我們常說(shuō)，水是寶貴的。這里的水一般指的是有限的淡水資源，它對(duì)于人類(lèi)的生產(chǎn)生活來(lái)說(shuō)，是一刻也不能離開(kāi)的。既然海水也是水，能不能從海水中除掉鹽分，提取淡水呢？
20世紀(jì)50年代以后，海水淡化作為一門(mén)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快。目前國(guó)際通用的海水淡化工藝路線有熱法和膜法兩種。這兩種工藝都有可能應(yīng)用到大型的海水淡化。
熱法的原理很簡(jiǎn)單，就是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里制備蒸餾水的原理。把海水燒到沸騰，淡水蒸發(fā)為蒸汽，鹽留在鍋底，蒸汽冷凝為蒸餾水，即是淡水。這種古老的海水淡化方法，消耗大量能源，產(chǎn)生大量鍋垢，很難大量生產(chǎn)淡水。多級(jí)閃蒸和多效蒸發(fā)使古老的熱法煥發(fā)了青春。
“膜法”讓海洋變?yōu)槲覀兊乃畮?kù)。
據(jù)GE化學(xué)技術(shù)研究室的熊日華博士介紹：膜法中的反滲透法誕生于1953年，最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能。1974年以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家不約而同地將海水淡化的研究方向轉(zhuǎn)向了反滲透法。目前熱法在中東各國(guó)應(yīng)用較多，歐美各國(guó)則多采用反滲透法。
熊日華博士介紹：通俗地說(shuō)，反滲透膜好比就是一個(gè)篩子，在海水通過(guò)時(shí)只有體積小的水分子可以過(guò)，而體積更大的鹽分就不能通過(guò)。現(xiàn)在一般反滲透膜的孔徑只有十分之一納米。在這個(gè)孔徑下，水中的鹽分、比細(xì)菌更小的病毒，以及作為離子態(tài)存在的重金屬都不能通過(guò)。GE的海水淡化平臺(tái)就是采用薄膜技術(shù)將海水和含鹽水轉(zhuǎn)化為適合飲用、灌溉和工業(yè)應(yīng)用的淡水。
據(jù)介紹，反滲透海水淡化工廠所需的能量比多級(jí)閃蒸之類(lèi)的熱法海水淡化工藝低得多，因此成本更低。目前反滲透膜進(jìn)行海水淡化的綜合成本在每噸0.7～0.8美元之間，而熱法的成本比它要高10～20%。事實(shí)上，反滲透海水淡化不僅僅是個(gè)美好的構(gòu)想。兩年前，投資2.5億美元的Hamma海水淡化廠在阿爾及利亞的阿爾及爾市正式落成。這家廠由GE和國(guó)有的阿爾及利亞能源公司共同投資設(shè)立的，出資比例分別為70%和30%，每天最多可凈化20萬(wàn)立方米的海水，為阿爾及爾兩百萬(wàn)居民提供不受干旱影響的可靠淡水資源。
如何降低成本？
GE的科學(xué)家們采用方法之一就是改善反滲透膜的透水率，目標(biāo)是通過(guò)改善膜的表面，在同等壓力下讓更多的水透過(guò)，也就是減少了能耗，降低了成本。前不久，他們成功研制出幾種新的化學(xué)添加劑，把他們添加到制作反滲透膜的溶液中，產(chǎn)生的物質(zhì)能夠具有更好的親水性，從而增強(qiáng)了膜的水通量，降低了對(duì)壓力的需求。此外，他們將原來(lái)的制膜“兩步法”簡(jiǎn)化為一步完成，大大縮短了制膜的周期，降低了成本和能耗。據(jù)悉，這種新的超低能耗的新的反滲透膜目前已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)階段，相信不久就會(huì)進(jìn)入市場(chǎng)。
期待新的海水淡化方法或許將帶來(lái)新的突破。科學(xué)創(chuàng)新，永無(wú)止境。
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