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反渗透法成本降低海水淡化“百年梦想”逐渐变得真实
反渗透法成本降低海水淡化“百年梦想”逐渐变得真实
* 来源 : 《中国科学报》 * 作者 : admin * 发表时间 : 2014-03-04 * 浏览 : 5760
    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。
  根据国际脱盐协会的统计,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。薄膜法主要有反渗透法和电透析法两种。目前全世界海水淡化方法的应用,反渗透法排名第一。
  反渗透法是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。反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,这种现象称为反渗透。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,因此反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。