反滲透法成本降低海水淡化“百年夢想”逐漸變得真實
2014-04-17 16:08:52
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據科學網2014年1月17日訊 海水中有大量的鹽，能否從浩瀚的海洋中去除鹽分，提取出淡水？海水淡化是人類追求了幾百年的夢想。進入20世紀後，海水淡化技術隨著水資源危機的加劇而迅速發展。1970年以來，由於水資源匱乏，許多沿海國家加快了海水淡化的產業化。現今中東國家70%的淡水來自海水淡化。
*早的海水脫鹽應該是蒸餾淡化。19世紀初，由於蒸汽機的出現，以及遠洋殖民開拓對航海的發展和實際需求，促進了蒸餾技術的發展。但直到二戰期間，各國為了供應在幹燥地區作戰的軍隊飲水，才開始真正重視海水淡化技術的研究和應用。
根據國際脫鹽協會的統計，目前全世界約有133個國家應用海水淡化係統。應用於海水淡化商業用途的技術主要可分為蒸發法和薄膜法兩大類。蒸發法又包括多效蒸發法、多級閃化法和蒸氣壓縮法3種。薄膜法主要有反滲透法和電透析法兩種。目前全世界海水淡化方法的應用，反滲透法排名第一。
反滲透法是1953年才開始采用的一種膜分離淡化法。這種方法是利用隻允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜，把海水和淡水分隔開。淡水通過半透膜擴散到海水一側，使海水一側的液麵升高，直至一定的高度才停止。這個過程稱為滲透現象，海水一側高出的水柱靜壓就稱為滲透壓。反滲透法是對海水一側施加大於海水滲透壓的外壓，海水中的純水會反滲透到淡水一側中，這種現象稱為反滲透。它是利用海水滲透壓的原理，把海水經高壓水泵加壓處理，產生大於滲透壓的壓力，使淡水透過半透膜而反滲出來，濃鹽水則由另一端排放出去。海水通過半透膜之前，必須經過預處理的過程，使水質能符合半透膜的設計需求，以增長半透膜的壽命。由於操作溫度近於常溫，因此反滲透法的操作能耗遠低於電透析法和蒸發法。
對於海水淡化而言，能量損耗是直接決定成本高低的關鍵。隨著技術的提高，目前海水淡化的能量損耗較剛開始時降低了90%左右，其成本也隨之降低，在某些地區甚至已接近或低於自來水的成本，這也為海水淡化技術在全球缺水地區推廣起了關鍵作用。
目前海水淡化需要引起人們注意的是它所產生的海洋環境汙染問題。海水淡化所排出的大量濃鹽水，含鹽量一般是海水的兩倍，且溫度高於海水，廢海水中的熱能會使局部海域水溫升高，導致某些浮遊生物急速繁殖和高度密集，造成海洋生物大量死亡。還會使海水中的溶氧量降低，影響生物的新陳代謝，甚至使生物群落發生改變，破壞海洋生物的棲息環境。
為解決海洋環境的汙染問題，廢液須於排放前先作處理，排放的濃鹽水則引入大海深處，讓濃鹽水和天然海水自然混合，以解決濃鹽水的區域性汙染問題。此外，濃鹽水須降低到適當的溫度後再排放。