相信很多人都有過(guò)對(duì)對(duì)聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)，不知道大家對(duì)“上海自來(lái)水來(lái)自海上”這個(gè)上聯(lián)是否有印象，當(dāng)然，對(duì)聯(lián)只是對(duì)聯(lián)，上海市的自來(lái)水并不是來(lái)自海上。但這個(gè)上聯(lián)取自于生活，有很多地方的自來(lái)水確實(shí)是來(lái)自于海上，下面請(qǐng)跟隨小編的腳步，讓我們了解一下如何將海水變?yōu)榭梢燥嬘玫淖詠?lái)水。

在世界上很多地方，尤其是中東和一些島嶼地區(qū)，他們的自來(lái)水便是從海水變化而來(lái)的，在這些國(guó)家，海水淡化水已經(jīng)成為基本水源。這些國(guó)家和地區(qū)都是網(wǎng)紅旅游目的地：沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋、馬爾代夫。

那么什么是海水淡化呢?海水淡化又稱(chēng)為海水脫鹽(英文為desalination)，也就是通過(guò)物理、化學(xué)或物理化學(xué)方法等從海水中獲取淡水的技術(shù)和過(guò)程。主要途徑有兩條，一是從海水中取出水，二是從海水中取出鹽。

海水淡化不僅僅是一種人工開(kāi)發(fā)的技能，它是一種存在于自然界中的現(xiàn)象。海水蒸發(fā)后，通過(guò)雨雪云霜霧的形式變?yōu)榈乃h(huán)概念圖中我們不難看出：自然界中通過(guò)蒸發(fā)作用形成淡水的過(guò)程就是“從海水中取出水”的過(guò)程。

水循環(huán)示意圖

在電影《少年派的奇幻漂流》中，主人公在海上漂流的時(shí)候沒(méi)有淡水飲用，只好利用一個(gè)白色的圓錐形裝置利用太陽(yáng)能對(duì)海水進(jìn)行蒸餾獲取淡水，這便是很簡(jiǎn)單的海水淡化裝置了。利用太陽(yáng)能，將海水進(jìn)行蒸發(fā)，水蒸氣上升到容器穹頂處遇冷凝結(jié)，小水滴順著容器內(nèi)壁流入下方的環(huán)狀存水槽中，這便是主人公生存所需要的淡水來(lái)源。

海水淡化是人類(lèi)追求了幾百年的夢(mèng)想，古代就有從海水中去除鹽分的故事和傳奇。有證據(jù)表明在公元前1400年，古代海邊居民也都知道利用蒸餾方法從海水中“要”淡水進(jìn)行飲用。

現(xiàn)如今，海水淡化的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過(guò)了上百年的演變，海水淡化技術(shù)相對(duì)成熟。我們?cè)谀迟?gòu)物網(wǎng)站上搜索“solar still(太陽(yáng)能蒸餾器)”就可以搜到這種商品(Aquamate Solar Still Emergency Water Purification Inflatable)，在該商品的介紹中，反復(fù)提到了“Emergency(緊急情況)”這個(gè)詞，說(shuō)明它是在非常時(shí)期的應(yīng)急裝置。它不但能從海水中蒸餾出淡水，也適用于在野外極端環(huán)境下對(duì)臟水污水進(jìn)行蒸餾獲取干凈可飲用的淡水。

太陽(yáng)能蒸餾器

上述例子都是海水淡化的第一種途徑，即“從海水中取出水”。而直到海水淡化這個(gè)行業(yè)興起才有了第二種途徑“從海水中取出鹽”來(lái)獲取淡水。

從上述內(nèi)容中我們已經(jīng)知道，海水淡化主要有兩條途徑：一是從海水中取出水，二是從海水中取出鹽。從海水中取出水的海水淡化方法包括：蒸餾法、反滲透法、冰凍法、水合物法和溶劑萃取法等;從海水中取出鹽的方法包括：離子交換法、電滲析法、電容吸附法和壓滲法等。

海水淡化兩種途徑

今天，小編給大家講一講目前應(yīng)用較多的主流方法。

蒸餾法

如果對(duì)蒸餾法不好理解，可以想一下你們家里做飯燒水的時(shí)候鍋蓋上一層水珠，這些水珠就是因?yàn)樗_(kāi)了之后水蒸氣到了鍋蓋上冷凝形成的蒸餾水，即為可飲用的淡水。

蒸餾法主要包括多級(jí)閃蒸和低溫多效蒸餾。前者是海水經(jīng)過(guò)加熱，依次通過(guò)多個(gè)溫度、壓力逐級(jí)降低的閃急蒸餾室，進(jìn)行蒸發(fā)冷凝的蒸餾淡化方法。后者是由多個(gè)蒸發(fā)效串聯(lián)進(jìn)行蒸發(fā)操作以節(jié)省熱量，第一效的蒸發(fā)溫度低于70℃時(shí)稱(chēng)為低溫多效。

多級(jí)閃蒸的過(guò)程是把海水加熱到120℃左右，然后進(jìn)入到一系列壓力逐漸降低的鍋內(nèi)，一部分海水在壓力突然降低的情況下會(huì)以“閃”電般的速度蒸發(fā)，蒸汽遇冷成為淡水，剩余的海水進(jìn)入下一個(gè)壓力更低的鍋內(nèi)蒸發(fā)。由于海水加熱到120℃會(huì)加速對(duì)金屬的腐蝕和結(jié)垢，為使裝置運(yùn)行更加可靠，又出現(xiàn)了低溫多效海水淡化方法——把海水加熱到70℃蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽用于加熱下一個(gè)鍋內(nèi)的海水，同時(shí)蒸汽遇冷變成淡水，許多這樣的鍋連接起來(lái)就組成了海水淡化裝置。

多級(jí)閃蒸

反滲透法

反滲透法是在壓力驅(qū)動(dòng)下，水通過(guò)半透膜(反滲透膜)進(jìn)入膜的低壓側(cè)，而溶液中的鹽被阻擋在膜的高壓側(cè)并隨濃縮液排除，從而達(dá)到有效分離的過(guò)程。海水淡化時(shí)，于海水一側(cè)施加大于海水滲透壓的外壓，則海水中的純水將反向滲透至反滲透膜的另一側(cè)，為取得必要的淡化速率，實(shí)際操作壓力大于5.5MPa。

膜法海水淡化的關(guān)鍵部分是反滲透膜，其原理是由一位美國(guó)科學(xué)家在1950年無(wú)意間發(fā)現(xiàn)的，他觀(guān)察到海鷗在海面上飛行時(shí)從海面啜起一大口海水，幾秒之后吐出一小口海水。后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)海鷗體內(nèi)有一層薄膜，該薄膜非常精密，海水經(jīng)由海鷗吸入體內(nèi)后加壓，經(jīng)過(guò)壓力作用將水分子貫穿透過(guò)薄膜轉(zhuǎn)化為淡水，而含有雜質(zhì)的高濃縮鹽分的海水吐出嘴外，此即反滲透基本理論。

對(duì)透過(guò)的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱(chēng)為半透膜，一般將只能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶質(zhì)的薄膜稱(chēng)之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側(cè)時(shí)，稀溶液中的溶劑將自然穿過(guò)半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動(dòng)，這一現(xiàn)象稱(chēng)為滲透(下圖左)。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時(shí)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個(gè)壓差，此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與濃溶液的種類(lèi)、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無(wú)關(guān)。

若在濃溶液一側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，溶劑的流動(dòng)方向?qū)⑴c原來(lái)的滲透方向相反，開(kāi)始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動(dòng)，這一過(guò)程稱(chēng)為反滲透(下圖右)。 反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，是一種在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開(kāi)的分離方法，它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中最普遍的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無(wú)機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。

半透膜示意圖

參考資料：

惠紹棠,阮國(guó)嶺,于開(kāi)錄.海水淡化與循環(huán)經(jīng)濟(jì)[M].天津:天津人民出版社,2005.

高從堦,陳國(guó)華.海水淡化技術(shù)與工程手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

蘇州浦宏環(huán)?？萍加邢薰臼且患覍?zhuān)注水處理設(shè)備的廠(chǎng)家，主要產(chǎn)品有RO反滲透設(shè)備，中水回用設(shè)備，EDI高純水設(shè)備,海水淡化設(shè)備，軟化水設(shè)備，超濾設(shè)備、去離子水設(shè)備，工業(yè)廢水污水處理設(shè)備等各種水處理技術(shù)的研發(fā)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)、安裝調(diào)試等一體化企業(yè)。商務(wù)咨詢(xún)：178-1187-2518 王工