电容法海水淡化系统设计(附件)【字数：12552】
淡水资源缺乏是一个世界性的问题，地球上大部分水资源都储存在难以利用的海水中，珍稀的淡水资源还有大部分存在于两极的冰川中、地下水中，人类可以利用的淡水资源少之又少。所以海水淡化成为了一种新型的解决淡水缺乏的方法。传统的电渗析脱盐方式会产生大量污染，新型的电吸附脱盐以污染小、电极可再生等优点得到了广泛应用。本文在介绍电吸附除盐的原理、装置的结构组成以及影响脱盐效率的各项参数的基础上，以浓度为400mg/L的海水为原料，设计了一套目标脱盐率为90%的海水淡化装置，设计内容包括选择石墨带电极材料、集电板材料、离子交换膜材料等。并根据文献研究数据设计了装置的脱盐电压、脱附吸附时间等系统参数。设计装置以3V作为正向加载脱盐电压，脱附电压时仍然取3V，反向加在电极两端，实现脱附再生，73min为一个吸附脱盐、脱附再生的循环周期。最后通过绘制3D数字模型样机，计算出管路的长度，同时根据设计取定的电极尺寸，计算出所有材料的需求量及采购价，得出总造价汇总表，并进行了设计装置的技术经济分析。关键词电吸附脱盐；海水淡化；石墨带电极Abstract
目录
第一章 绪论 1
1.1 水资源现状 1
1.2 海水淡化的意义 2
1.3 国内外研究现状 2
1.4 本文主要研究内容 3
1.4.1 论文选题的目的和意义 3
1.4.2论文主要研究内容 3
第二章 电容法脱盐装置的原理及影响因素 4
2.1 电容法海水淡化的理论基础及原理 4
2.2 电容法海水淡化装置模型 6
2.2.1 板式装置 6
2.2.2 卷式装置 8
2.3 电容法海水淡化装置的电极材料 9
2.3.1 电容法海水淡化装置电极材料的特点 9
2.3.2 碳材料 9
2.3.3 金属氧化物电极材料 11
2.3.4 导电聚合物电极材料 11
2.4 电容法海水淡化装置脱盐的影响因素 12
2.4.1 极板电压 12
2.4.2 原溶液浓度 13
2.4.3 原溶液的流量 14
2.4.4 极板间距 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
2.4.5 电极对数 16
2.5 本章小结 17
第三章 日处理量200L电容法海水淡化装置设计 18
3.1 设计要求 18
3.2 流程设计 18
3.3 电吸附脱盐模块的选型 19
3.4 脱盐模块各层材料选型 20
3.4.1 集电板材料尺寸选型 20
3.4.2 电极片材料尺寸选型 20
3.4.3 离子交换膜的材料尺寸选型 21
3.4.4 端板材料尺寸选型 22
3.4.5 密封垫片选型 22
3.4.6 隔膜选型 22
3.5 装置基本参数确定 23
3.5.1 极板电压 23
3.5.2 极板间距 23
3.5.3 流程长度 24
3.5.4 溶液进出口流量 25
3.5.5 吸附脱附时间 25
3.5.6 装置并联数 26
3.6 脱盐装置3D建模 26
3.7 泵的选型 27
3.7.1扬程计算 27
3.7.2流量计算 28
3.8 电源选型 29
3.9 工作流程介绍 30
3.10 装置装配图 30
3.11 本章小结 31
第四章 系统技术经济分析 32
4.1 石墨带电极所需量计算 32
4.2 石墨板所需量计算 32
4.3 离子交换膜所需量计算 32
4.4 隔膜所需量计算 33
4.5 端板所需量计算 33
4.6 橡胶垫片所需量计算 33
4.7 管路长度计算 33
4.8 水箱容积计算 33
4.9 成本核算 34
4.10 本章小结 34
结论与展望 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 水资源现状
虽然从表面看，水资源覆盖地球70%的面积，但是地球上的陆地淡水资源总量只占全球水体总量的2.53％，而且主要分布在南北两极地区的固体冰川之中。虽然目前科学家们正在积极研究冰川的利用方法，但在目前的技术条件下还无法大规模地利用。此外，地球上地下水的储量也很大，但绝大部分都是深层地下水，能够开采利用的部分也很少。目前比较容易被人类利用的淡水资源，主要是河流水、淡水湖以及浅层地下水。最终，这些可利用的淡水储量只占全球总淡水的0．3％，占全世界总水量的十万分之七，也就是全球真正能够有效利用的淡水资源每年只有约为9000立方千米。
资料显示，我国是世界上淡水资源储量第六的国家，但是我国同时也被列为世界上最缺水的国家之一，因为我国人口总量多，导致人均水资源只有2300~2500立方米。再加上我国水资源分布的地域不均衡、地域内时间不均衡,南多北少、东多西少，国内大部分地区一年内四个月的降雨量可以达到全年总降雨量的百分之七十，旱灾涝灾频发。
表11 我国各区域水资源情况
区域
人均水资源量（立方米/人）
缺水程度
全国
2230
接近中度缺水
南方地区
3302
不缺水
北方地区
903
严重缺水
辽河区
909
严重缺水
松花江区
2333
轻度缺水
海河区
293
极度缺水
辽河区
909
严重缺水
黄河区
647
严重缺水
长江区
2246
轻度缺水
淮河区
目录
第一章 绪论 1
1.1 水资源现状 1
1.2 海水淡化的意义 2
1.3 国内外研究现状 2
1.4 本文主要研究内容 3
1.4.1 论文选题的目的和意义 3
1.4.2论文主要研究内容 3
第二章 电容法脱盐装置的原理及影响因素 4
2.1 电容法海水淡化的理论基础及原理 4
2.2 电容法海水淡化装置模型 6
2.2.1 板式装置 6
2.2.2 卷式装置 8
2.3 电容法海水淡化装置的电极材料 9
2.3.1 电容法海水淡化装置电极材料的特点 9
2.3.2 碳材料 9
2.3.3 金属氧化物电极材料 11
2.3.4 导电聚合物电极材料 11
2.4 电容法海水淡化装置脱盐的影响因素 12
2.4.1 极板电压 12
2.4.2 原溶液浓度 13
2.4.3 原溶液的流量 14
2.4.4 极板间距 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
2.4.5 电极对数 16
2.5 本章小结 17
第三章 日处理量200L电容法海水淡化装置设计 18
3.1 设计要求 18
3.2 流程设计 18
3.3 电吸附脱盐模块的选型 19
3.4 脱盐模块各层材料选型 20
3.4.1 集电板材料尺寸选型 20
3.4.2 电极片材料尺寸选型 20
3.4.3 离子交换膜的材料尺寸选型 21
3.4.4 端板材料尺寸选型 22
3.4.5 密封垫片选型 22
3.4.6 隔膜选型 22
3.5 装置基本参数确定 23
3.5.1 极板电压 23
3.5.2 极板间距 23
3.5.3 流程长度 24
3.5.4 溶液进出口流量 25
3.5.5 吸附脱附时间 25
3.5.6 装置并联数 26
3.6 脱盐装置3D建模 26
3.7 泵的选型 27
3.7.1扬程计算 27
3.7.2流量计算 28
3.8 电源选型 29
3.9 工作流程介绍 30
3.10 装置装配图 30
3.11 本章小结 31
第四章 系统技术经济分析 32
4.1 石墨带电极所需量计算 32
4.2 石墨板所需量计算 32
4.3 离子交换膜所需量计算 32
4.4 隔膜所需量计算 33
4.5 端板所需量计算 33
4.6 橡胶垫片所需量计算 33
4.7 管路长度计算 33
4.8 水箱容积计算 33
4.9 成本核算 34
4.10 本章小结 34
结论与展望 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 水资源现状
虽然从表面看，水资源覆盖地球70%的面积，但是地球上的陆地淡水资源总量只占全球水体总量的2.53％，而且主要分布在南北两极地区的固体冰川之中。虽然目前科学家们正在积极研究冰川的利用方法，但在目前的技术条件下还无法大规模地利用。此外，地球上地下水的储量也很大，但绝大部分都是深层地下水，能够开采利用的部分也很少。目前比较容易被人类利用的淡水资源，主要是河流水、淡水湖以及浅层地下水。最终，这些可利用的淡水储量只占全球总淡水的0．3％，占全世界总水量的十万分之七，也就是全球真正能够有效利用的淡水资源每年只有约为9000立方千米。
资料显示，我国是世界上淡水资源储量第六的国家，但是我国同时也被列为世界上最缺水的国家之一，因为我国人口总量多，导致人均水资源只有2300~2500立方米。再加上我国水资源分布的地域不均衡、地域内时间不均衡,南多北少、东多西少，国内大部分地区一年内四个月的降雨量可以达到全年总降雨量的百分之七十，旱灾涝灾频发。
表11 我国各区域水资源情况
区域
人均水资源量（立方米/人）
缺水程度
全国
2230
接近中度缺水
南方地区
3302
不缺水
北方地区
903
严重缺水
辽河区
909
严重缺水
松花江区
2333
轻度缺水
海河区
293
极度缺水
辽河区
909
严重缺水
黄河区
647
严重缺水
长江区
2246
轻度缺水
淮河区
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