膜技术助力实现低碳海水淡化

水资源短缺问题日益突出，不少科学家希望从海水资源中寻求解决方案，海水淡化技术也在部分沿海地区得到推广应用。

海水淡化是将海水中的多余盐分和矿物质去除，从而得到可以使用的淡水。海水淡化需要技术的支持，目前在全球的海水淡化技术超过二十种，这二十种技术主要可以分为两大类，一是以多效蒸馏和多级闪蒸为代表的热达脱盐技术，二是以反渗透为代表的膜技术。

膜技术是一种新兴高效的分离技术，无论是在日常生活还是工业生产中，我们总能看到膜的踪迹，净水器中的滤芯、医院透析等都会用到这一材料，膜技术还被广泛应用于环保、新能源以及生物医药等多个领域。在生物医药方面，人工肾脏、人工肝脏的核心部分会用到膜；在制药过程中，过滤、分离、纯化等环节也需要膜分离技术的支撑。同时，膜还被更广泛应用于水处理领域，膜法水处理为我国解决水资源短缺和水环境恶化提供了重要的技术支撑。

目前膜法反渗透技术已成为全球装机容量最大（约占69%）、应用最为广泛的脱盐技术。反渗透法也叫膜过滤，是一个物理过程，核心技术是脱盐膜。用高功率的水泵让海水冲向脱盐膜，脱盐膜能截留大于0.0001微米的物质，同时允许水分子通过，在海水被淡化的同时，细菌还有水中的微量元素也基本被滤掉。但这种方法要求水进入反渗透膜之前，必须经过活性炭和滤芯的过滤，来除掉水中的余氯和大颗粒物质，以避免对反渗透膜造成损害——因为这种反渗透膜的售价很高。这也敦促我们研发出更加低成本和环保的技术。

近年来兴起了一类新的脱盐技术，即热—膜耦合脱盐技术，如渗透蒸发。渗透蒸发脱盐的原理是海水在膜两侧蒸汽压差的推动下，水分子在膜中经过液体流动，发生相变，最终以气态形式透过膜，而后冷凝收集。

渗透蒸发相对于别的膜法脱盐技术，具有低能耗的优势，其能耗估算约为5—7kWh/m3，电能消耗低于反渗透技术，因此其产水成本预计为4.5—12.9元/立方米，有望成为最为经济的脱盐技术之一。

中国科协科普部

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