海水淡化：追梦百年
作者： 朱香
2014.01.17 来源： 中国科学报
海水中有大量的盐，能否从浩瀚的海洋中去除盐分，提取出淡水？海水淡化是人类追求了几百年的梦想。进入20世纪后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧而迅速发展。1970年以来，由于水资源匮乏，许多沿海国家加快了海水淡化的产业化。现今中东国家70%的淡水来自海水淡化。
最早的海水脱盐应该是蒸馏淡化。19世纪初，由于蒸汽机的出现，以及远洋殖民开拓对航海的发展和实际需求，促进了蒸馏技术的发展。但直到二战期间，各国为了供应在干燥地区作战的军队饮水，才开始真正重视海水淡化技术的研究和应用。
根据国际淡化协会的统计，目前全世界约有133个国家应用海水淡化系统。应用于海水淡化商业用途的技术主要可分为蒸发法和薄膜法两大类。蒸发法又包括多效蒸发法、多级闪化法和蒸气压缩法3种。薄膜法主要有逆渗透法和电透析法两种。目前全世界海水淡化方法的应用，逆渗透法排名第一。
逆渗透法是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。这种方法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，把海水和淡水分隔开。淡水通过半透膜扩散到海水一侧，使海水一侧的液面升高，直至一定的高度才停止。这个过程称为渗透现象，海水一侧高出的水柱静压就称为渗透压。逆渗透法是对海水一侧施加大于海水渗透压的外压，海水中的纯水会反渗透到淡水一侧中，这种现象称为逆渗透。它是利用海水渗透压的原理，把海水经高压水泵加压处理，产生大于渗透压的压力，使淡水透过半透膜而反渗出来，浓盐水则由另一端排放出去。海水通过半透膜之前，必须经过预处理的过程，使水质能符合半透膜的设计需求，以增长半透膜的寿命。由于操作温度近于常温，因此逆渗透法的操作能耗远低于电透析法和蒸发法。
对于海水淡化而言，能量损耗是直接决定成本高低的关键。随着技术的提高，目前海水淡化的能量损耗较刚开始时降低了90%左右，其成本也随之降低，在某些地区甚至已接近或低于自来水的成本，这也为海水淡化技术在全球缺水地区推广起了关键作用。
目前海水淡化需要引起人们注意的是它所产生的海洋环境污染问题。海水淡化所排出的大量浓盐水，含盐量一般是海水的两倍，且温度高于海水，废海水中的热能会使局部海域水温升高，导致某些浮游生物急速繁殖和高度密集，造成海洋生物大量死亡。还会使海水中的溶氧量降低，影响生物的新陈代谢，甚至使生物群落发生改变，破坏海洋生物的栖息环境。
为解决海洋环境的污染问题，废液须于排放前先作处理，排放的浓盐水则引入大海深处，让浓盐水和天然海水自然混合，以解决浓盐水的区域性污染问题。此外，浓盐水须降低到适当的温度后再排放。
