岸线的总长为32647公里，被列为海洋大国，而且沿海和中西部地区拥有极为丰富的地下苦咸水资源，在地下取水和跨区域调水受到越来越多的条件限制的情况下，开发利用海水和苦咸水资源，进行海水（苦咸水）淡化就成为开源节流、解决我国淡水紧缺的一条有效的重要战略途径。而且，发展海水（苦咸水）淡化技术，向大海要淡水也已经成为当今世界各国的共识。三．海水淡化技术及发展1． 海水淡化方法 海水淡化，亦称海水脱盐，是通过装置和设备除去海水中盐分并获得淡水的工艺过程。海水淡化的方法可分为蒸馏法和膜法。 海水淡化的蒸馏法主要有：多级闪蒸(MSF)、低温多效(LT-MED) 和压汽蒸馏(MVC)三种技术。前两种技术主要采用蒸汽作热源，多与电厂结合、抽取透平的乏汽制造蒸馏水。压汽蒸馏技术是 利用热泵蒸发技术，它仅使用电能，应用对象主要是没有热源的岛屿地区。膜法主要指反渗透（RO）技术，它利用半透膜，在压力下允许水透过而使盐分和杂质截留的技术。 海水淡化是当今世界竞相研究的高新技术，美、法、日、以色列等国的技术已经非常发达，而且已形成海水淡化产业。我国的海水淡化技术研究始于50年代，经过40多年的发展，也培养和锻炼了自己的海水淡化专门人才，组建了一些专门科研开发机构，在蒸馏淡化、反渗透两大技术领域，经过几个五年计划的攻关，多项工程的实践，已具有较丰富的经验。但由于人们对海水淡化的认识不完全，国家经费投入少，使这项技术不能得到很快地发展。2．海水淡化的能耗与成本 在海水淡化技术已成熟的今天，经济性是决定其广泛应用的重要因素。在国内，"成本和投资费用过高"，一直被视为是海水淡化难以大胆使用的主要问题，但实际上这是一个"认识"问题。 目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、远程调水和海水（苦咸水）淡化三种。开采地下水作为一个重要的开源措施，工程量小、成本低，这是很吸引人的优点，但地下取水受资源条件限制很大，而且许多地区多年来由于过度开采地下水，已形成地下漏斗，造成房屋倾斜，甚至导致了海水倒灌等环境危害，地下水的开采已经受到制约。 远程调水，目前并没有把工程投资费用以及被引水地区的间接经济损失计算在内，仅以日常运行费用、管理费计算其成本，这与真正成本相差很大。其实引水工程，除了巨额的投资之外，还要占用大量耕地，还存在被引水地区的环境危害等问题。如引黄济青（岛）工程，占地达万亩，还会造成黄河断流、植被破坏等生态环境问题，而生态环境的破坏在经济上是难以估量的。80年代实施的引滦入津工程，时至今日每立方米成本仍达元左右，距离天津市民的用水价元有元的政府补贴。专家预测，南水北调工程实施后，长江水流到北京，按现行不变成本计算，综合成本在5元/立方米以上，甚至有专家预测每立方米将达20元。美国有资料认为，远程调水超过40公里，成本将超过海水淡化。 对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。40多年来，随着技术的提高，海水淡化的能耗指标降低了90%左右（从降到 kwh/m3），成本随之大为降低。目前我国海水淡化的成本已经降至4-7元/立方米，苦咸水淡化的成本则降至2-4元/立方米，如天津大港电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右，河北省沧州市的苦咸水淡化成本为元/立方米左右。如果进一步综合利用，把淡化后的浓盐水用来制盐和提取化学物质等，则其淡化成本还可以大大降低。至于某些生产性的工艺用水，如电厂锅炉用水，由于对水质要求较高，需由自来水进行再处理，此时其综合成本将大大高于海水淡化的一次性处理成本。可见，如果抛开政府补贴等政策性因素而单从经济技术方面分析，海水淡化尤其是苦咸水淡化的单位成本实际上是很有竞争力的。转贴于 中国论文下载中心
浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文
在日常学习和工作生活中，大家都不可避免地要接触到论文吧，借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。如何写一篇有思想、有文采的论文呢？以下是我为大家整理的浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文，希望对大家有所帮助。
论文摘要：纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的新型压力驱动膜分离技术。本文介绍了纳滤技术的分离特点，较全面的论述了纳滤在废水处理、饮用水生产、生化医疗和食品工业、饮料行业等方面的应用，并指出纳滤技术在应用过程中存在的问题及今后的发展方向。
论文关键词：纳滤;分离特点;水处理
1 引言
膜分离技术是近年来发展迅速，应用广泛的高新技术。与传统的分离技术相比，具有分离效率高、无相变、无化学反应、体积小、能耗低和操作方便等优点。纳滤作为膜分离技术中的一种，是介于超滤和反渗透之间的孔径接近于1mm的新型压力驱动膜技术。它既能截留透过超滤膜的小分子有机物和多价盐离子，又能透析被反渗透所截留的无机盐。基于它自身独特的性能使它在许多领域具有其它膜技术无法替代的地位，因此纳滤成为目前国内外膜分离领域研究的热点之一。
2 纳滤技术的特点
纳滤膜的分离特点纳滤膜在截留性能方面有两个特点：
(1)截留相对分子质量(MWCO)在200-1000之间，适宜于分离相对分子质量在200以上，大小约为1nm的溶解组分;
(2)具有离子选择性。由于膜表面或膜材料中常带有荷电基团，这些基团通过静电作用可产生Donnan效应，从而实现不同价态离子的分离，故有时纳滤也被称为“选择性反渗透”。
纳滤膜实际应用过程中的特点纳滤膜在实际的应用过程中有三个特点：
(1)操作压力低，一般在之间。由于操作压力较低，对设备要求较低。因此，基建费用和运行费用低，便于运行管理;
(2)在处理过程中不需添加化学试剂，也不引起二次污染;
(3)可分离回收有用物质，实现工业废水的资源化和回用，进一步降低处理成本。
3 纳滤技术的应用
纳滤膜由于截留的分子量介于超滤与反渗透之间，同时还存在Donnan效应，所以对低分子量有机物和盐的分离有很好的效果。另外，纳滤膜还具有不影响分离物质生物活性、节能、无公害等特点，因此纳滤在国内外废水处理领域、饮用水生产领域、生化医疗领域、食品工业和饮料行业等得到越来越广泛的应用。
废水处理领域
造纸废水
造纸废水主要来之造纸过程中纸浆的大量冲洗，采用纳滤膜替代传统的吸收和电化学处理法能更有效地去除深色木质素和纸浆漂白过程中产生的氯化木质素。Nuortila-Jokinen等在实验室，用平板纳滤膜NF45处理经浮选和过滤预处理后的造纸废水。
45纳滤膜处理造纸废水的效果项目COD(mg/L)硫酸根(mg/L)总固体(mg/L)无机物(mg/L)进水出水Manttarri等开发了造纸厂水循环系统，发现与超滤法处理过程比较，采用纳滤技术处理后得到的水不但透明、无色、不含阴离子废物，而且将透过水的COD、总硫和无机盐含量的去除由超滤法的50%-60%提高到80%以上。
垃圾渗滤液
垃圾渗滤液的处理一直是世界性难题。目前，主要采用为厌氧好氧等生物处理法，但中后期渗滤液中含有很高浓度的溶解有机质，其中75%为可生化性差的腐植酸和富里酸(平均分子量1000Da)，导致生化法出水难以达标排放。与生化法相比，膜分离技术受原水水质的变化影响小，在这种难降解废水的处理中具有明显的优势。张亚军等介绍了纳滤膜技术在柳州垃圾填埋场渗沥液处理工程中的应用，纳滤系统经过近两年的稳定运行表明，垃圾渗沥液经过生化处理后经砂滤、保安滤器等预处理，再经过纳滤膜系统处理，使85%-90%的透过液达标排放，仅10%-15%的浓缩污液和泥浆返回垃圾池，这项工艺较好地解决了垃圾填埋场渗沥液的二次污染问题。Zouboulis等利用振动剪切增强单元增强膜的传质，用NF可以达到对渗滤液中总腐殖酸类物质97%的去除效果。可见纳滤技术处理垃圾渗滤液是可行的，并具有较反渗透处理能耗低的优势。
纺织印染废水
纺织印染厂在对织物进行煮漂和染色后，需使用大量的清水对织物进行冲洗，产生的废水中会含有大量的盐、染料、表面活性剂、洗涤剂等各种污染物，导致印染废水成为较难处理的工业废水之一。不过随着膜分离技术的发展，纳滤膜技术已在纺织印染工业中得到了成功的运用。等使用纳滤膜处理高无机盐含量的纺织染色废水，在操作压力为500kPa条件下，通量可以达到很高，而且染料的截留率超过98%，因此，可以实现废水的回收利用。Bruggen等采用了UTC-60、NF70和NTR7450三种纳滤膜对两种活性染料的染色废水进行了试验，结果都表明，直接应用纳滤工艺不但可以进行染料的提纯，而且纳滤出水可循环使用。何毅等考察了醋酸纤维素纳滤膜对染料溶液的分离性能，结果表明，纳滤膜对染料有很好的分离效果，分离性能是由膜、溶液和溶质三者共同决定的。
冶金工业废水
在金属的加工和合金生产废水中，含有相当高的重金属离子。为了使废水符合排放标准，一般是将这些重金属离子生成氢氧化物沉淀除去。如果采用采用纳滤膜技术处理，不仅可以回收90%以上的废水，而且可使重金属离子浓缩10倍，浓缩后的重金属具有回收利用价值。
傅前君采用纳滤对含Cu2+废水进行试验研究，NF90膜对含CuSO4的废液截留效果很好，Cu离子的截留率都在99%以上，出水铜离子质量浓度低于，可以达标排放或回用于镀件漂洗;浓水经进一步浓缩后也可回用。等对纳滤分离铬酸盐进行了研究，结果表明使用 TFC-S系列纳滤膜替代常规方法去除溶液中的Cr(Ⅵ)是可行的。但是，膜对Cr(Ⅵ)的截留率与溶液中的离子强度和pH密切相关，在pH=8时，截留率超过80%。由此可见，纳滤作为一种处理含Cr(Ⅵ)废水的方法是非常有应用前景的。
饮用水的生产领域
地下水软化
采用纳滤膜法软化地下水具有无污泥、不需再生、能除去水中大部分悬浮物及有机物、操作简便和占地省等诸多特点，因此在欧美发达国家已经非常普遍。
纳滤膜法软化地下水工艺流程等用不同类型的NF膜软化处理地下水，结果表明NF膜对多价离子的截留率高达90%以上，而对单价离子却只有60%-70%。张显球等采用NF90和NF270两种纳滤膜对南京某自来水进行软化处理，结果表明在较宽的操作压力()和温度(15-30℃)范围内，两种膜的产水总硬度分别在及以下。
等分别使用NF与活性炭-臭氧工艺对地下水进行软化处理，尽管两种方法都能取得较好的分离效果，但是从处理效果和环保的角度考虑，使用纳滤的方法更胜一筹。
饮用水净化
纳滤能有效的截留二价离子，较完全的去除病原体、水中加氯消毒副产物三卤甲烷中间体、痕量的除草剂、杀虫剂残余物、重金属、天然有机物等，十分适用于饮用水的深度处理。VedatUyak等人和Rubia等人均比较了采用不同的膜技术除去饮用水中的天然有机物质和三卤甲烷，结果表明纳滤是目前最有效技术之一。等采用NF膜和RO膜法去除地下水中的药物成分。结果表明，NF膜和RO膜拥有很好的截留性能，对所有药物的截留率均>85%，对有害物质如对乙酰氨基酚截留率为48%-73%，吉非贝齐为50%-70%，甲芬那酸为30%-50%。巴黎Mery-Sur-Oise饮用水处理厂在臭氧+活性炭处理河水不能满足饮用水(TOC的浓度<2mg/L)标准的要求下，采用纳滤对饮用水进行深度处理，取得了很好的效果。
海水淡化
目前，海水淡化已经成为解决我国沿海地区和世界上许多国家水资源短缺的重要手段之一。但如何高效经济的除去海水的高硬度、浊度和总固溶物(TDS)是制约海水淡化的瓶颈。
随着膜技术的不断发展，孔径介于反渗透和超滤之间、具有荷电性质的纳滤膜在海水软化方面的优势愈来愈得到人们的`关注。苏保卫等采用NF作为海水淡化的预处理工艺。试验结果表明，该法可以大幅度降低进料水的硬度、浊度和TDS含量，解决传统海水淡化过程中存在的结垢污染等许多问题。 等用纳滤作为海水淡化的预处理进行了一系列的研究工作，在研究过程中发现，纳滤膜能够有效的降低硬度、微生物和浊度。在22bar的压力下NF对 Ca2+，Mg2+，SO42-，HCO3-，以及总硬度的去除率分别为，，，和。NF出水完全能够满足海水反渗透(SWRO)或多级闪蒸(MSF)的进水要求，使得SWRO和MSF的水回收率分别达到70%和80%。将NF膜作为海水淡化预处理的优点有：(1)通过除去浊度和细菌，阻止SWRF的膜污染;(2)通过去除硬度离子，阻止SWRF和MSF的比例缩放;(3)通过减少海水中大约30%- 60%的TDS，使得运行SWRF所需操作压力较低。
生化医疗领域
生化工程
将纳滤膜技术应用于生化工程，可以将相对分子质量低的物质(如类固醇、维生素、抗生素和氨基酸等)从其他反应物中分离出来，进行澄清和精制，并且成功的应用于VB12的回收和浓缩，以及红霉素、金霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程，苏保卫等采用DL和DK纳滤膜进行纳滤浓缩克林霉素磷酸酯(CLP)乙醇水溶液的研究。实验结果表明，DL纳滤膜可将CLP乙醇水溶液由40g/L浓缩至90g/L，适宜的操作压力为，温度为 40-50℃。李洁妹等采用超滤+纳滤双膜技术对林可霉素发酵液进行提纯和浓缩，通过对不同材料的纳滤膜的筛选结果表明，NF-20在膜通量和林可霉素回收率、杂质去除等方面优于其它的膜，为最佳选择。
医药工业
纳滤膜分离效率高、节能、不破坏产品结构等特点使其在医药产品的生产中也得到了日益广泛的应用。日本的Kazuhito Yamaguchi等人研究了用纳滤膜技术除去血浆制造中所产生的传染性有毒物质(HPVB19)，结果表明中空纤维膜BMM20和BMM15可以完全除去病毒和大小在20nm左右的微粒，纳滤膜可完全过滤掉其中的HPVB19病毒。徐为中等人采用超滤、纳滤技术浓缩家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗，建立家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗浓缩工艺。家兔产气荚膜梭菌(A)型超滤、纳滤浓缩疫苗的保护率达100%，而传统铝胶疫苗对照组的保护率平均为。何旭敏等采用的超滤与纳滤组合技术改造6-APA的原有生产工艺，使6-APA的平均mol收率由85%提高到90%以上，采用纳滤浓缩裂解液来提高6- APA结晶浓度，不仅降低了溶媒消耗，而且使结晶母液中的6-APA损失减少，从而提高了成品的收率(表2)。由此可见，随着膜技术的不断发展，纳滤将成为医药工业生产中一种高效的分离技术。
食品工业、饮料行业
在食品工业和饮料行业中，纳滤主要用来对加工过程中的料液进行浓缩、脱盐、调味、脱色和去除杂质。
低聚糖的处理
功能性低聚糖由于可以降低血脂、抗衰老和抗癌等多种生理功能而倍受关注。低聚糖与蔗糖的分子量相差很小，分离很困难。通常采用高效液相色谱法分离，但此法处理量小，耗资大。采用纳滤膜技术来处理可以达到高效液相分离法同样的效果，并大大降低操作成本。
俞三传等对低聚糖进行纳滤浓缩实验研究，结果表明，纳滤可实现对多糖溶液的浓缩。李炜怡等对蔗果低聚糖进行纳滤提纯实验，结果证明纳滤对蔗果低聚糖体系具有很好的分离效果，提纯过程中可得到纯度在90%以上的蔗果低聚糖产品。袁其朋等采用超滤、纳滤组合工艺对大豆乳清废水进行了处理实验。经超滤处理后的乳清废液，再经纳滤浓缩10倍后，浓缩液中总糖约有77%被截留，其中功能性地聚糖水苏糖和棉子糖的截留率高达95%以上，浓缩液中总糖质量分数达 ，再经活性炭脱色和离子交换脱盐及真空浓缩，即可得到透明状的大豆低聚糖糖浆。该法的优点在于既解决了废水的排放问题，同时又通过回收利用增加了经济效益。
果汁的高浓度浓
缩果汁浓缩传统上使用蒸馏法或冷冻法浓缩，但这些方法会造成果汁风味和芳香成分的散失，不仅消耗大量的能源，而且还得不到令人满意的成品。相比之下，纳滤膜浓缩技术具有节约能源、降低损耗、可在常温下连续操作、过程简单、高效、没有相变、分离系数大等优点，而且特别适用于热敏性物质的处理，因此在果汁浓缩方面得到了广泛的应用。高学玲等人用纳滤膜技术对乌龙茶提取液进行浓缩，发现纳滤不仅能实现乌龙茶提取液的浓缩，还可截留茶液中的茶多酚、咖啡碱等有效物质。Warczok等人报道了利用不同的纳滤膜浓缩苹果汁和梨汁的研究，通过实验过程中果汁通量的观察，表明纳滤膜用于果汁浓缩是可行的。
郑必胜等进行了纳滤浓缩西番莲果汁的研究，发现操作温度为28℃左右，压力为3MPa时，分离效果最好，此时实际膜通量达17L/()。经过纳滤浓缩，西番莲澄清汁可溶性固形物从13oBx提升到30oBx左右。
纯化浓缩多肽和氨基酸
离子与荷电膜之间存在道南(Donnan)效应，即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用。氨基酸和多肽带有离子官能团如羧基或氨基，在等电点时是中性的，当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷。由于一些纳滤膜带有静电官能团，基于静电相互作用，对离子有一定的截留率，可用于分离氨基酸和多肽。 Garem等利用无机和高分子复合纳滤膜进行了九种氨基酸和三种多肽的分离实验，探讨了这种方法的可行性。王晓琳等用ESNA2和ES20两种纳滤膜对苯丙氨酸和天冬氨酸水溶液体系进行分离实验，过程结束时，浓缩液中苯丙氨酸和天冬氨酸浓度的差值比原料液中的差值增大近4倍，纳滤分离的效果非常明显，实现了生物质的分离、精制与回收。
其它方面的应用
纳滤的特点使其越来越受人们的关注，因此，纳滤的应用也愈来愈广泛。除了以上几方面的应用外，还在高浓度有机废水处理、城市生活污水处理等方面都有具体应用，这里就不再详细叙述。
4 结语
随着国家“节能减排”发展策略的不断深入，以及人们环保意识的加强，废水资源再生利用已经成为包括我国在内的世界各国实现水资源可持续发展的重要战略之一。纳滤由于其独特的分离性能使其在水处理领域得到日益广泛的应用。但纳滤还需要很多方面需要优化改进，如在实际运行过程中如何更好的控制膜的污染问题，以保持膜分离性能和通量的稳定性，这需要人们对膜自身的传质机理进一步的深入探究，以开发出新的高通量、耐溶剂、耐酸碱、耐氯和抗污染性强的膜材料;此外膜的成本问题也是阻碍纳滤膜技术进一步推广应用的制约因素，因此，低成本高性能的膜生产必定是以后发展的趋势;最后，开发研制新的膜清洗技术及膜清洗剂以延长膜使用寿命也是亟待解决的问题。随着膜科学技术的不断进步，相信纳滤膜技术目前面对的问题都会逐一解决，那时候它在水处理领域的应用前景必将更加广阔。
参考文献
[1]庞国安,金虎,王韬,等.膜分离技术在废水处理中的应用[J].科技资讯.2008，11：5-6.
[2]邓建绵,刘金盾,张浩勤,等.纳滤技术在工业废水处理中的应用研究[J].工业水处理.2008，28(04)：
[3]楼民，俞三传，高从堦.纳滤在水处理中的应用研究进展[J].工业水处理.2008，28(1)：13-17.
[4]王学松.现代膜技术及其应用指南[M].北京：化学工业出版社，2005：52-64
[5]张亚军,陈栋,谢柏明,等.纳滤膜技术在垃圾渗沥液处理中的应用[J].水处理技术.2008，34(12)：62-64.
[6]何毅,苏鹤祥,李光明,等.染料的纳滤分离性能和机理[J].膜科学与技术.2005，25(1):48-52.
[7]傅前君.纳滤处理含铜废水的试验和经济性分析[J].环境科学与管理.2009，34(02)：123-125，150.
[8]张显球,张林生,吕锡武.纳滤软化除盐效果的研究[J].水处理技术.2004，30(6)：352-355
[9]王薇,杜启云.纳滤膜分离技术及其进展[J].工业水处理.2004，24(3)：5-8.
[10]李晓明,王铎,高学理,等.纳滤海水软化性能及膜污染研究[J].水处理技术.2008，34(4)：8-11.
摘要：随着我国经济的高速发展，水处理行业已迎来黄金发展阶段。生活用水方面，家用净水器逐渐成为品质生活必备品。工业用水方面，污水回用、污水零排放已经是大势所趋。由于膜技术具有高效、实用、可调、节能和精密分离等优点，使得膜法在水的深度处理领域已占据重要位置。可以预见在未来的十年，膜法将更加普及。本文将对膜技术在我国水处理中的应用与发展进行分析，找出膜技术存在的问题并探究其发展趋势，以便更好地开展膜技术的应用工作。
关键词：膜技术；水处理；应用；发展
膜技术主要由微滤、超滤、纳滤、反渗透等组成，已有效的处理了部分水资源。随着膜技术的发展，膜法将在更广阔的水处理领域得到应用。反渗透液水处理分离过程中截留率最高的膜工艺。纳滤实为低压反渗透，高度截留多价盐，低度截留一价盐。超滤是一种净化高分子量化合物（例如蛋白质），膜工艺。微滤是一种截留悬浮固体、脂肪和大分子有机物的净化工艺。
1、膜技术在水处理中应用的发展概况
膜技术在水处理中应用的发展背景
当前，经济建设仍是我国的中心工作，工业化、城镇化进程明显加快，这对我国水环境却造成了严重影响。水环境污染防治成为我国重要的工作任务，对于人民生活与生产活动意义重大。水处理是水环境污染防治的一项重要内容，其应用的处理技术对于水质改善具有直接的影响，以往的水处理技术还较为传统，不能保证处理后水质显著改善。近些年，随着我国经济实力的逐渐提高，国家在水处理新技术领域中的投入逐年增加，这使得水处理技术得以发展与革新。而膜技术作为水处理应用领域中的一种新型处理技术，它与以往传统技术相比具有新型高效、精密分离等优点，膜技术的应用与发展使我国水处理水平有了大幅提高，对于国家社会经济发展及生态环境改善具有积极意义。
膜技术在水处理应用中的发展现状
现阶段，膜技术在水处理中的应用正在进行完善，膜技术还存在一些有待进一步完善的方面，在水处理领域有待进一步推广和应用。膜技术主要是利用先进的膜生产技术所生产的高效半透性膜来进行水处理的技术手段，根据膜孔的大小、通过物理作用及生化反应等来过滤不同类型的物质，以达到水处理的目的。膜技术在水处理中的应用较多，能够去除微生物、隔离小微型杂质以及具有排斥作用等，这些作用使得膜技术在水处理中得以广泛应用，它是我国水处理技术发展的阶段性成果。
重视膜技术在水处理中应用的必要性分析
伴随着国家环境不断遭到破坏，导致了水体受到严重污染，降低了饮水质量。因此，应该加大对水处理技术工作的力度，确保提供给人们一个安全的饮水环境。由于膜技术比起传统处理技术更加节能环保，分离更精密，降低风险，水质处理效果得到提升。在未来处理水质中应该加大对膜技术的利用以及研究，完善膜技术，进一步改善水质质量，得到健康安全的水质。
2、膜技术在水处理中的应用
膜技术在给水中的应用
膜技术的发展对于给水带来的便捷性是不言而喻的。一直以来，城市水资源的给水问题一直是城市建设的巨大问题，例如，我国为了缓解北京、天津等地区水资源紧张的问题而进行的南水北调工程，就是典型的解决给水问题而进行的水利工程，而发达国家随着膜技术的成熟，已经成功利用的膜技术解决的城市或偏远地区的给水问题。法国建设有世界上最大的膜净水厂，以膜技术为核心，通过膜技术来对城市废水、地下水、工业水资源进行处理，充分利用现有的水资源完成城市淡水的供应，最高可以达到每天净化34万立方米的水资源，保障的大城市的给水问题。
美国掌握着世界上的最先进性的膜处理水的技术，建设在美国科罗拉多州的膜法净水厂，膜技术的已经实现反渗透净化技术，可以过滤到水资源中的溶解性物质，有效保证了水资源的安全性。随着膜技术的成熟，在水资源处理技术方面相较于传统的处理技术差距将越来越小，最终可以实现的以最小的代价处理大量水资源，满足城市给水的需求。
反渗透膜在饮用水处理的应用
反渗透膜是当前膜技术发展中应用较多的一种膜技术，广泛的应用在饮用水处理当中。反渗透膜利用的是生物细胞膜的原理，其本质上是一层半透膜，具有选择透过性，但是对于溶质微粒较小的物质不具备选择透过性，当半透膜两段的液体具有不同的浓度时，在渗透压的作用下，溶液会向渗透压较高的一方的流动，反渗透膜可以在浓度较高的一方溶剂加入更大的压强，就可以使得溶液向浓度的度较低的一侧移动，从而实现反渗透的作用。反渗透膜应用于饮用水处理当中，依据反渗透膜的性质，向需要处理的水资源是假压强，利用反渗透膜处理的废水当中的微粒子，从而实现水资源的淡化处理，变为人体可以应用的纯净水资源，这种方法较于传统法的化学沉降过滤处理方法具有较大的先进性。一般为了保证水资源的绝对健康，必须采用超低压反渗透膜处理的水资源才可以作为饮用水，同时为了保证的饮用水的营养，可以采取矿化的方法，制作出营养价值较高的饮用水资源。
膜生物反应器在污水、废水处理应用
膜生物反应器是一种复合膜技术与生物净化技术的机器，在处理水的过程中，通过膜技术对需要处理的水进行一次处理，大幅降低水中有害物质或杂质的数量，染头通过生物处理单元进一步净化水资源，这样处理过的废水或污水，其内部的有害物质已经微乎其微，对于环境的影响不是很大，可以进行排泄或者重生产利用。膜生物反应器是随着膜技术的发展而诞生的，膜生物反应器具有较大的先进性，较于传统的生化处理污水技术，膜生物反应器处理效率高、速度快，并且水质更加的纯净，膜生物反应器在经过安装之后，可以实现自动化运行，方便企业或工厂进行管理维护。
3、膜技术在水处理中的发展趋势
、提高膜技术的应用水平
随着膜技术在水处理上的应用，在未来我们更应该集中对膜技术的应用水平进行提高。只有对膜技术进行改善，处理水质上才能更加深入地提升膜技术的应用力度，进一步改善水质效果。
、重视膜材料制造工艺
在水处理技术中，膜技术有着很宽广的利用前景。为此，膜材料制造工艺更应该重视，结合先进的国内外膜材料制造方法，根据实际情况进行改进，使膜材料更加稳定，提升膜材料的质量，促进膜技术的发展。
、提高膜性能
膜技术虽然已得到广泛应用，但还存在着各种问题，主要集中于抗污堵能力差、使用要求较高等。所以，相关人员在未来中更应该提高膜性能，利用发展较快的新科学技术，结合膜技术，进一步改善膜结构，使膜性能得到改善，使它的分离优势作用最大程度地得到发挥。
结束语：
总之，目前我国水资源短缺，在处理水质领域，膜技术由于它的简单高效而且处理效果良好的优势具有很广的利用前景，可以解决水资源问题，改善水质。在未来的水资源处理技术发展中，我们要做的就是使膜技术利用更为广泛，最为重要的就是关于分离膜的把握，就应该针对膜材料进行进一步的探析，制造出性能更加优良的分离膜，充分发挥膜技术在水质处理上的优势。
参考文献：
[1]刘洋.膜技术在水处理中的应用与发展[J].中国资源综合利用,2017,35(05):25-27.
[2]张新.膜技术在水处理中的应用与发展研究[J].城市建设理论研究(电子版),2017(27):116-117.
[3]周海超.膜技术在水处理中的应用与发展研究[J].黑龙江科技信息,2017(04):47.
蒸馏法：蒸馏淡化进程的实质就是水蒸气的构成进程,其原理好像海水受热蒸腾构成云,云在必定条件下遇冷构成雨,而雨是不带咸味的.根据所用动力、设备、流程不一样首要可分设备蒸馏法、蒸汽紧缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等.
冷冻法：冷冻法,即冷冻海水使之结冰,在液态淡水成为固态冰的一起盐被别离出去.冷冻法与蒸馏法都有难以克服的坏处,其间蒸馏法会耗费很多的动力并在仪器里发生很多的锅垢,而所得到的淡水却并不多;而冷冻法一样要耗费很多动力。
太阳能法：人类前期运用太阳能进行海水淡化,首要是运用太阳能进行蒸馏,所以前期的太阳能海水淡化设备通常都称为太阳能蒸馏器.馏体系被动式太阳能蒸馏体系的比如就是盘式太阳能蒸馏器,太阳能具有安全、环保等利益,将太阳能收集与脱盐技能两个体系联系是一种可继续打开的海水淡化技能。
电渗析淡化法是使用一种特别制造的薄膜实现的。在电力作用下，海水中盐类的正离子穿过阳膜跑向阴极方向，不能穿过阴膜而留下来；负离子穿过阴膜跑向阳极方向，不能穿过阳膜而留下来。这样，盐类离子被交换走的管道中的海水就成了淡水，而盐类离子留下来的管道里的海水就成了被浓缩了的卤水。 反渗透淡化法更加绝妙。它使用的薄膜叫“半透膜”。半透膜的性能是只让淡水通过，不让盐分通过。
百度百科--海水淡化
海水淡化的10种方法：
1、 蒸馏法：蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。
2、 冷冻法：冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。
3、 反渗透法：通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。
4、 太阳能法：人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置是盘式太阳能蒸馏器，人们对它的应用有了近150年的历史。由于它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。
5、 低温多效：多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。
6、 多级闪蒸：所谓闪蒸，是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急骤蒸发的现象。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，降低单位电力消耗，提高传热效率等。
7、 电渗析法：电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。
8、 压汽蒸馏：压汽蒸馏海水淡化技术，是海水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能的循环利用。
9、 露点蒸发法：露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿的原理，同时回收冷凝去湿的热量，传热效率受混合气侧的传热控制。
10、水电联产：水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本，水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。
参考资料：海水淡化 _百度百科
这是从一篇叫做《太阳能简介》的论文中写到的，原文如下。太阳能简介摘要太阳能作为一种取之不尽用之不竭的能源，受到世界各国的重视。太阳能广泛用于发电、制冷、制热等方面，已经和世界的经济生活联系在一起关键词 太阳能污染硅电池1. 前言太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电，是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。广义太阳能包括:地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能，化石燃料（如煤、石油、天然气等）。狭义太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能源自太阳。太阳是一个炽热的气态球体，它的直径约为×106km，质量约为×l027t，为地球质量的×105倍，体积是地球的×106倍，平均密度为地球的1/4。太阳作为一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（×10^26KW）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。总的说来太阳能具有能量十分巨大、供应时间长、分布广阔、获取方便、安全、干净、不污染环境的优点。但也存在问题：1）能量分散，能量密度低；2）稳定性差，受日夜季候、地理纬度等影响，太阳能不断地生变化；3）装置成本过高；4）制造过程中污染严重，使用中可能有视觉污染。我国的太阳能资源和分布广泛，有着十分丰富的太阳能资源。根据中国气象科学研究院的研究，有2/3以上国土面积，年日照在2000小时以上，年平均辐射量超过，各地太阳年辐射量大致在930～2330kW·h/m2之间。 从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。2. 太阳能利用历史人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀作功而抽水的机器。在1615年～1900年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率 不大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。 20世纪太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段 :第一阶段(1900-1920) 太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器，装置逐渐扩大，最大输出功率达，实用目的比较明确，造价仍然很高。建造的典型装置有：1. 1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置;2. 1902 -1908年，在美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质；3. 1913年，在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵，每个长，宽4m，总采光面积达1250m2。第二阶段（1920-1945） 在这20多年中，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战（1935-1945）有关，太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。 第三阶段（1945-1965） 二战结束后的20年中，一些有远见的人士注意到石油和天然气资源正在迅速减少，呼吁人们重视这一问题，从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展。比较突出的研究进展有：1955年，以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论，并研制成实用的黑镍等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件；1954年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池，为光伏发电大规模应用奠定了基础。这一阶段里还有其它一些重要成果，比较突出的有： 1952年，法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。1960年，在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨-水吸收式空调系统，制冷能力为5冷吨。1961年，一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里，加强了太阳能基础理论和基础材料的研究，取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展，技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展，建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。 第四阶段(1965-1973） 这一阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段，尚不成熟，并且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。第五阶段(1973-1980） “能源危机”（有的称“石油危机”）在客观上使人们认识到：现有的能源结构必须彻底改变，应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家，尤其是工业发达国家，重新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上再次兴起了开发利用太阳能热潮。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划，太阳能研究经费大幅度增长，并且成立太阳能开发银行，促进太阳能产品的商业化。日本在1974年公布了政府制定的“阳光计划”，其中太阳能的研究开发项目有：太阳房 、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。 这一时间太阳能研究领域不断扩大，研究工作日益深入，取得一批较大成果，如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、 光解水制氢、太阳能热发电等。 太阳热水器、太阳电他等产品开始实现商业化，太阳能产业初步建立，但规模较小，经济效益尚不理想。 第六阶段（1980-1992） 开发利用太阳能热潮，进入80年代后逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费，其中美国最为突出。导致这种现象的主要原因是：世界石油价格大幅度回落，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心；核电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的抑制作用第七阶段（1992-今） 由于大量燃烧矿物能源，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下，1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》、《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件，把环境与发展纳入统一的框架，确立了 可持续发展的模式。这次会议之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在 一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。世界环发大会之后，中国政府对环境与发展十分重视，提出10条对策和措施，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”，制定了《中国21世纪议程》，进一步明确 了太阳能重点发展项目。3. 太阳能利用方式 光－热能转换 光热转换是利用太阳辐射加热物体而获得热能的一种太阳能利用方式。常见应用有太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室等。集热器太阳辐射的能流密度低，在利用太阳能时为了获得足够的能量，或者为了提高温度，必须采用一定的技术和装置（集热器），对太阳能进行采集。太阳能集热器是把太阳辐射能转换成热能的设备，它是太阳能热利用中的关键设备。常见有可分为聚光型和非聚光型。非聚光型集热器非聚光型集热器常见有平板和真空管集热器。平板集热器平板集热器是非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。它吸收太阳辐射的面积与采集太阳辐射的面积相等，能利用太阳的直射和漫射辐射。按工质划分有空气集热器和液体集热器，目前大量使用的是液体集热器；按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及其它非金属集热器等； 按结构划分有管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇形管式集热器，还有带平面反射镜集热器和逆平板集热器等；按盖板划分有单层或多层玻璃、玻璃钢或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。目前，国内外使用比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合集热器。铜翅和铜管的结合，国外一般采用高频焊，国内以往采用介质焊，1995年我国也开发成功全铜高频焊集热器。1937年从加拿大引进铜铝复合生产线，通过消化吸收，现在国内已建成十几条铜铝复合生产线。 为了减少集热器的热损失，可以采用中空玻璃、聚碳酸酯阳光板以及透明蜂窝等作为盖板材料，但这些材料价格较高，一时难以推广应用。 真空管集热器为了减少平板集热器的热损，提高集热温度，国际上70年代研制成功真空集热管，其吸热体被封闭在高真空的玻璃真空管内，大大提高了热性能。将若干支真空集热管组装在一起，即构成真空管集热器，为了增加太阳光的采集量，有的在真空集热管的背部还加装了反光板。真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管，玻璃-U型管真空集热管，玻璃-金属热管真空集热管，直通式真空集热管和贮热式真空集热管。最近，我国还研制成全玻璃热管真空集热管和新型全玻璃直通式真空集 热管。我国已经建立了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管的产业，用于生产集热管的磁控溅射镀膜机在百台以上，产品质量达世 界先进水平，产量雄居世界首位。我国自80年代中期开始研制热管真空集热管，经过十几年的努力，攻克了热压封等许多技术难关，建立了拥有全部知识产权的热管真空管生产基地，产品质量达到世界先进水平，生产能力居世界首位。真空管平板集热器 它是将单根真空管装配在复合抛物面反射镜的底面，兼有平板和固定式聚光的特点，它能吸收太阳光的直射和80%的散射。 聚光集热器 聚光集热器通常由聚光器、吸收器和跟踪系统三部分组成。其工作原理是，自然阳光经聚光器聚焦到吸收器上，并加热吸收器内流动的集热介质，跟踪系统则根据太阳的方位随时调节聚光器的位置，以保证聚光器的开口面与人射太阳辐射总是互相垂直的。在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器（点聚焦）和槽形抛物面镜聚光集热器 （线聚焦）。前者可以获得高温，但要进行二维跟踪；后者可以获得中温，只要进行一维跟踪。这两种聚光集热 器在本世纪初就有应用，几十年来进行了许多改进，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，开发高可靠性 跟踪机构等，现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求，但由于造价高，限制了它们的广泛应用。 太阳能热水器基本原理：通过集热，促使管内水温高于水箱水温，热水比冷水轻，形成对流，最终使水箱中的温度达到使用所需的温度。太阳能热水器通常由平板集热器、蓄热水箱和连接管道组成。按照流体流动的方式分类，可将太阳能热水器分成三大类：闷晒式、直流式和循环式。 太阳能采暖太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是利用太阳能集热器和相应的蓄热装置作为热源来代替常规热水（或热风）采暖系统中的锅炉。被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用太阳能来达到采暖的目的，因此它又称为被动式太阳房。 被动式太阳房构造简单，取材方便，造价便宜，无需维修，有自然的 舒适感，特别适合发展中国家的广大农村。主动式太阳房利用集热器产生的热水采暖，结构简单，蓄热器置于室外，室内又是由地板供暖，故不占用室内居住面积是这种系统的一大优点。 太阳能干燥太阳能干燥按干燥器（或干燥室）获得能量的方式可分为： 1.集热器型干燥器 2.温室型干燥器 3.集热器—温室型干燥器实际中还有集热器与常规能源、集热器与储热装置、集热器与热泵等各种组合式太阳能干燥装置。集热器型干燥器是利用太阳能空气集热器，先把空气加热到预定温度后再送入干燥室，干燥室视干燥物品的类型多种多样，如箱式、窑式、固定床式或流动床式等。 温室型干燥器其温室就是干燥室，它直接接受太阳的辐射能。集热器—温室型干燥器则是上述两种形式的结合。其温室顶部为玻璃盖板，待干燥物品放在温室中的料盘上，它既直接接受太阳辐射加热，又依靠来自空气集热器的热空气加热。 属于光热转化的还有：太阳能海水淡化、太阳能制冷和空调、太阳能热动力发电、太阳坑发电技术、太阳能热推进等。 光－电转换 原理是根据光电效应，利用太阳能直接转化为电能。应用包括为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品等。世界上，1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年研制成效率达6％的单晶硅太阳电池，1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展。目前，世界上太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24％（100px2)，多晶硅电池％（100px2）， InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1），非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定），碲化镉电池15．8％， 硅带电池14．6％，二氧化钛有机纳米电池10．96％。 我国于1958年开始太阳电池的研究，40多年来取得不少成果。目前，我国太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池20．4％（50px×50px），多晶硅电池14．5％（50px×50px）、12％（250px×250px），GaAs电池 20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge电池19．5％（AM0），CulnSe电池9％（lcm×25px），多晶硅薄膜电池13．6％ （lcm×25px，非活性硅衬底），非晶硅电池8．6％（250px×250px）、7．9％（500px×500px）、6．2％（750px×750px）， 二氧化钛纳米有机电池10％（25px×25px）。由于各种不同材料制成的太阳电池所吸收的太阳光谱是不同的，因此将不同材料的电池串联起来，就可以充分利用太阳光谱的能量，大大提高太阳电池的效率，因此叠层串联电池的研究已引起世界各国的重视，成为最有前途的太阳电池。太阳电池重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率大，即可作小型电源，又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业，走向千家万户，太阳能汽车，太阳能游艇，太阳能自行车，太阳能飞机都相继问世，它们中有的已进入市场。然而对人类最有吸引力的是所谓太空太阳站。 太阳空间电站空间电站实际上是利用太阳能发电的卫星，这些卫星表面覆盖有太阳能电池板，能够吸收积聚大量太阳能并将其转化为电能，通过微波束将电能传送回地面。 它是由永远朝向太阳的太阳电池列阵，能把直流电转换成微波能的微波转换站，发射微波束能的列阵天线等三部分组成，通过天线以微波形式向地面输电。在地面上则要建一个面积达几十平方公里的巨型接受系统。空间发电有两大优点：一是可以充分利用太阳能，同时又不会污染环境，二是 不用架设输电线路，可直接向空中的飞船和飞机提供电力，也可向边远的山区、沙漠和孤岛送电。科学家预测，一旦建成空间电站，人类可以不断获得能源，地球能源利用将产生革命性变化。问题：一是空间运输成本问题，按推测，至少空间运输成本要降低99%才有可能；二是能量转换的效率问题。 太阳能发电系统 太阳能电源是由太阳能电池发电，经蓄电池贮能，从而给负载供电的一种新型电源，广泛应用于微波通讯、基站、电台、野外活动、高速公路、也可为无电山区、村庄、海岛提供电力。 有以下好处：1.不必拉设电线，不必挖开马路，安装使用方便；2.一次性投资，可保证二十年不间断供电（蓄电池一般为5年需更换）；3.免维护，无任何污染。太阳能电源可分为直流供电系统和交直流供电系统二种。 我们预计太阳能光伏发电在不久的将来将会占据世界能源消费的重要席位，它的发展不但要替代部分常规能源，而且还将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源的消耗将占总能源消耗比例的30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占有比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源消耗将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源消耗将占总能耗的80%以上，太阳能发电将占到60%以上。以上这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域所占有的重要地位。根据《可再生能源中长期发展规划》报道，到2020年，我国将力争使太阳能发电装机容量达到（百万千瓦），到2050年将达到600GW（百万千瓦）。预计到2050年，我国可再生能源的电力装机将占全国总电力装机容量的25%，其中光伏发电装机将占到5%。未来十几年，将是我国太阳能光伏产业发展继续迅猛的一个阶段。 光－化学能转化这种转换技术包括半导体电极产生电而电解水产生氢，利用氢氧化钙或金属氢化物热分解储能等形式。太阳能制氢问题解决了，才有真正意义上的氢能利用(包括燃料电池)，这将引起时代的变革。正在研究的太阳能制氢。有以下几种方式：1）太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，效率较高（75％-85％），但耗电大，用常规电制氢，从能量利用而言得不偿失。所以，只有当太阳能发电的成本大幅度下降后，才能实现大规模电解水制氢。 2）太阳能热分解水制氢 。将水或水蒸汽加热到3000K以上，水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高，但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度，一般不采用这种方法制氢。3）太阳能热化学循环制氢。为了降低太阳能直接热分解水制氢要求的高温，发展了一种热化学循环制氢方法，即在水中加入一种或几种中间物，然后加热到较低温度，经历不同的反应阶段，最终将水分解成氢和氧，而中间物不消耗，可循环使用。热化学循环分解的温度大致为900-1200K，这是普通旋转抛物面镜聚光器比较容易达到的温度，其分解水的效率在17．5％-75．5％。存在的主要问题是中间物的还原，即使按99．9％-99． 99％还原，也还要作％％的补充，这将影响氢的价格，并造成环境污染。 4）太阳能光化学分解水制氢 。这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处，在水中添加某种光敏物质作催化剂，增加对阳光中长波光能的吸收，利用光化学反应制氢。日本有人利用碘对光的敏感性，设计了一套包括光化学、热电反应的综合制氢流程，每小时可产氢97升，效率达10％左右。5）太阳能光电化学电池分解水制氢。1972年，日本本多健一等人利用n型二氧化钛半导体电极作阳极，而以铂黑作阴极，制成太阳能光电化学电池，在太阳光照射下，阴极产生氢气，阳极产生氧气，两电极用导线连接便有电流通过，即光电化学电池在太阳光的照射下同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能。这一实验结果引起世界各国科学家高度重视，认为是太阳能技术上的一次突破。但是，光电化学电他制氢效率很低，仅0．4％，只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光，且电极易受腐蚀，性能不稳定，所以至今尚未达到实用要求。 6）太阳光络合催化分解水制氢。从1972年以来，科学家发现三联毗啶钉络合物的激发态具有电子转移能力，并从络合催化电荷转移反应，提出利用这一过程进行光解水制氢。这种络合物是一种催化剂，它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电荷转移和集结，并通过一系列偶联过程，最终使水分解为氢和氧。络合催化分解水制氢尚不成熟，研究工作正在继续进行。 7）生物光合作用制氢。40多年前发现绿藻在无氧条件下，经太阳光照射可以放出氢气；十多年前又发现，兰绿藻等许多藻类在无氧环境中适应一段时间，在一定条件下都有光合放氢作用。目前，由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够，藻类放氢的效率很低，要实现工程化产氢还有相当大的距离。据估计，如藻类光合作用产氢效率提高到10％，则每天每平方米藻类可产氢9克分子，用5万平方公里接受的太阳能，通过光合放氢工程即可满足美国的全部燃料需要。 太阳能-生物质能转换 太阳能-机械能转换。 20世纪初，俄国物理学家实验证明光具有压力。20年代，前苏联物理学家提出，利用在宇宙空间中巨大的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进，将太阳能直接转换成机械能。科学家估计，在未来10～20年内，太阳帆设想可以实现。通常，太阳能转换为机械能，需要通过中间过程进行间接转换。 太阳能利用中的污染太阳能电池在使用过程中确实具有无排放，无噪音，无能耗的清洁能源称号，但当今主流却忽略了太阳能电池光鲜表面背后生产过程中的高污染、高能耗的问题。一、高污染主要是生产硅过程中带来的四氢化硅污染和其它易燃易爆有毒气体污染和蓄电池带来的污染。现太阳能电池90%为晶体硅电池，其原材料为多晶硅，由金属硅(工业硅)提纯而来，目前国内均采用化学法(改良西门子法)：先将金属硅转变为三氯氢硅，再进行分馏和精馏提纯，得到高纯度的三氯氢硅 (具有毒性、腐蚀性和易爆炸) 后，最终由氢气还原而成；这一过程中只有约25%的三氯氢硅传化成多晶硅，其余基本直接排放；而污染最严重的，则是在还原过程中产生的副产品——四氯化硅(一种腐蚀性极强、难以保存的有毒液体，具有急毒性。由于四氯化硅不能自然降解，如果将四氯化硅倾倒或掩埋，水体将会受到严重污染，土地会变成不毛之地)。这还不包括大量氯气等其它易燃易爆有毒气体。每生产1KW太阳能电池板需耗费10Kg多晶硅，产生80Kg以上四氯化硅。而国内能通过氢化还原闭环工艺循环减小四氯化硅排放的仅有一家；而即使通过氢化还原闭环工艺循环，四氯化硅的排放仍到达50%；四氯化硅虽然也是化工原料，但下游的化工厂消化十分有限。国内绝大多数多晶硅生产厂家的四氯化硅少部分以低价卖给下游厂家，一部分存储，一部分则偷偷掩埋。这还不包括硅片后期处理的其它辅料。如制绒过程中用到的各种强酸强碱溶液、扩散使用的三氯氧磷、PECVD中使用的硅烷等，这些辅材的消耗不比主材料少。由于太阳电池具有时效性，只有阳光照射才会产生电能；所以必须用蓄电池在有阳光时蓄电，无阳光时维持供电。而蓄电池又以铅酸蓄电池为主，其污染程度是相当大的。二、高能耗硅石冶炼为金属硅、金属硅提纯为多晶硅、多晶硅片处理需要耗费大量的电能，主要集中在硅石冶炼、多晶硅的铸锭和扩散这几个流程；每生产1KW太阳能电池板需要耗费5800-6000度电(国内平均数)。我们可以这样计算：按平均光照时间4小时/天，太阳能电池是寿命为15至20年(按20年)，1KW太阳能电池总的发电量为4x365x20=29200KW• h；与耗掉的6000度电相比，其电能再生比只有，这还没有算上光照效率以及逆变电源的损耗和控制电路的损耗；远远低于水电和风电。如果再加上超白玻璃、铝合金、钢材、电缆等辅件，其电能再生比是相当低的。更大的问题是现国内生产的太阳能电池板90%以上用于出口，他国享受清洁能源，而我国却饱受能耗和污染之苦。写在最后据有关部门对2050年各种一次能源在世界能源构成中所占的比例预测结果显示，其构成为：石油0，天然气13％，煤20％，核能10％，水电5％，太阳能(含风能、生物质能)50％，其它2％，以太阳能为代表的新能源与可再生能源将在可持续发展中发挥重要作用。中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭约占商品能源消费结构的76%，已成为中国大气污染的主要来源。大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。能源问题是世界性的，向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看，太阳能利用技术和装置的大量应用，也必然可以制约矿物能源价格的上涨。参考文献1、百度百科、太阳能干燥技术概况及应用前景张璧光3、太阳能利用与可持续发展姚伟4、太阳能热泵系统简介禚 静5、我国太阳能利用进展陆维德 罗振涛6、我国太阳能资源利用区划王炳忠7、太阳能发电尚无经济可行性葛伟民
海水淡化方法现代意义上的海水淡化则是在第二次世界大战以后才发展起来的。战后由于国际资本大力开发中东地区石油，使这一地区经济迅速发展，人口快速增加，这个原本干旱的地区对淡水资源的需求与日俱增。而中东地区独特的地理位置和气候条件，加之其丰富的能源资源，又使得海水淡化成为该地区解决淡水资源短缺问题的现实选择，并对海水淡化装置提出了大型化的要求。 在这样的背景下，20世纪60年代初，多级闪蒸海水淡化技术应运而生，现代海水淡化产业也由此步入了快速发展的时代。 海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区，但并不局限于该地区。由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域，因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。最新资料表明，到2003年止，世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂，其生产能力达到日产淡水3600万吨。目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区，淡化水大约养活世界5%的人口。海水淡化，事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题，普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。 冷冻法 冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳，难以使用。真空冷冻海水淡化法工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸汽冷凝等步骤，海水淡化水产品可达到国家饮用水标准，是一种较理想的海水淡化法。冷冻海水淡化法原理海水三相点是使海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若压力或温度偏离该三相点，平衡被破坏，三相会自动趋于一相或两相。真空冷冻法海水淡化正是利用海水的三相点原理，以水自身为制冷剂，使海水同时蒸发与结冰，冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。与蒸馏法、膜海水淡化法相比，冷冻海水淡化法能耗低，腐蚀、结垢轻，预处理简单，设备投资小，并可处理高含盐量的海水，是一种较理想的海水淡化法。海水淡化法工艺之温度和压力它们是影响海水蒸发与结冰速率的主要因素。 海水淡化法工艺之冰—盐水是一固液系统 普通的分离方法均可使冰—盐水得到分离，但分离方法不同，得到的冰晶含盐量也不同。实验结果表明减压过滤方法得到的冰晶含盐量比常压过滤方法得到的冰晶含盐量低得多。 海水淡化法工艺之蒸汽冷凝 在蒸发结晶器内，除海水析出冰晶以外，还将产生大量的蒸汽，这些蒸汽必须及时移走，才能使海水不断蒸发与结冰。 编辑本段反渗透法通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。 反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。 编辑本段太阳能法人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器，人们对它的应用有了近150年的历史。由于它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。太阳能蒸馏法就是采用简单的太阳能蒸馏器。该蒸馏器由一个水槽组成，水槽内有一个黑色多孔的毡心浮洞，槽顶上盖有一块透明、边缘封闭的玻璃覆盖层。太阳光穿过透明的覆盖层投射到黑色绝热的槽底，转换为热能。因此，塑料芯中的水面温度总是高于透明覆盖层底的温度，水从毡芯蒸发，蒸汽扩散到覆盖层上冷却为液体，排入不透明的蒸馏槽中. 2010年6月，杭州水处理技术研究开发中心在舟山市岱山县大鱼山岛建成一套5m/d光伏太阳能海水淡化示范工程。重点解决示范工程选址、太阳能采光、海水取水、设备布置、防风设计以及安装调试等问题。 示范工程光伏太阳能系统由太阳能电池组、太阳能充放电控制器、直流/交流逆变器、蓄电池（组）及配电系统组成,其发电总功率；反渗透系统产水流量～，主要由海水取水装置、水力循环澄清池、多介质过滤器、保安过滤器、反渗透膜处理系统、能量回收装置、多级离心泵以及加药装置等组成。 考虑到大鱼山岛无常规电网的特点，光伏太阳能海水淡化装置采用光伏太阳能与柴油机互补供电，丰雨期可以使用光伏太阳能的电能通过逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，供给当地负荷供电；干旱季节可使用本地柴油机发电供给海水淡化设备，增加淡水供水量。 编辑本段低温多效低温多效蒸馏淡化技术的概念低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。 多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。一种低温多效蒸馏法海水淡化设备，包括供汽系统、布水系统、蒸发器、淡水箱及浓水箱，供汽系统的生蒸汽入口置于中间效蒸发器上。工作方法为：（1）布水系统对海水进行喷淋；（2）输入生蒸汽到中间效蒸发器的蒸发管内部；（3）蒸汽在蒸发管内冷凝传出热量，蒸发管外吸收热量产生蒸发；（4）新蒸汽输送至其两侧的蒸发管内.管外吸收热量、产生蒸发；（6）各效蒸发器重复蒸发和冷凝过程；（7）蒸馏水进入淡水箱；（8）浓盐水进入浓水箱。 编辑本段多级闪蒸所谓闪蒸，是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急骤蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位电力消耗，提高传热效率等。 编辑本段电渗析法该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。 编辑本段压汽蒸馏压汽蒸馏海水淡化技术，是海水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能的循环利用。 编辑本段露点蒸发法露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿的原理，同时回收冷凝去湿的热量，传热效率受混合气侧的传热控制。露点蒸发淡化技术是以空气为载体,通过用海水或苦咸水对其增湿和去湿来制得淡水,并通过热传递将去湿过程与增湿过程耦合,使冷凝潜热直接传递到蒸发室,为蒸发盐水提供汽化潜热,以提高过程的热效率。建立了有效传热面积分别为 m~2和 m~2的两台增湿/去湿耦合的露点蒸发淡化设备。建立了相应的实验装置和计算机数据采集系统。分别成功地完成了露点蒸发淡化基本流程与参数相关性实验以及强化传热/传质淡化实验。 编辑本段水电联产水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本，水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。国外大部分海水淡化厂都是和发电厂建在一起的，这是当前大型海水淡化工程的主要建设模式。 编辑本段热膜联产热膜联产主要是采用热法和膜法海水淡化相联合的方式（即MED-RO或MSF-RO方式），满足不同用水需求，降低海水淡化成本。目前，世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂，日产海水淡化水量为万立方米，其中，MSF日产水万立方米，RO日产水17万立方米。其优点是：投资成本低，可共用海水取水口。RO和MED/MSF装置淡化产品水可以按一定比例混合满足各种各样的需求。 此外，以上方法的其他组合也日益受到重视。在实际选用中，究竟哪种方法最好，也不是绝对的，要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件而定。 实际上，一个大型的海水淡化项目往往是一个非常复杂的系统工程。就主要工艺过程来说，包括海水预处理、淡化（脱盐）、淡化水后处理等。其中预处理是指在海水进入起淡化功能的装置之前对其所作的必要处理，如杀除海生物，降低浊度、除掉悬浮物（对反渗透法），或脱气（对蒸馏法），添加必要的药剂等；脱盐则是通过上列的某一种方法除掉海水中的盐分，是整个淡化系统的核心部分，这一过程除要求高效脱盐外，往往需要解决设备的防腐与防垢问题，有些工艺中还要求有相应的能量回收措施；后处理则是对不同淡化方法的产品水针对不同的用户要求所进行的水质调控和贮运等处理。海水淡化过程无论采用哪种淡化方法，都存在着能量的优化利用与回收，设备防垢和防腐，以及浓盐水的正确排放等问题。 海水淡化技术的发展与工业应用，已有半个世纪的历史，在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术。专家普遍认为，今后三、四十年在工业应用上，仍将是这三项技术“唱主角”，但反渗透的比重将越来越大。从地区上来讲，中东海湾国家仍将以多级闪蒸为首选，因为它具有大型化和超大型化（单台设备产水量目前已高达日产淡水4～5万吨）、适应于污染重的海湾水以及预处理费用低的优势；然而在中东以外地区将以反渗透或膜法为首选，因为膜法的能耗和成本都具有优势，以北美地区为例，近期的发展已经表明，在淡化和水处理方面都将以膜法为主。