淺談海水淡化技術的分類與應用

李科靜

摘 要：海水淡化技術的應用已經推廣到世界上多個國家，我國也逐漸認識到了海水淡化的重要性。近年來，開始在沿海地區推廣海水淡化技術，已經頗見成效。該文通過對不同海水淡化技術原理和特性的分析，總結各類海水淡化技術的優勢和不足，并針對其中的技術性問題進行深入的探討，提出促進我國海水淡化技術發展的有效策略。

關鍵詞：海水淡化 技術類型 發展

中圖分類號：P747 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0130-02

淡水資源的匱乏問題已經是世界各個國家所必須面對的難題。我國地域遼闊、物產豐富，但是水資源仍舊屬于稀缺資源，想要解決淡水稀缺的問題，需要積極推廣海水淡化技術，海水淡化是解決我國淡水資源不足的有效技術手段。海水淡化技術的應用已經推廣到世界上多個國家，我國也逐漸認識到了海水淡化的重要性。近年來，開始在沿海地區推廣海水淡化技術，已經頗見成效。

1 海水淡化技術及其分類

海水淡化技術就是海水脫鹽技術，其基本原理就是分離海水中鹽和水的過程。根據分離過程的操作和原理，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應用到實際中，實現了量化投產。

2 不同海水淡化技術的特點

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后，將海水中的淡水將變成水蒸氣蒸發出來，再將得到的水蒸氣冷卻變為液態得到淡水的過程。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較好，整個操作流程也十分簡便。蒸餾法可以分為很多類型，如太陽能蒸餾、多級閃蒸、多效蒸餾。

2.1.1 太陽蒸餾法

太陽蒸餾法是利用太陽能蒸餾器將海水蒸發得到淡水。通過將太陽能吸收轉化成熱能使海水蒸發，在進行冷卻得到淡水資源的過程。

2.1.2 多效蒸餾法

多效蒸餾發采用多個蒸餾器結合，由第一個蒸餾器水蒸氣冷凝釋放的熱量使下一個蒸餾器內水汽化，直至得到高純淡水的過程，這種方法在20世紀30年代被多個國家采用，但是由于管道結垢和腐蝕的問題，被新出現的多級閃蒸法所代替。

2.1.3 多級閃蒸法

多級閃蒸法是將海水加熱后，進入壓力較低的閃蒸室內，使鹽水由于溫度過高而進行蒸發得到水蒸氣，冷卻后得到淡水資源。這種方法是蒸餾法當中應用最廣泛的方法，他的優點很多，如水質好、效率高、維護量小等，缺點是耗電量大，因此多與發電站相鄰建立。

2.2 冷凍法

當海水處于低溫狀態結成固態時，水分子能夠結合形成冰晶將鹽類分離，這種通過水變成冰的相變過程就是冷凍法。冷凍法按照導熱的方式不同可以分為兩類：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冰的方法，但是由于換熱面較大，一般不會使用。而直接冷凍法利用冷凍劑直接與海水接觸使海水結冰。直接冷凍法又能夠可以分為兩種真空蒸發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，雖然丁烷不會溶于水，但是無法避免水中含有少量丁烷分子，會污染水。

2.3 膜法

膜法海水淡化技術的核心理念就是通過膜的選擇透過性分離淡水和鹽類的方法完成海水淡化。膜法分離技術是通過特制的膜放入溶液當中，使溶質可以穿過而溶液不能，最終達到分離的目的。膜能夠把原本互為一體的溶液分隔成兩個互不相通但是可以傳質的兩部分。膜的形態不是固定的，只要滿足選擇透過性，并且具有兩個界面就能夠發揮膜的作用。膜透過溶質的現象被稱之為滲析，而溶液中溶劑能被透過的現象則被稱為滲透。通過膜的選擇透過性來分離溶液中溶劑和溶質的方法被稱為膜分離技術。膜分離技術中應用在海水淡化領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性的離子交換膜在外加直流電場的作用下，使水中的離子定向遷移，并有選擇地通過帶有不同電荷的離子交換膜， 從而達到溶質和溶劑分離的過程。電滲析過程中所能除去的僅是水中的電解質離子，而對于不帶荷電的粒子如水中的硅、硼以及有機物粒子則不能去除，若水中溴含量高時，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 海水淡化技術的發展前景

海水淡化水的供給穩定，潔凈安全，可以成為人們生產與生活的主要水源，也是船舶、海島、海上平臺的重點水源，淡化產品水是重要的生活和生產用水，可以為工業的發展提供水源。在海灣國家，由于缺乏水資源，他們有著很長的海水淡化技術發展史，在過去的多年時間內，海灣國家已經投入了超過400億美元在海水淡化技術上，經歷了多年的發展，裝機總容量得到了顯著的提升，取得了理想的經濟效益和社會效益。截止到2015年年底，全球海水淡化市場規模已經超過700億美元，在未來20年來，美國、澳大利亞、西班牙、中國會成為海水淡化市場增長速度最快的國家。該種技術的應用可以有效緩解能源危機，是人類解決水資源短缺問題的有效措施。

4 結語

我國是水資源缺乏大國，海水淡化技術的出現為我國解決淡水資源短缺的問題帶來的希望。它將能夠大幅度緩解我國沿海、島嶼、干旱地區的缺水問題。在21世紀水資源將是最重要的稀缺資源之一；目前，我國海水淡化的應用已經取得了一定的進展，世界上其他國家對于海水淡化技術的應用也為我國做出了典范，海水淡化技術在我國有著巨大的發展潛力。就現階段來看，常用的海水淡化技術有多效蒸餾法、多級閃蒸法等等，這些方法將能夠完美利用熱力發電后的余熱，有著十分卓越的經濟優勢，將會是未來階段研究的重點。為了為海水淡化技術提供支持，國家需要研究適宜不同用途和不同區域的淡水淡化技術標準，為相關產業提供一系列的政策扶持，規范我國海水淡化技術的發展政策環境，重點開發低溫多效蒸餾海水淡化技術、反滲透膜海水淡化技術、能量回收裝置、低溫多效海水淡化蒸發設備等等，推動我國相關產業的應用與發展，為我國海水淡化技術的發展奠定好基礎。

參考文獻

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