海水淡化hǎishuǐdànhuà

指将海水除去盐分，使之转变为可供生产和生活使用的淡水。
　◇ 双方就日本协助沙特阿拉伯建设甲醇工厂等石油化工项目和日本协助沙特阿拉伯建设海水淡化工厂问题进行了协商。(人民日报.1978.1.24)
　◇ 严重缺乏淡水资源的天津市高度重视海水淡化的产业化工作。(人民日报.2000.12.14)

海水淡化

去除海水中的盐分获得淡水的技术及其工艺过程。又称海水脱盐。它是开发新水源解决淡水资源不足的重要途径，也是水资源重复利用的重要技术。早在16世纪，人们就提出用蒸馏淡化法解决船舶在海上长期航行的淡水供应问题。1606年，在西班牙的大帆船上就装有淡化器。20世纪50年代以来，相继出现几种新的淡化技术，海水淡化事业得到迅速发展，逐渐成为海洋开发的重要组成部分，受到沿海各国普遍重视。美、日、英、法、俄、意、德等国都在积极进行研究和开发，日、美是海水淡化装置主要销售国。据统计，20世纪70年代初世界日产淡化水量仅131.7万t,1980年日产淡化水量超过727.5万t,1996年日产淡化水量已达2000万t之多，发展速度很快。最大的海水淡化工厂日产水量已达数十万吨。中东是世界上淡化水产量最多的地区，其次是美洲、欧洲和非洲地区。中国海水淡化技术研究始于20世纪50年代末，现已具相当规模，各种淡化技术已进入实际生产应用阶段，在各个领域发挥作用。海水淡化组织，国际上有国际淡化协会(IDA)。中国有中国海水淡化与水再利用学会。

海水淡化

使海水脱去盐分变为淡水的技术。有蒸馏淡化法，电渗析淡化法和反渗透淡化法。

海水淡化

亦称“海水脱盐”。通过物理作用或化学反应使海水脱去盐分，变为可供生活和生产用淡水的过程。

海水淡化sea water desalination

亦称海水脱盐。是将海水或苦咸水除去盐分变为工农业或生活用水。方法有蒸馏法、反渗透法、电渗析法、冷冻法、水合物法、萃取法及离子交换法等。蒸馏法有竖管蒸馏、多级闪急蒸馏、蒸汽压缩蒸馏、太阳能蒸馏等。反渗透法是渗透的逆过程。电渗析法是以阴、阳离子交换膜在电场作用下使海水浓淡分离。离子交换法是利用离子交换树脂而得淡水。还有一种海水脱盐剂，供飞机和舰艇人员应急饮用。

海水淡化Sea Water Desalination

海水脱盐以取得淡水的技术。海水淡化方法有20余种，其中投入大规模工业生产的有蒸馏法、反渗透法和电渗析法3种。蒸馏法海水淡化技术的开发历史最长，技术工艺较完善，不受海水含盐量的限制，制出的淡水纯度高，并适用于苦咸水淡化和工业废水处理等，在海水淡化技术发展中一直占主导地位，是当今世界上生产能力最大、应用最普遍的海水淡化方法。反渗透海水淡化技术是50年代发展起来的一项新的膜分离技术，具有造价低、耗能量小、脱盐效率高、使用管理方便等优点，不但用于海水和苦咸水淡化，还可除去水中的化学污染物和放射性污染物，在所有海水淡化方法中发展速度最快，被普遍认为是最有发展前途的一种淡化技术。电渗析淡化技术也是50年代发展起来的一种新的膜分离技术，随着离子交换膜的发展，应用范围不断扩大，装置向大型化发展。由于单位产量的耗电量随海水含盐量的不同而变化很大，该技术不适用于淡化含盐量高的海水，多用于苦咸水，或结合离子交换技术制取高纯度工业用水。目前世界上有40多个国家在研究和应用海水淡化技术，较先进的有美、日、英、法、前苏联、意大利等国家。不少国家已把海水淡化作为解决淡水资源不足的主要方法之一，如沙特阿拉伯等国建造有超大型海水淡化工厂，基本上靠海水淡化解决饮用水。中国海水淡化技术的研究工作始于1958年，现在淡化技术已趋成熟并得到广泛应用。

海水淡化

海水淡化又称海水脱盐，是将海水或咸水脱去盐分变为工农业或生活用水。近年来随着现代工农业的发展，需水量不断增加，同时由于水源污染加重，使淡水供应更趋紧张。在大面积干旱、苦咸水地区以及海岛居民、驻岛军事基地和舰船都亟需淡水。而海水水量充沛 (占地球总水量97%)，变海水为淡水就成为当前世界上解决淡水问题的重要途径。近二十余年来，海水淡化技术发展迅速，约有四十多个国家正从事海水淡化的研究，淡水日产量已超过380万吨。
海水淡化的方法有蒸馏法、反渗透法、电渗析法、冷冻法、水合物法、溶剂萃取法及离子交换法等。主要几种如下：
蒸馏法 将海水加热汽化，再使蒸气冷凝而得淡水，是海水淡化中最主要的方法。按能源、设备和流程的不同，有以下几种形式。
竖管蒸馏 是最早的大型海水淡化法，流程示意如图。竖管蒸馏装置由数个蒸发器串联而成。蒸发器下部为加热室，上部为蒸发室。加热室内装有许多平行长管。海水预热后进入第一蒸发器的长管，沿管壁流下呈膜状（称降膜式）。另送加热蒸气入加热室长管外部。蒸气在长管间隙凝结成水时，释出的潜热传入管内，使管内海水沸腾蒸发。所产生的蒸气（称为二次蒸气）通入下一蒸发器的加热室作加热蒸气使用。浓海水也依次进入下一蒸发室进行蒸发。蒸发器串联的个数称为效数，通常采用4～6效，最多12效。最末一效与减压设备 （冷凝器和真空系统）相连，使海水的沸点由首效到末效逐效降低，以实现前一效的二次蒸气作为后一效的加热蒸气用。自二效以后，各蒸发器聚集的冷凝水即为产品淡水。
多级闪急蒸馏 是大规模海水淡化最主要的方法，流程示意见图。海水加热后，引至一个压力较低的闪蒸室，使之骤然蒸发，依次再进入下一级压力更低的闪蒸室蒸发，产生的蒸气在海水预热管外冷凝得淡水。闪蒸室通常有20～30级（个），少数达40级。这种方法仅需低压蒸气作为热源，潜艇上表面沸腾式造水机即利用冷却机舱用的海水(50℃±)经低压(0.07～0.12大气压)闪急蒸馏得淡水。

竖管蒸馏流程示意图

1. 蒸发室 2. 加热室 3. 浓海水 4. 冷凝水

多级闪急蒸馏流程示意图

1. 闪蒸室 2. 加热器

蒸气压缩蒸馏流程示意图

太阳能蒸馏流程示意图

蒸气压缩蒸馏 海水先经预热，至蒸发器中受热汽化，产生的二次蒸气经压缩后，又返回蒸发器夹套，冷凝成淡化水，冷凝时释出的热量可作为海水加热用。蒸气压缩蒸馏装置体积小，热功率高，可利用动力系统的余热、废热或借助电能进行淡化。国产船用电力压气式蒸馏装置即属此型，日产淡水5吨。
太阳能蒸馏 利用太阳辐射能加热海水，产生的蒸气在玻璃 （或塑料）顶棚上冷凝，水珠在重力作用下沿着倾斜的顶棚内壁流入淡水槽，集中得淡水，见示意图。太阳能蒸馏装置设备简单，不需人工能源，适用于气温高、日照时间长的缺水地区。世界各国太阳能淡化装置每平方米产水量约在1.0～4.8L之间。还有一种球状小型太阳能淡化器，由塑料薄膜制成，可用于海上救生。
蒸馏法不受海水浓度限制，制得的淡水纯度高。海水经过处理，含盐量约5～10ppm，适于作为锅炉用水。淡化水如作为长期饮用，需进行矿化处理，因水中缺乏人体需要的无机盐而且水味嫌淡。我国有关单位经研究建议以硬度(用CaO计)8°±4°为矿化标准。矿化方法可借助自动装置在水中添加石膏、硫酸氢钠、氯化钙、硫酸镁等盐类； 或使淡水通过装有钙、镁等盐片和白云石碎屑的滤器； 也可在淡水中混入少量海水。蒸馏法的缺点是设备费用较高，锅垢危害严重。为防止引起锅垢和减少设备的腐蚀，海水在蒸馏前要经过脱气、软化预处理。反渗透法 反渗透是渗透的逆过程，见示意图。将海水与淡水用半透膜（反渗透膜）隔开，于海水一侧施加大于海水渗透压(约25个大气压)的外压时，可迫使海水中的纯水反渗透至淡水中，盐分被阻留，由此将水盐分离而得淡水。
反渗透淡化装置有板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式四种类型。实现反渗透的核心部件是反渗透膜。膜的性能要求具有高选择透过性，并能抗压、耐温、抗水解、耐生物分解和耐辐射。目前应用的膜有醋酸纤维素(CA)膜和芳香族聚酰胺膜两大类；厚度通常为100～200μm, 也有薄至几百至几千Å的超薄型膜。 使用时是以多孔膜作为支撑物，上面涂刮超薄型膜，制成超薄复合膜。这类膜的选择透过性、抗压性和透水率都较高。
反渗透淡化器设备简单，加压范围在56～105kg/cm2之间，能量消耗少，淡化效果好。国产登攀-1型反渗透器对我国西北地区含盐3～10g/L的苦咸水有90%左右的脱盐率。美军将聚酰胺(PA-300)螺旋型干式反渗透元件安装在拖车上，用于从苦咸水或海水制取饮用水，运输方便。这种装置还能有效地除去水中化学毒剂和放射性污染物。
反渗透法所制淡水的纯度受膜性能的影响，含盐量一般约500～300ppm。为了提高淡化效果，延长膜的使用年限，海水在进行反渗透处理之前，需经消毒、净化预处理，除去水中的悬浮颗粒。淡化后的水，饮用时仍需消毒。
电渗析法 原理如图所示，阴离子交换膜(A)和阳离子交换膜(C)相间排列，隔成多个区间，海水充满于间隔中，在外加直流电场作用下，阴、阳离子分别透过阴膜和阳膜，从而使一区间海水淡化而其相邻区间的海水被浓缩，淡、浓水得以分离。决定电渗析法淡化水水质好坏的关键是离子交换膜。离子交换膜要求具有优良的选择透过性(即阴膜只许阴离子透过，阳膜只许阳离子透过)、优良的电化学性能、足够的机械强度和化学稳定性。
我国电渗析技术的研究自七十年代以来发展很快，除用于海水、苦咸水的淡化外，在解决工业、医疗卫生、电子、电力用水、废液处理等方面都显示了优越性。我国现有各种类型的电渗析器千台以上，脱盐率60～90%，其中日产200吨的海水淡化电渗析装置已在岛屿安装试用。

反渗透法示意图

和反渗透法相似，为了保证淡化效果，海水在进行电渗析前也需经过消毒、净化。离子交换膜对硼的去除率约7～10%，海水经电渗析淡化后仍含硼4mg/L左右，长期饮用对机体会产生一定影响，因此如取电渗析淡化水作为固定的饮用水来源时，应进行水的除硼处理。

电渗析法原理示意图

离子交换法 利用离子交换树脂的活性基团与咸水中阴、阳离子进行交换而得淡水。因海水含盐量高，树脂再生时消耗酸、碱多，而且再生效率一般不高，故此法用于海水淡化受到限制。目前唯一实际应用的是应急海水脱盐饼，可为飞机失事和舰艇遇难落水人员从海水制取少量饮水用。海水脱盐剂的主要成份是银泡沸石(Ag₁₂[(AlO₂)₁₂(SiO₂)₁₂]·XH₂O)，以及无水氢氧化钡、氢型强酸性阳离子交换树脂、活性炭和石墨等，将上述成份按比例混合压制成块，每块脱盐饼可淡化海水400～500ml，四块为一份，配备一只脱盐袋。银泡沸石能除去海水中氯、钠、钙、镁离子，氢型强酸性阳离子交换树脂也能除去钠、钙、镁等离子，氢氧化钡能除去镁、硫酸根离子。上述作用的主要反应式如下：

应急使用时，将脱盐饼放在带有过滤装置的塑料脱盐袋内，先用适量海水浸湿，待氢型强酸性阳离子交换树脂吸水膨胀，促使整块脱盐饼崩解，再加入海水约500ml振摇。15分钟后打开脱盐袋底部滤器旁边的出水口，直接吮吸淡水。

海水淡化

脱除海水中的大部分盐分，使处理后的水符合用水 (如生活用水、饮用水、锅炉补给水和其他工业用水等) 标准的水处理技术的总称。海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有反渗透法和蒸馏法。蒸馏法主要有多级闪蒸 (MSF )、低温多效 (MED) 和压汽蒸馏 (TVC和MVC) 技术。我国从20世纪70年代就开始进行蒸馏法海水淡化的研究，但由于经费投入不足等原因，20世纪90年代以前，在大规模蒸馏法海水淡化方面一直进展缓慢。在小规模蒸馏淡化方面，我国先后在海岛和沙漠相继建设了数十套日产100吨以下的装置。20世纪90年代后，在国家 “八五”、“九五”、“十五”攻关项目的支持下，国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所在低温多效和压汽蒸馏方面取得了突破性进展，掌握了低温多效和压汽蒸馏淡化的关键技术，并且达到国际先进水平。我国水资源总量为2.81万亿立方米，居世界第6位，但人均为世界人均的1/4，居108位，是世界上21个贫水国家之一。全国有300多个城市缺水，其中110多个严重缺水，沿海城市，特别是北方地区以及岛屿供水严重不足，形势严峻。沿海地区有丰富的海水资源，用海水淡化技术向大海要淡水，满足沿海城镇和岛屿对淡水的需求或紧缺需求完全可行并且经济的。
海水淡化不仅是某一国家和地区，某一时期的暂时性的局部问题，而是世界范围内涉及人类生存和发展的长远而重大的问题。海水淡化可根据所需水质和水量要求为所需地区连续的提供淡水，为缺水地区 (我国沿海地区、北方地区和西北地区) 人民生活、经济发展和生态维持提供淡水保证。可向海岛和船舶供水，利用海防建设和提高续航力，保证国家安全，可去除水中危害人体健康成分，提高人民生活质量，可对传统产业进行技术改造，实行清洁生产，可对污水等进行处理，使之资源化，可利用废热、余电，使能量更合理利用。全世界海水淡化日产量已达3250万立方米，其中80%用于饮用水，在严重缺乏淡水的国家，解决了1亿多人的供水问题。
海水淡化对解决沿海地区缺水问题具有明显优势。一是海水淡化可增加淡水资源总量，达到科学开源的目的。二是海水淡化比跨流域调水成本低。据测算，当调水距离大于40千米时，其成本将超过海水淡化。远程调水，除了巨额的投资外，还要占用大量耕地，还存在被引用水地区的环境危害等问题。如引黄济青工程，占地达6.2万亩，还会造成黄河断流、植被破坏等生态环境问题，而生态环境的破坏在经济上是难以估量的。三是海水淡化有利于解决沿海城市超采地下水所造成的环境问题。四是海水淡化可以形成产业，创造国家新的经济增长点。海水淡化是当今世界竞相研究的高新技术，美、法、日、以色列等国的海水淡化技术已经非常先进，而且已形成海水淡化产业。