以較低的投入，從海水中大規(guī)模換取高質量的淡水，還要從20世紀50年代算起。世界上淡水資源不足，已成為人們日益關切的問題。有人預言，19世紀爭煤，20世紀爭油，21世紀可能爭水。

    這是因為當時在中東國家發(fā)現(xiàn)了石油。這些富得冒油的土地，卻打不出一口淡水井。他們花費一些石油和金錢，大規(guī)模淡化海水，供應人們的生活，澆灌樹木花草，美化環(huán)境。他們覺得水比油貴是很值得的。

    正因為如此，20世紀50年代以后，海水淡化作為一門現(xiàn)實的應用技術，發(fā)展很快。預計2010年至2016年，全球海水淡化市場將達290億歐元。

    目前國際通用的海水淡化工藝路線有熱法和膜法兩種。這兩種工藝都有可能應用到大型的海水淡化中。

    海水淡化工藝中的熱法

    熱法的原理很簡單，就是我們在實驗室里制備蒸餾水的原理。把海水燒到沸騰，淡水蒸發(fā)為蒸汽，鹽留在鍋底，蒸汽冷凝為蒸餾水，即是淡水。這種古老的海水淡化方法，消耗大量能源，產生大量鍋垢，很難大量生產淡水。

    多級閃蒸和多效蒸發(fā)使古老的熱法煥發(fā)了青春。水在常規(guī)氣壓下，加熱到100℃才沸騰成為蒸汽。但是一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下，部分海水會急驟蒸發(fā)。利用這個原理，多級閃蒸將經過加熱的海水，依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發(fā)，將蒸汽冷凝而得到淡水。這種淡化工廠，可以與熱電廠建在一起，利用熱電廠的余熱加熱海水。水電聯(lián)產，可以大大降低生產成本?，F(xiàn)行大型海水淡化廠，大多采用此法。如果太陽能蒸發(fā)淡化法能夠投入使用，其淡化技術又可以上一個節(jié)能的新臺階。

    而多效蒸發(fā)是讓加熱后的海水在多個串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，前一個蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的蒸汽作為下一蒸發(fā)器的熱源，并冷凝成為淡水。這是熱法中最節(jié)能的方法之一。

    “膜”術讓水往高處流

    膜法中的反滲透法誕生于1953年，最大的優(yōu)點是節(jié)能。1974年以來，發(fā)達國家不約而同地將海水淡化的研究方向轉向了反滲透法。目前熱法在中東各國應用較多，歐美各國則多采用反滲透法。

    “水往低處流”。1748年，一個叫萊諾的法國物理學家無意中發(fā)現(xiàn)，包裹在豬膀胱里的水會自行擴散到膀胱外側的酒中，因而首次發(fā)現(xiàn)了“滲透”現(xiàn)象。在自然界中，低濃度溶液中的水會往高濃度的溶液中流動，以此達到一種穩(wěn)定的、低能量的狀態(tài)。如果要讓水從高濃度的海水中透過一張類似豬膀胱的半透膜流到低濃度的一端，就需要對海水施加一個壓力。這張半透膜就是反滲透膜。

    通俗地說，反滲透膜好比就是一個篩子，在海水通過時只有體積小的水分子可以過，而體積更大的鹽分就不能通過?，F(xiàn)在一般反滲透膜的孔徑只有十分之一納米。在這個孔徑下，水中的鹽分、比細菌更小的病毒，以及作為離子態(tài)存在的重金屬都不能通過。

    反滲透海水淡化工廠所需的能量比多級閃蒸之類的熱法海水淡化工藝低得多，因此成本更低。目前反滲透膜進行海水淡化的綜合成本在每噸0.7-0.8美元之間，而熱法的成本比它要高10%-20%。別小瞧了這十個百分點，每天十幾萬噸的量積攢在一起，就存在巨大的經濟效益差。