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海水淡化,甘甜未来
添加时间:2007/4/23  作者:红泥小火炉 推荐  来源:网络  点击:2207  
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  菩萨的柳条

  在科学不发达的古代,人们就幻想着从大海中取得淡水。传说中,观音菩萨有一种神奇的本领:只要将手中的杨柳枝条轻轻一甩,咸咸的海水就变成甘露了。人们还传说世间有一种名为“海井”的宝物,形状如一个无底的小桶,有了它,出海航行就不需带淡水,只要在船上的大桶里装满海水,把这个“海井”放在水中,从“井”里吸出的水就是甘甜的淡水。

  今天,幻想已变成现实,世界上已有1亿人口喝上了淡化的海水。

  水是生命之源,人体内的水按重量计占60~70%。据生物医学界的估算,人处在没有食物的困境中,只要有充足的水,生命可维持10天以上,甚至达一个月之久。而在断水的条件下,生命不可能维持10天以上。由于地表可利用的淡水资源很有限,人口高速增长,全球目前有14亿人缺乏安全清洁的饮用水,即平均每5人中便有1人缺水。

  “19世纪争煤,20世纪争石油,21世纪争水”。21世纪将是水的世纪。水资源危机已开始困扰越来越多的国家。中国被联合国认定是世界上13个最贫水的国家之一,人均占有量仅为世界平均水平的1/4,居世界第109位。2010年后,我国将进入严重缺水时期。

  其实,地球并不缺水。地球表面的70%为水体所覆盖,但其中67%是海水,只有3%是淡水。而人类能够享用的又仅占0.3%,其余2.7%的淡水难以为人所用。因此,解决淡水缺乏的唯一出路是将极其丰富的海水变为淡水。随着海水淡化技术水平不断提高、成本不断下降,发展海水淡化产业是大势所趋。在我国,海水淡化产业已在天津、杭州等城市取得长足进展。今年,天津市民在我国已经率先喝上了海水淡化纯净水。不久的将来,海水淡化的产品水可能直接进入城市的供水系统,成为流入千家万户的自来水。

  其实,早在70年代,许多中东国家供水系统中的自来水就是淡化水了。海水淡化是这些国家最主要的淡水资源,它们拥有全世界海水淡化50%的生产能力,其中仅沙特阿拉伯就拥有全世界海水淡化能力的40%。日本、美国、意大利等发达国家为了保护有限的淡水资源也向大海索要淡水。我国也具备了相当的海水淡化生产能力。一些海岛上的居民已不必为缺乏淡水而望洋兴叹了。

  从亚里士多德开始

  海水淡化的方法主要有四种:蒸馏法、反渗透法、离子法和冷冻法。早在公元前4世纪,古希腊的科学家亚里士多德就通过实验发现,加热烧开的咸水所产生的水蒸气中不含盐分,冷凝而成的水珠不再有咸味。这个实验可以说是世界上最早的一次海水淡化实验。迄今蒸馏法仍是海水淡化的一种主要方法,在中东各国得到广泛使用。

  蒸馏法的最大优点是一举两得:在获得淡水的同时,又可利用蒸汽发电,使电力和海水淡化联合发展。这种方法的缺点是造水的能耗和装置造价太高。实际上,在中东,用这种方法得到的淡水价格比石油价格贵得多,是名副其实的“水贵如油”。

  另一种广泛使用的淡化方法是反渗透法,简单地说就是利用一张膜使海水变淡。这张薄膜称作“半透膜”,只能让水通过,而盐分不能通过。如果将半透膜安放在玻璃槽的中央,将槽分割成左右两部分。我们在左边放进海水,右边放进淡水,开始时两边水面一般高。过了一会儿,就会看到左边的海水比右边的淡水高出一截。这是因为半透膜两侧液体的盐分浓度不同,由此产生的“渗透压”不同。在“渗透压”的作用下,水分从盐分低的部分通过半透膜向盐分高的部分输送,淡水因此被压向海水这一边,这种情况是自然渗透。假如我们在海水这边加上一个比这个渗透压更大的压力,海水中的淡水成分就会通过半透膜“反渗透”到淡水这一边。外加的压力越大,渗透过去的淡水越多,人们就是利用这个原理进行海水淡化。因为这个方法与自然渗透相反,所以被称为“反渗透淡化法”。宇航员在太空中饮用的“太空水”,就是用宇航员的尿液通过反渗透法得到的。反渗透法也是我国目前最广泛使用的一种先进方法。

  离子法,是利用盐水溶液中的离子在直流电场的作用下发生定向迁移的现象,将两种选择透过性的离子交换膜(只让负离子通过的阴膜和只让阳离子通过的阳膜)分别包绕在正负电极外,那么通电后,海水中的正离子会穿过阳膜跑到负极附近,而其中的负离子则会穿过阴膜跑到正极附近。这样当两膜之间的海水中的离子跑掉后,就变成没有盐分的淡水了。

  冷冻法的原理也很简单:纯净的水在0摄氏度结冰,而含盐等杂质的水却在0摄氏度以下才结冰。因此,当温度降到0摄氏度时,海水中的淡水首先结冰析出。这就是海冰是淡的原因所在。冷冻法淡化海水就是根据这一自热现象进行的。但这两种方法存在能耗过大、水质较差的问题,实际应用不广泛。

  必然取代自然淡水

  经过淡化处理的海水的口感和水质如何呢?亲口品尝过的人都说甘甜可口,没有一丝海水的味道。经卫生部门的严格鉴定,认为生水质完全符合国家饮用水标准。由于淡化处理的海水保留了很多对人体有益的矿物质,比我国某些大城市的自来水质还要好。

  现在,我国利用反渗透技术,已将海水淡化成本降至每吨5元以内。海水淡化纯净水和普通纯净水相比,在成本上已具备竞争能力。天津市场上的海水淡化纯净水每桶20公斤,售价10元,和普通纯净水价格持平。目前,自来水价格一般在2~2.5元/吨左右,但随着淡水资源的日趋匮乏和水价改革的进展,自来水价格必然不断上涨,海水淡化的成本将与之越来越接近。

  海洋是生命的摇篮,是人类的母亲。在海水淡化不再是神话的今天,人类终于能够向这位胸襟宽广、蕴藏丰富的母亲索取“乳汁”——淡水了。

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