李科靜

摘 要：海水淡化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)推廣到世界上多個(gè)國(guó)家，我國(guó)也逐漸認(rèn)識(shí)到了海水淡化的重要性。近年來(lái)，開(kāi)始在沿海地區(qū)推廣海水淡化技術(shù)，已經(jīng)頗見(jiàn)成效。該文通過(guò)對(duì)不同海水淡化技術(shù)原理和特性的分析，總結(jié)各類(lèi)海水淡化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，并針對(duì)其中的技術(shù)性問(wèn)題進(jìn)行深入的探討，提出促進(jìn)我國(guó)海水淡化技術(shù)發(fā)展的有效策略。

關(guān)鍵詞：海水淡化 技術(shù)類(lèi)型 發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：P747 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（b）-0130-02

淡水資源的匱乏問(wèn)題已經(jīng)是世界各個(gè)國(guó)家所必須面對(duì)的難題。我國(guó)地域遼闊、物產(chǎn)豐富，但是水資源仍舊屬于稀缺資源，想要解決淡水稀缺的問(wèn)題，需要積極推廣海水淡化技術(shù)，海水淡化是解決我國(guó)淡水資源不足的有效技術(shù)手段。海水淡化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)推廣到世界上多個(gè)國(guó)家，我國(guó)也逐漸認(rèn)識(shí)到了海水淡化的重要性。近年來(lái)，開(kāi)始在沿海地區(qū)推廣海水淡化技術(shù)，已經(jīng)頗見(jiàn)成效。

1 海水淡化技術(shù)及其分類(lèi)

海水淡化技術(shù)就是海水脫鹽技術(shù)，其基本原理就是分離海水中鹽和水的過(guò)程。根據(jù)分離過(guò)程的操作和原理，大致可以分為兩種：一種是相變法，另一種是非相變法。相變法又可以分為蒸餾法、冷卻法、氣體水化物法。非相變法可以分為膜法和其他方法等等。其中大部分的方法都已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際中，實(shí)現(xiàn)了量化投產(chǎn)。

2 不同海水淡化技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 蒸餾法

顧名思義，蒸餾法的原理就是將海水加熱到沸騰狀態(tài)后，將海水中的淡水將變成水蒸氣蒸發(fā)出來(lái)，再將得到的水蒸氣冷卻變?yōu)橐簯B(tài)得到淡水的過(guò)程。蒸餾法是海水淡化最古老的方法。蒸餾法得到的淡水資源水質(zhì)較好，整個(gè)操作流程也十分簡(jiǎn)便。蒸餾法可以分為很多類(lèi)型，如太陽(yáng)能蒸餾、多級(jí)閃蒸、多效蒸餾。

2.1.1 太陽(yáng)蒸餾法

太陽(yáng)蒸餾法是利用太陽(yáng)能蒸餾器將海水蒸發(fā)得到淡水。通過(guò)將太陽(yáng)能吸收轉(zhuǎn)化成熱能使海水蒸發(fā)，在進(jìn)行冷卻得到淡水資源的過(guò)程。

2.1.2 多效蒸餾法

多效蒸餾發(fā)采用多個(gè)蒸餾器結(jié)合，由第一個(gè)蒸餾器水蒸氣冷凝釋放的熱量使下一個(gè)蒸餾器內(nèi)水汽化，直至得到高純淡水的過(guò)程，這種方法在20世紀(jì)30年代被多個(gè)國(guó)家采用，但是由于管道結(jié)垢和腐蝕的問(wèn)題，被新出現(xiàn)的多級(jí)閃蒸法所代替。

2.1.3 多級(jí)閃蒸法

多級(jí)閃蒸法是將海水加熱后，進(jìn)入壓力較低的閃蒸室內(nèi)，使鹽水由于溫度過(guò)高而進(jìn)行蒸發(fā)得到水蒸氣，冷卻后得到淡水資源。這種方法是蒸餾法當(dāng)中應(yīng)用最廣泛的方法，他的優(yōu)點(diǎn)很多，如水質(zhì)好、效率高、維護(hù)量小等，缺點(diǎn)是耗電量大，因此多與發(fā)電站相鄰建立。

2.2 冷凍法

當(dāng)海水處于低溫狀態(tài)結(jié)成固態(tài)時(shí)，水分子能夠結(jié)合形成冰晶將鹽類(lèi)分離，這種通過(guò)水變成冰的相變過(guò)程就是冷凍法。冷凍法按照導(dǎo)熱的方式不同可以分為兩類(lèi)：直接和間接冷凍法。間接冷凍法是向海水中添加冷凍劑使海水與冷凍劑間接接觸最后結(jié)冰的方法，但是由于換熱面較大，一般不會(huì)使用。而直接冷凍法利用冷凍劑直接與海水接觸使海水結(jié)冰。直接冷凍法又能夠可以分為兩種真空蒸發(fā)式直接冷凍法和外界加入冷凍劑的二次冷媒直接接觸法等。外界加入冷凍劑的二次冷媒直接接觸法一般加入的冷凍劑為丁烷，雖然丁烷不會(huì)溶于水，但是無(wú)法避免水中含有少量丁烷分子，會(huì)污染水。

2.3 膜法

膜法海水淡化技術(shù)的核心理念就是通過(guò)膜的選擇透過(guò)性分離淡水和鹽類(lèi)的方法完成海水淡化。膜法分離技術(shù)是通過(guò)特制的膜放入溶液當(dāng)中，使溶質(zhì)可以穿過(guò)而溶液不能，最終達(dá)到分離的目的。膜能夠把原本互為一體的溶液分隔成兩個(gè)互不相通但是可以傳質(zhì)的兩部分。膜的形態(tài)不是固定的，只要滿(mǎn)足選擇透過(guò)性，并且具有兩個(gè)界面就能夠發(fā)揮膜的作用。膜透過(guò)溶質(zhì)的現(xiàn)象被稱(chēng)之為滲析，而溶液中溶劑能被透過(guò)的現(xiàn)象則被稱(chēng)為滲透。通過(guò)膜的選擇透過(guò)性來(lái)分離溶液中溶劑和溶質(zhì)的方法被稱(chēng)為膜分離技術(shù)。膜分離技術(shù)中應(yīng)用在海水淡化領(lǐng)域最普遍的就是滲析和反滲透兩種方法。

2.4 電滲析法

電滲析是利用具有選擇透過(guò)性的離子交換膜在外加直流電場(chǎng)的作用下，使水中的離子定向遷移，并有選擇地通過(guò)帶有不同電荷的離子交換膜， 從而達(dá)到溶質(zhì)和溶劑分離的過(guò)程。電滲析過(guò)程中所能除去的僅是水中的電解質(zhì)離子，而對(duì)于不帶荷電的粒子如水中的硅、硼以及有機(jī)物粒子則不能去除，若水中溴含量高時(shí)，電滲析的脫除效果也不理想。 適用于中小型海水淡化工程如海島、工程用水等。

3 海水淡化技術(shù)的發(fā)展前景

海水淡化水的供給穩(wěn)定，潔凈安全，可以成為人們生產(chǎn)與生活的主要水源，也是船舶、海島、海上平臺(tái)的重點(diǎn)水源，淡化產(chǎn)品水是重要的生活和生產(chǎn)用水，可以為工業(yè)的發(fā)展提供水源。在海灣國(guó)家，由于缺乏水資源，他們有著很長(zhǎng)的海水淡化技術(shù)發(fā)展史，在過(guò)去的多年時(shí)間內(nèi)，海灣國(guó)家已經(jīng)投入了超過(guò)400億美元在海水淡化技術(shù)上，經(jīng)歷了多年的發(fā)展，裝機(jī)總?cè)萘康玫搅孙@著的提升，取得了理想的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。截止到2015年年底，全球海水淡化市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)700億美元，在未來(lái)20年來(lái)，美國(guó)、澳大利亞、西班牙、中國(guó)會(huì)成為海水淡化市場(chǎng)增長(zhǎng)速度最快的國(guó)家。該種技術(shù)的應(yīng)用可以有效緩解能源危機(jī)，是人類(lèi)解決水資源短缺問(wèn)題的有效措施。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是水資源缺乏大國(guó)，海水淡化技術(shù)的出現(xiàn)為我國(guó)解決淡水資源短缺的問(wèn)題帶來(lái)的希望。它將能夠大幅度緩解我國(guó)沿海、島嶼、干旱地區(qū)的缺水問(wèn)題。在21世紀(jì)水資源將是最重要的稀缺資源之一；目前，我國(guó)海水淡化的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，世界上其他國(guó)家對(duì)于海水淡化技術(shù)的應(yīng)用也為我國(guó)做出了典范，海水淡化技術(shù)在我國(guó)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。就現(xiàn)階段來(lái)看，常用的海水淡化技術(shù)有多效蒸餾法、多級(jí)閃蒸法等等，這些方法將能夠完美利用熱力發(fā)電后的余熱，有著十分卓越的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，將會(huì)是未來(lái)階段研究的重點(diǎn)。為了為海水淡化技術(shù)提供支持，國(guó)家需要研究適宜不同用途和不同區(qū)域的淡水淡化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供一系列的政策扶持，規(guī)范我國(guó)海水淡化技術(shù)的發(fā)展政策環(huán)境，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)、反滲透膜海水淡化技術(shù)、能量回收裝置、低溫多效海水淡化蒸發(fā)設(shè)備等等，推動(dòng)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展，為我國(guó)海水淡化技術(shù)的發(fā)展奠定好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝亮，張志華.我國(guó)海水淡化技術(shù)革新取得長(zhǎng)足進(jìn)展[J].科技促進(jìn)發(fā)展，2013（5）：30-37.

[2] 孔德娟.淺談海水淡化技術(shù)在沿海電廠的應(yīng)用前景[J].科技信息，2012（33）：I0061.

[3] 王靜，劉淑靜，侯純揚(yáng)，邢淑穎，史玉蓮，賈丹.我國(guó)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式建議研究[J].中國(guó)軟科學(xué)，2013（12）：24-31.

[4] F. A. Banat，M. Al-Shannag.Recovery of dilute acetone–butanol–ethanol （ABE） solvents from aqueous solutions via membrane distillation[J].Bioprocess Engineering，2011（6）.

[5] 田瑞.高通量空氣隙膜蒸餾系統(tǒng)的機(jī)理及應(yīng)用研究[D].內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，2008.