浅谈海水淡化技术的分类与应用

李科静

摘 要：海水淡化技术的应用已经推广到世界上多个国家，我国也逐渐认识到了海水淡化的重要性。近年来，开始在沿海地区推广海水淡化技术，已经颇见成效。该文通过对不同海水淡化技术原理和特性的分析，总结各类海水淡化技术的优势和不足，并针对其中的技术性问题进行深入的探讨，提出促进我国海水淡化技术发展的有效策略。

关键词：海水淡化 技术类型 发展

中图分类号：P747 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0130-02

淡水资源的匮乏问题已经是世界各个国家所必须面对的难题。我国地域辽阔、物产丰富，但是水资源仍旧属于稀缺资源，想要解决淡水稀缺的问题，需要积极推广海水淡化技术，海水淡化是解决我国淡水资源不足的有效技术手段。海水淡化技术的应用已经推广到世界上多个国家，我国也逐渐认识到了海水淡化的重要性。近年来，开始在沿海地区推广海水淡化技术，已经颇见成效。

1 海水淡化技术及其分类

海水淡化技术就是海水脱盐技术，其基本原理就是分离海水中盐和水的过程。根据分离过程的操作和原理，大致可以分为两种：一种是相变法，另一种是非相变法。相变法又可以分为蒸馏法、冷却法、气体水化物法。非相变法可以分为膜法和其他方法等等。其中大部分的方法都已经应用到实际中，实现了量化投产。

2 不同海水淡化技术的特点

2.1 蒸馏法

顾名思义，蒸馏法的原理就是将海水加热到沸腾状态后，将海水中的淡水将变成水蒸气蒸发出来，再将得到的水蒸气冷却变为液态得到淡水的过程。蒸馏法是海水淡化最古老的方法。蒸馏法得到的淡水资源水质较好，整个操作流程也十分简便。蒸馏法可以分为很多类型，如太阳能蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏。

2.1.1 太阳蒸馏法

太阳蒸馏法是利用太阳能蒸馏器将海水蒸发得到淡水。通过将太阳能吸收转化成热能使海水蒸发，在进行冷却得到淡水资源的过程。

2.1.2 多效蒸馏法

多效蒸馏发采用多个蒸馏器结合，由第一个蒸馏器水蒸气冷凝释放的热量使下一个蒸馏器内水汽化，直至得到高纯淡水的过程，这种方法在20世纪30年代被多个国家采用，但是由于管道结垢和腐蚀的问题，被新出现的多级闪蒸法所代替。

2.1.3 多级闪蒸法

多级闪蒸法是将海水加热后，进入压力较低的闪蒸室内，使盐水由于温度过高而进行蒸发得到水蒸气，冷却后得到淡水资源。这种方法是蒸馏法当中应用最广泛的方法，他的优点很多，如水质好、效率高、维护量小等，缺点是耗电量大，因此多与发电站相邻建立。

2.2 冷冻法

当海水处于低温状态结成固态时，水分子能够结合形成冰晶将盐类分离，这种通过水变成冰的相变过程就是冷冻法。冷冻法按照导热的方式不同可以分为两类：直接和间接冷冻法。间接冷冻法是向海水中添加冷冻剂使海水与冷冻剂间接接触最后结冰的方法，但是由于换热面较大，一般不会使用。而直接冷冻法利用冷冻剂直接与海水接触使海水结冰。直接冷冻法又能够可以分为两种真空蒸发式直接冷冻法和外界加入冷冻剂的二次冷媒直接接触法等。外界加入冷冻剂的二次冷媒直接接触法一般加入的冷冻剂为丁烷，虽然丁烷不会溶于水，但是无法避免水中含有少量丁烷分子，会污染水。

2.3 膜法

膜法海水淡化技术的核心理念就是通过膜的选择透过性分离淡水和盐类的方法完成海水淡化。膜法分离技术是通过特制的膜放入溶液当中，使溶质可以穿过而溶液不能，最终达到分离的目的。膜能够把原本互为一体的溶液分隔成两个互不相通但是可以传质的两部分。膜的形态不是固定的，只要满足选择透过性，并且具有两个界面就能够发挥膜的作用。膜透过溶质的现象被称之为渗析，而溶液中溶剂能被透过的现象则被称为渗透。通过膜的选择透过性来分离溶液中溶剂和溶质的方法被称为膜分离技术。膜分离技术中应用在海水淡化领域最普遍的就是渗析和反渗透两种方法。

2.4 电渗析法

电渗析是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子定向迁移，并有选择地通过带有不同电荷的离子交换膜， 从而达到溶质和溶剂分离的过程。电渗析过程中所能除去的仅是水中的电解质离子，而对于不带荷电的粒子如水中的硅、硼以及有机物粒子则不能去除，若水中溴含量高时，电渗析的脱除效果也不理想。 适用于中小型海水淡化工程如海岛、工程用水等。

3 海水淡化技术的发展前景

海水淡化水的供给稳定，洁净安全，可以成为人们生产与生活的主要水源，也是船舶、海岛、海上平台的重点水源，淡化产品水是重要的生活和生产用水，可以为工业的发展提供水源。在海湾国家，由于缺乏水资源，他们有着很长的海水淡化技术发展史，在过去的多年时间内，海湾国家已经投入了超过400亿美元在海水淡化技术上，经历了多年的发展，装机总容量得到了显著的提升，取得了理想的经济效益和社会效益。截止到2015年年底，全球海水淡化市场规模已经超过700亿美元，在未来20年来，美国、澳大利亚、西班牙、中国会成为海水淡化市场增长速度最快的国家。该种技术的应用可以有效缓解能源危机，是人类解决水资源短缺问题的有效措施。

4 结语

我国是水资源缺乏大国，海水淡化技术的出现为我国解决淡水资源短缺的问题带来的希望。它将能够大幅度缓解我国沿海、岛屿、干旱地区的缺水问题。在21世纪水资源将是最重要的稀缺资源之一；目前，我国海水淡化的应用已经取得了一定的进展，世界上其他国家对于海水淡化技术的应用也为我国做出了典范，海水淡化技术在我国有着巨大的发展潜力。就现阶段来看，常用的海水淡化技术有多效蒸馏法、多级闪蒸法等等，这些方法将能够完美利用热力发电后的余热，有着十分卓越的经济优势，将会是未来阶段研究的重点。为了为海水淡化技术提供支持，国家需要研究适宜不同用途和不同区域的淡水淡化技术标准，为相关产业提供一系列的政策扶持，规范我国海水淡化技术的发展政策环境，重点开发低温多效蒸馏海水淡化技术、反渗透膜海水淡化技术、能量回收装置、低温多效海水淡化蒸发设备等等，推动我国相关产业的应用与发展，为我国海水淡化技术的发展奠定好基础。

参考文献

[1] 郝亮，张志华.我国海水淡化技术革新取得长足进展[J].科技促进发展，2013（5）：30-37.

[2] 孔德娟.浅谈海水淡化技术在沿海电厂的应用前景[J].科技信息，2012（33）：I0061.

[3] 王靜，刘淑静，侯纯扬，邢淑颖，史玉莲，贾丹.我国海水淡化产业发展模式建议研究[J].中国软科学，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.高通量空气隙膜蒸馏系统的机理及应用研究[D].内蒙古工业大学，2008.