全球淡水资源分布不均,部分地区水资源短缺,海水淡化是淡水的潜在重要来源。水合物法海水淡化被认为是一种低能耗的淡水获取方法,同时,随着气体水合物生成和分解技术的研究的深入和创新,进一步提高了水合物法海水淡化技术的可行性。围绕以上背景,本文基于水合物法海水淡化原始理论与方法,创新性提出了多孔介质内水合物生长与分离方案,针对液态环戊烷和气态丙烷两类典型水合物客体,开展了多孔介质内水合物生长可视化实验,揭示了多孔介质孔隙效应对水合物毛细生长特性的影响规律。水合物生成过程的排盐效应是水合物法海水淡化实施的理论基础,水合物法海水淡化是通过水合物生成、分离和分解实现。同时在气、水共存的多孔介质内部,水生成水合物过程中,水合物会在毛细作用的影响下生长到多孔介质之外。基于此本文自主设计三套水合物晶体生成、机械分离水合物和加热分解水合物的海水淡化系统,海水淡化系统可以串/并联运行,获取一定品质淡水,并经过详细的实验与分析,获得了水合法海水淡化系统具体实施方法。为了综合评价环戊烷作为水合物生成剂进行海水淡化的效果,本文开展了环戊烷水合物生长特性影响实验,发现环戊烷浓度增大促使环戊烷水合物生成量增加,脱盐效率也逐步提高;发现添加多孔介质可以有效促进水合物生成,当环戊烷和人工海水混合液体溶液液面高出多孔介质1cm左右,生长的环戊烷水合物量最多;对比添加不同粒径玻璃砂对环戊烷水合物生长的影响发现,在平均粒径约为0.4mm的玻璃砂中生长环戊烷水合物量最多,即说明平均粒径约为0.4mm的玻璃砂更适用于水合物法海水淡化过程。水合物相平衡条件是判定丙烷水合物能否在多孔介质-水体系中稳定存在的关键物性参数。基于定容压力搜索法,本文测量了丙烷水合物在多孔介质-水体系中的相平衡数据,同时通过相平衡数据计算分解焓确定了体系中生成的丙烷水合物为结构II型。在丙烷水合物相平衡数据基础上,使用可视化反应釜进行了丙烷水合物生长特性实验。实验结果发现随着多孔介质粒径的增加,水合物的生长速率减慢;发现在平均粒径为0.4mm的玻璃砂得表面生长的水合物的量最多;发现在大粒径玻璃砂中添加小粒径玻璃砂可以提高大粒径玻璃砂中水合物的生长速率和水合物的量,可以认为多孔介质平均粒径是影响水合物生长的主要控制因素。实验结果也可以为水合物法海水淡化中丙烷作为水合物生成剂时多孔介质的粒径选择提供直接指导,建议平均粒径在0.2～0.4mm的多孔介质作为丙烷水合物海水淡化的介质效果最佳。