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海水淡化,甘甜未来
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 |