海水淡化的原理

【專家解說(shuō)】：海水淡化
內(nèi)容：
海水中有大量的鹽。能不能從浩瀚的海洋中去除鹽份，提取出淡水呢？海水淡化是人類追求了幾百年的夢(mèng)想。早在世界大航海的時(shí)代，英國(guó)王室就曾懸賞征求經(jīng)濟(jì)合算的海水淡化方法。時(shí)至今日，海水淡化的方法雖然有了數(shù)百種之多，生產(chǎn)出的淡水也風(fēng)味各異，但以經(jīng)濟(jì)合算的標(biāo)準(zhǔn)衡量，仍然不盡如人意。
表面看海水淡化很簡(jiǎn)單，只要將咸水中的鹽與淡水分開(kāi)即可。最簡(jiǎn)單的方法，一個(gè)是蒸餾法，將水蒸發(fā)而鹽留下，再將水蒸氣冷凝為液態(tài)淡水。這個(gè)過(guò)程與海水逐漸變咸的過(guò)程是類似的，只不過(guò)人類要攫取的是淡水。另一個(gè)海水淡化的方法是冷凍法，冷凍海水，使之結(jié)冰，在液態(tài)淡水變成固態(tài)的冰的同時(shí)，鹽被分離了出去。兩種方法都有難以克服的弊病。蒸餾法會(huì)消耗大量的能源，并在儀器里產(chǎn)生大量的鍋垢，相反得到的淡水卻并不多。這是一種很不劃算的方式。冷凍法同樣要消耗許多能源，得到的淡水卻味道不佳，難以使用。
1953年，一種新的海水淡化方式問(wèn)世了，這就是反滲透法。這種方法利用半透膜來(lái)達(dá)到將淡水與鹽分離的目的。在通常情況下，半透膜允許溶液中的溶劑通過(guò)，而不允許溶質(zhì)透過(guò)。由于海水含鹽高，如果用半透膜將海水與淡水隔開(kāi)，淡水會(huì)通過(guò)半透膜擴(kuò)散到海水的一側(cè)，從而使海水一側(cè)的液面升高，直到一定的高度產(chǎn)生壓力，使淡水不再擴(kuò)散過(guò)來(lái)。這個(gè)過(guò)程是滲透。如果反其道而行之，要得到淡水，只要對(duì)半透膜中的海水施以壓力，就會(huì)使海水中的淡水滲透到半透膜外，而鹽卻被膜阻擋在海水中。這就是反滲透法。反滲透法最大的優(yōu)點(diǎn)
就是節(jié)能，生產(chǎn)同等質(zhì)量的淡水，它的能源消耗僅為蒸餾法的1/40。因此，從1974年以來(lái)，世界上的發(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。
在新興的反滲透法研究方興未艾的時(shí)候，古老的蒸餾法也改弦易轍，重新煥發(fā)了青春。常識(shí)告訴我們，水在常溫常壓下要加熱到100℃才沸騰，產(chǎn)生大量的水蒸氣。傳統(tǒng)的蒸餾法只考慮了通過(guò)升高溫度獲得水蒸氣的方式，耗能甚巨。而新的方法是將氣壓降下來(lái)，把經(jīng)過(guò)適當(dāng)加溫的海水，送入人造的真空蒸餾室中，海水中的淡水會(huì)在瞬間急速蒸發(fā)，全部變成水蒸氣。許多這樣的真空蒸餾室連接起來(lái)，就組成了大型的海水淡化工廠。如果海水淡化工廠與熱電廠建在一起，利用熱電廠的余熱給海水加溫，成本就更低了。
現(xiàn)在世界上的大型海水淡化工廠，大多采用新的蒸餾法。在西亞盛產(chǎn)石油的國(guó)度，往往土地“富得流油”，卻打不出一口淡水井。水比油貴的現(xiàn)實(shí)，使海水淡化工廠如雨后春筍般出現(xiàn)在西亞的海岸線上。1983年，西亞第一大國(guó)沙特阿拉伯在吉達(dá)港修建了日產(chǎn)淡水30萬(wàn)噸的海水淡化廠；在另一個(gè)西亞國(guó)家科威特，現(xiàn)在每天可以生產(chǎn)淡水100萬(wàn)噸。波斯灣沿岸地區(qū)，有的國(guó)家的淡化海水已經(jīng)占到了本國(guó)淡水使用量的80%—90%。