2014年6月9日星期一

如何把咸水用簡單的方法變成可飲用的淡水

如何把咸水用簡單的方法變成可飲用的淡水

如何把咸水用簡單的方法變成可飲用的淡水


海水淡化是人類追求瞭幾百年的夢想。早在世界大航海時代,英國王室曾懸賞征求經濟合算的海水淡化方法。但是,至今尚無人得到這一賞格。因為到目前為止,海水淡化的方法雖然有瞭320多種,但是,還沒有一種達到該賞格規定的“物美價廉”的標準。

我們常說我們的地球是個水球,到處都是水。但是,供人類生存、發展使用的淡水卻少得可憐。全球水量中,97%是又苦又咸,不能飲用、不能灌溉、不能燒鍋爐、不能洗滌的海水。3%的淡水的絕大部分又凍結在極地、高山的冰雪中。深埋在地下、懸浮於空氣中的淡水也無法直接利用。其結果是,大約隻有0.007%的存在於江、河、湖泊、水庫和淺地層中的淡水是人類可以利用的。由於淡水分佈的不均勻,地球陸地本來就有60%的地方是缺水地區和根本無水的沙漠。目前,全世界大約三分之一的人口生活在缺水狀態中。據預測,到2025年,全世界三分之二的人口將生活在缺水狀態中。現在,世界上已經有些地區,如中東地區,正在為爭水而打仗。

以石油為能源,從海水生產出來的淡水,可能比油還貴。但是,在特定情況下,還是值得的。大航海時代就已經有蒸餾器供遠航帆船應急之用。幾乎所有遠洋商船和作戰艦艇上都安裝瞭應急的海水淡化設備。盡管這些海水談化設備除瞭例行“試車”,幾乎從來沒有投入使用過,按照海上安全航行制度規定,一切有關艦船在設計的時候,都不能缺少應急海水淡化設備。一些小型海島,除從大陸運送淡水外,安裝代價昂貴的海水談化裝置也是必要的。

正因為如此,20世紀50年代以後,海水談化,作為一門現實的應用技術,發展很快。在已經開發的20幾種淡化技術中,蒸餾法、電滲析法、反滲透法達到瞭工業規模的生產應用。

電滲析淡化法是使用一種特別制造的薄膜實現的。在電力作用下,海水中鹽類的正離子穿過陽膜跑向陰極方向,不能穿過陰膜而留下來;負離子穿過陰膜跑向陽極方向,不能穿過陽膜而留下來。這樣,鹽類離子被交換走的管道中的海水就成瞭淡水,而鹽類離子留下來的管道裡的海水就成瞭被濃縮瞭的鹵水。

反滲透淡化法更加絕妙。它使用的薄膜叫“半透膜”。半透膜的性能是隻讓淡水通過,不讓鹽分通過。如果不施加壓力,用這種膜隔開咸水和淡水,淡水就自動地住咸水那邊滲透。我們通過高壓泵,對海水施加壓力,海水中的淡水就透過膜到淡水那邊去瞭,因此叫做反滲透,或逆滲透。

蒸餾法的原理很簡單,就是我們在實驗室裡制備蒸餾水的原理。把海水燒到沸騰,淡水蒸發為蒸汽,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。現代多級閃急蒸餾淡化使古老的蒸餾法煥發瞭青春。水在常規氣壓下,加熱到100℃才沸騰成為蒸汽。如果使適當加溫的海水,進入真空或接近真空的蒸餾室,便會在瞬間急速蒸發為蒸汽。利用這一原理,做成多級閃急蒸餾海水淡化裝置。此種淡化裝置可以造得比較大,真空蒸發室可以造得比較多,連接起來,成為大型海水淡化工廠。這種淡化工廠,可以與熱電廠建在一起,利用熱電廠的餘熱加熱海水。水電聯產,可以大大降低生產成本。現行大型海水淡化廠,大多采用此法。如果太陽能蒸發淡化法能夠投入實用,古老的蒸餾淡化技術又上一個節能的新臺階。

目前,海水淡化基本上也已經形成新興產業部門。1975年,全世界海水淡化日產量達200萬噸。此後,以每兩年翻一番的速度增長。 1975年,香港建成一個日產18萬噸的海水淡化廠,在當時屬於世界先進的淡化廠。1983年,沙特阿拉伯吉達港建成日產30萬噸海水淡化廠。科威特海水淡化能力日產100多萬噸。中東盛產石油的富國,人民生活用水基本上已可完全依靠海水淡化來供應。



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