海水大規模淡化的科技發明

A. 海水淡化經歷什麼的發展歷程

海水淡化歷史
地球表面2/3的面積被水覆蓋，但水儲量的97％為海水和苦鹹水，這些水是很豐富的。但是，要利用海水必須經過淡化。目前，全世界有一百二十多個國家和地區採用海水或苦鹹水淡化技術取得淡水。據統計，海水淡化系統與生產量以每年10％以上的速度在增加。亞洲國家如日本、新加坡、韓國、印尼與中國等也都積極發展或應用海水淡化做為替代水源，以增加自主水源的數量。海水淡化的技術主要有蒸餾、凍結、反滲透、離子遷移、化學法等辦法。海水淡化雖然耗電耗能，成本很高，但是意義重大。有人估計，海水淡化可能是21世紀誕生出的一種新型的生產淡水的未來水產業。就目前經濟技術水平而言，海水淡化的成本還是比較高的。
第一個海水淡化工廠於1954 年建於美國，現在仍在得克薩斯的弗里波特（Freep-ort）運轉著。佛羅里達州的基韋斯特（Key West）市的海水淡化工廠是世界上最大的一個，它供應著城市用水。
表面看海水淡化很簡單，只要將鹹水中的鹽與淡水分開即可。最簡單的方法，一個是蒸餾法，將水蒸發而鹽留下，再將水蒸氣冷凝為液態淡水。這個過程與海水逐漸變鹹的過程是類似的，只不過人類要攫取的是淡水。另一個海水淡化的方法是冷凍法，冷凍海水，使之結冰，在液態淡水變成固態的冰的同時，鹽被分離了出去。兩種方法都有難以克服的弊病。蒸餾法會消耗大量的能源，並在儀器里產生大量的鍋垢，相反得到的淡水卻並不多。這是一種很不劃算的方式。冷凍法同樣要消耗許多能源，得到的淡水卻味道不佳，難以使用。
1953年，一種新的海水淡化方式問世了，這就是反滲透法。這種方法利用半透膜來達到將淡水與鹽分離的目的。在通常情況下，半透膜允許溶液中的溶劑通過，而不允許溶質透過。由於海水含鹽高，如果用半透膜將海水與淡水隔開，淡水會通過半透膜擴散到海水的一側，從而使海水一側的液面升高，直到一定的高度產生壓力，使淡水不再擴散過來。這個過程是滲透。如果反其道而行之，要得到淡水，只要對半透膜中的海水施以壓力，就會使海水中的淡水滲透到半透膜外，而鹽卻被膜阻擋在海水中。這就是反滲透法。反滲透法最大的優點就是節能，生產同等質量的淡水，它的能源消耗僅為蒸餾法的1/40。因此，從1974年以來，世界上的發達國家不約而同地將海水淡化的研究方向轉向了反滲透法。
在新興的反滲透法研究方興未艾的時候，古老的蒸餾法也改弦易轍，重新煥發了青春。常識告訴我們，水在常溫常壓下要加熱到100℃才沸騰，產生大量的水蒸氣。傳統的蒸餾法只考慮了通過升高溫度獲得水蒸氣的方式，耗能甚巨。而新的方法是將氣壓降下來，把經過適當加溫的海水，送入人造的真空蒸餾室中，海水中的淡水會在瞬間急速蒸發，全部變成水蒸氣。許多這樣的真空蒸餾室連接起來，就組成了大型的海水淡化工廠。如果海水淡化工廠與熱電廠建在一起，利用熱電廠的余熱給海水加溫，成本就更低了。
現在世界上的大型海水淡化工廠，大多採用新的蒸餾法。在西亞盛產石油的國度，往往土地「富得流油」，卻打不出一口淡水井。水比油貴的現實，使海水淡化工廠如雨後春筍般出現在西亞的海岸線上。1983年，西亞第一大國沙烏地阿拉伯在吉達港修建了日產淡水30萬噸的海水淡化廠；在另一個西亞國家科威特，現在每天可以生產淡水100萬噸。波斯灣沿岸地區，有的國家的淡化海水已經佔到了本國淡水使用量的80%—90%。

B. 海水淡化技術是怎麼發展的

古時候，當人們在茫茫大海上艱難地航行，面臨著淡水告罄的威脅時，人們多麼希望能有一個圓桶似的寶貝，只要將它往海里一放，那苦澀的海水就變成甘甜的淡水「咕咚咕咚」往上冒，讓乾渴的船員們喝個飽。最先提出這個大膽而美妙的設想的，是中國宋朝一個名叫周密的人。他寫了本《癸辛雜談》，書中描寫了一個會造淡水的「寶貝」的故事。
故事說，有一家雜貨店放著一個奇特的東西。說它像缸，可沒有底；說它像煙囪，可又太大；而且它既非竹也非木，既非金屬亦非磚石。有一天，一名海船商人路過此地，發現了這一奇物。他看了又看，摸了又摸，捨不得離去。店主走來，問商人買不買此物。商人忙說：「買！你要多少銀子？」店主想敲竹杠，就說：「這是我家祖傳寶物，非十兩銀不賣。」商人二話沒說，付了銀子，就叫人將奇物抬走。店主納悶，問道：「你花那麼多銀子買此物何用？」商人告之：「此乃一寶物，名字叫『海井』，是一口專造淡水的井。只要將它放到海里，不愁沒有淡水喝。」說完，他又取出100兩銀，贈給店主。
隨著科學技術的發展，今天人類已造出海水淡化機，將古人「畫井解渴」的美好願望變成了現實。
我們知道，海水含鹽量太高，平均在千分之三十五左右，而日常生活用水的含鹽量在萬分之五左右，工農業用水的含鹽量有的可以稍高一些，但也不能高於千分之三。要使海水像溪水那樣甘甜爽口，就要脫掉海水中的鹽分。脫鹽，就是人們通常所說的「海水淡化」。
海水和苦鹹水淡化，可以追溯到1000多年前。那時，希臘哲學家柏拉圖已經認識到，如果用植物性材料過濾苦鹹水，鹽就會在材料上面貯存起來。亞里士多德早已知道：由鹽溶液中蒸發出來的蒸汽冷卻凝成水珠以後可以飲用。另外，普利紐斯在他的《自然史》中也這樣寫道：「航海者在作較長時間的海上旅行時，把海水裝在陶罐中，使其蒸發，在罐蓋上會出現冷凝水，便可以收集利用。」後來許多的航海者，特別是在羅馬的船上，缺水時，都用蒸發法來製取淡水，供人們在航行中飲用。當年羅馬帝國曾經用簡單的蒸餾器提取淡水供被圍困在埃及亞歷山大的羅馬軍隊飲用。
歷史上第一次有記錄的船用淡化器是1606年在西班牙大帆船上使用的。而在船上廣泛地進行海水淡化，是19世紀末。那時，蒸汽輪船發展起來了，為了滿足鍋爐用水和一部分飲用水的需要，輪船上普遍安裝了製造淡水的蒸發器。世界上第一台固定式淡化裝置，於1877年在俄國巴庫建成。此後，在歐洲及其他乾旱國家也相繼建立。
當然，上述種種海水淡化的器具和手段，還處於「初級階段」。採用先進的技術設備，大規模地淡化海水。是在20世紀50年代後期。據統計，到1980年6月，僅蒸餾法、反滲透法和電滲析法三種類型的海水淡化裝置已達2204個，總造水量每天約727萬噸。從生產淡水的用途來看，主要是解決生活用水，有的用在工業上，少數供軍事需要。像科威特、沙烏地阿拉伯等海灣國家，淡水的主要來源，就是海水淡化。像科威特日產900噸以上的海水淡化裝置就有7個，其中最大日產1.8萬噸以上的海水淡化裝置有4個。
蒸餾法顧名思義，就是將海水加熱沸騰變成不含鹽分的蒸汽，蒸汽遇冷後凝聚成水珠匯集成淡水。蒸餾法海水淡化技術研究歷史較長，在供水方面應用最廣、起的作用最大。據統計，1977年世界蒸餾法造水能力日產達288噸，占所有淡化法總造水能力的78％。蒸餾法裝置的類型有單級閃蒸式、多級閃蒸式、薄膜豎管式、浸管式等，其中多級閃蒸式蒸餾法無論其裝置數量還是其造水能力均居首位。據1977年統計結果，多級閃蒸法裝置，占整個蒸餾法裝置的45％，造水能力佔84％。
目前，太陽能蒸餾技術已可分為直接法和間接法。直接法是太陽能直接作用於海水而立刻蒸發的方法。1982年日本沖繩建造了這樣的一套裝置。它的受熱面積為2.97平方米，日產水量為100升，是太陽能蒸餾的一次重大突破。間接法就是把太陽能收集起來，然後再為其他的海水淡化的辦法提供能源。這種方法通常與其他的辦法聯合使用，或者以熱能的方式對海水進行蒸餾，或者利用太陽能發電，供給用電的海水淡化裝置使用。
到目前為止，利用太陽能進行海水淡化的技術，所得到的淡水成本仍然比較高，主要的問題在於太陽能利用設備的投資比較大。
電滲析法為了說明它的原理，先介紹離子交換膜。離子交換膜分陽離子交換膜和陰離子交換膜兩種（以下簡稱陽膜、陰膜）。陽膜表面帶負電荷，陰膜表面帶正電荷。根據同性相斥、異性相吸的原理，帶負電荷的陽膜的表面排斥陰離子，而讓陽離子通過；帶正電荷的陰膜則恰恰相反。如果我們將陰、陽離子交換膜交替地排列成多室電滲槽，並在膜組兩端配置陰、陽電極，陽極一側以陰離子交換膜開始，陰極一側以陽離子交換膜終止，當海水通入後，在膜組兩端加上直流電壓。這樣，海水中的陽離子向陰極遷移，陰離子向陽極遷移。由於離子交換膜對離子有選擇透過的性質，那麼，海水中的鈉離子和氯離子作為鹽溶液從膜間室中流出，脫鹽的淡水也通過專門的管道流出。
這種方法關鍵取決於膜的發展狀況。離子交換膜有的用空心纖維，有的用塑料，目前投入使用和正在研製的膜有幾十種。中國從20世紀50年代就開展了對電滲析和離子交換膜的研究。目前，生產的離子交換膜質量指標接近世界先進水平，已生產出各種類型和大小不同的電滲析淡化器，全國己有400多個單位廣泛使用。國家海洋局第二海洋研究所1981年研製的中國最大的電滲析淡化器，每天產淡水200噸。該裝置已在中國西沙群島投入使用，其淡化的水質符合國家規定的飲水標准，生產成本只有用水船運水成本的1/5。
反滲透法這是50年代為淡化海水而提出來的一種膜分離方法。60年代由於研製出了高通量、高脫鹽率的不對稱醋酸纖維素膜，使反滲透法達到了工業應用程度。要弄清什麼是反滲透還得先從滲透說起。把淡水和鹽水分別置於一張半透膜兩側，這種半透膜只允許水分子通過，而不允許其他分子通過，鹽分子也不例外。在正常條件下，淡水就穿過半透膜向鹽水一側流動，這就是滲透。在滲透的過程中，鹽水液面逐漸升高，壓力逐漸加大，淡水液面則逐漸降低，壓力逐漸減小，這種現象一直要持續到鹽水側的壓力比淡水側的壓力高到一定程度為止。這時，由於鹽水側的壓力很高，淡水側的水分子已無力滲透過去，只得作罷。這時兩邊的壓力差就是所謂的滲透壓。
如果在鹽水的液面上施加一個比滲透壓還大的壓力，結果會怎麼樣呢？無疑，鹽水中的水分子將向相反方向，即向淡水一側流動，以致使淡水液面高出鹽水液面。這就是反滲透。用這種原理淡化海水的方法叫反滲透法。這種方法工藝流程簡單，耗能很少，雖然1953年才問世，卻已受到普遍的重視。在沙烏地阿拉伯，也有這種類型的海水淡化廠。
反滲透膜是反滲透淡化器的心臟，目前，主要有醋酸纖維素及其衍生物膜、芳香聚醯胺膜及其他有機無機材料膜等。隨著反滲透膜的發展，現今反滲透淡化裝置主要有四種類型：板式、管式、螺旋卷式、空心纖維式。這四種裝置中，螺旋卷式和空心纖維式裝置單位體積產水量較多，適於建造大規模裝置；其次是管式裝置，發展也很快。一個大型的反滲透海水淡化廠，要安裝很多個這樣的膜卷。像美國為沙烏地阿拉伯吉達港建成的反滲透海水淡化廠，共安裝了4032個膜卷，日產淡水1.2萬多噸。到1980年6月，世界上日產95噸以上淡水的反滲透淡化裝置就有929個，日產淡水約148萬噸。當今美國和日本海水淡化研究的重點是發展反滲透法。相信不久的將來，反滲透法有可能與蒸餾法相媲美。

C. 目前有哪幾種常用的海水淡化技術

蒸餾法：蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程，根據所用能源、設備、流程不同主要可分設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。冷凍法：冷凍法，即冷凍海水使之結冰，在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。反滲透法：通常又稱超過濾法，該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。太陽能法：人類早期利用太陽能進行海水淡化，主要是利用太陽能進行蒸餾，所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器，人們對它的應用有了近150年的歷史。由於它結構簡單、取材方便，至今仍被廣泛採用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中於材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比，太陽能具有安全、環保等優點，將太陽能採集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由於不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。低溫多效：多效蒸發是讓加熱後的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發，前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源，並冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由於節能的因素，近年發展迅速，裝置的規模日益擴大，成本日益降低，主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力，採用廉價材料降低工程造價，提高操作溫度，提高傳熱效率等。 海水淡化系統特點
多級閃蒸：所謂閃蒸，是指一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下，部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水，依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發，將蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產量最大，技術最成熟，運行安全性高彈性大，主要與火電站聯合建設，適合於大型和超大型淡化裝置，主要在海灣國家採用。多級閃蒸技術成熟、運行可靠，主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力，降低單位電力消耗，提高傳熱效率等。電滲析法：該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其選擇透過性區分為正離子交換膜（陽膜）與負離子交換膜（陰膜）。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列，組成多個相互獨立的隔室海水被淡化，而相鄰隔室海水濃縮，淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水，也可以作為水質處理的手段，為污水再利用作出貢獻。此外，這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。壓汽蒸餾：壓汽蒸餾海水淡化技術，是海水預熱後，進入蒸發器並在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力後引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝後作為產品水引出，如此實現熱能的循環利用。露點蒸發法：露點蒸發淡化技術是一種新的苦鹹水和海水淡化方法。它基於載氣增濕和去濕的原理，同時回收冷凝去濕的熱量，傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。 海水淡化---裝置
水電聯產：水電聯產主要是指海水淡化水和電力聯產聯供。由於海水淡化成本在很大程度上取決於消耗電力和蒸汽的成本，水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力，從而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發電廠建在一起的，這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。熱膜聯產：熱膜聯產主要是採用熱法和膜法海水淡化相聯合的方式（即MED-RO或MSF-RO方式），滿足不同用水需求，降低海水淡化成本。目前，世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋富查伊拉海水淡化廠，日產海水淡化水量為45.4萬立方米，其中，MSF日產水28.4萬立方米，RO日產水17萬立方米。其優點是：投資成本低，可共用海水取水口。RO和MED/MSF裝置淡化產品水可以按一定比例混合滿足各種各樣的需求。溶劑萃取法：指將溶質為從一個液相（通常為水相）轉移到另一個基本不相混溶的液相（有機相）的傳質過程。通過這一過程來抽提（萃取）、分離溶質的方法稱溶劑萃取法。是一種分離技術，主要用於物質的分離和提純，具有裝置簡單、操作容易的特點，既能用來分離、提純大量物質，更適合於微量或痕量 物質的分離、富集，廣泛應用於分析化學、原子能、冶金、電子、環境保護、生物化學和醫葯等領域。 太陽能蒸餾法：利用太陽輻射熱從海水製取淡水。由於單位產量佔用的面積大，產量受到限制。但無需人工能源,操作簡便,適用於氣溫高和日照時間長的地區。溴化鋰吸收法：溴化鋰吸收式海水淡化採用溴化鋰吸收式製冷機原理，改用溴化鋰對空氣的開放式循環，採用特殊真空裝置將溴化鋰吸水後的稀溶液中的水和溴化鋰分開。溴化鋰濃溶液具有強烈吸水的特性，濃溶液吸水後變成稀溶液，並放出熱量。採用加熱和負壓蒸餾就可以把稀溶液的水蒸餾出來。將溴化鋰吸水機和負壓多效蒸餾結合起來用於海水淡化，那就除去水和溴化鋰循環所需要動力外，不要其他熱源和動力。並且一直可以將海水蒸干，分離出鹽和水。 溴化鋰吸水機也可以用於膜法海水淡化的濃海水的最後處理，不讓高濃度的海水回灌影響海洋的生態平衡。也就是海水淡化的污染問題。 溴化鋰吸水機可以放在海邊或海上的任何地方，獨立在空氣當中吸取水分，產品是蒸餾水。 溴化鋰吸水機還可以在山頂、坡頂、湖邊、鹽湖邊，為兵站、氣象站、居民和企業提供飲水和工業用水。並附帶產生一定熱量可以利用。溴化鋰吸收和負壓多效蒸餾結合，可以不需要外界熱量做到海水百分之百的提取。
此外，以上方法的其他組合也日益受到重視。在實際選用中，究竟哪種方法最好，也不是絕對的，要根據規模大小、能源費用、海水水質、氣候條件以及技術與安全性等實際條件而定。

D. 海水淡化技術最先進的國家是

目前在海水淡化技術上最先進的國家是美國。
海水淡化處理技術是指將水中的多餘鹽分和礦物質去除得到淡水的工序。目前，世界上裝機應用的海水淡化膜方法主要有多級閃蒸(MSF)、多效蒸發(MED)和反滲透法(RO)，半個世紀以來己養活了世界上1億多的人口，促進了乾旱沙漠地區和發達國家沿海經濟和社會發展。
世界上有十多個國家的一百多個科研機構在進行著海水淡化的研究，有數百種不同結構和不同容量的海水淡化設施在工作。一座現代化的大型海水淡化廠，每天可以生產幾千、幾萬甚至近百萬噸淡水。淡化水的成本在不斷地降低，有些國家已經降低到和自來水的價格差不多。某些地區的淡化水量達到了國家和城市的供水規模。
據英國《新科學家》雜志報道，美國喬治亞州的一家公司研製出一種新型海水淡化設備，淡化過程的費用只有現有技術的三分之一，從而使美國的海水淡化技術領先於國際水平。
這種攜帶型的新設備每天能夠處理1．1萬升水。它使用了一種稱為「迅速噴霧蒸發」（RSE）的技術：含鹽的水通過管道噴霧進入分離室，形成非常細小的水滴；在分離室的熱空氣中，水滴迅速蒸發，水和鹽分等雜質分離；水蒸氣輸入凝結室成為純水，而鹽分則落在分離室的底部，而傳統技術鹽分回收後集結在管道上面，很難取下。
該公司稱，新技術效率比現有的反向滲透等技術要高得多。試驗表明，它能處理含鹽量高達16%的水，大大超出了一般海水的濃度。平均算來，它生產1000升淡水的成本是16至27美分。科學家說，這種裝置還可以處理廢水。RSE技術回收的效率可達95%，傳統技術只能達到35%，投資只有蒸餾法和反滲透法的四分之一且運行維護成本大為降低

E. 為什麼要發展海水淡化

海水淡化的工藝方法主要還是熱法和膜法兩種，其中熱法的發展趨勢是發展低溫多效海水淡化裝置。膜法則是發展反滲透膜海水淡化淡化裝置，近年來正滲透法也引起了廣泛興趣。無論是熱法還是膜法都朝著大型化、高效率、低成本的方向發展。在膜法海水淡化方面，隨著大型化和超大型化海水淡化工程的實施，與之相應的取水、預處理、膜與膜組件、膜系統布局、能量回收等方面也將開展新的研究。在低溫多效蒸餾海水淡化方面，規模大型化、提高系統造水比、提高系統的濃縮倍數則是今後的努力方向。
在我國，海島及船隻、中西部苦鹹水地區，對海水及苦鹹水淡化有較廣泛的需求，因此，研究開發中小型或攜帶型海水淡化裝置和苦鹹水微鹹水淡化裝置是十分必要的。因地制宜研究開發新能源海水淡化裝置，並力求經濟可靠，是一個發展趨勢。在有條件的地方，延長產業鏈，將海水淡化與制鹽或鹽化工相結合，一方面可以減少濃海水排海造成的環境和生態影響，另一方面也可以資源綜合利用提高附加值。因此，濃海水綜合利用技術(制鹽、鹽化工或提取鉀溴等元素)的研發也是一個發展方向。

F. 海水的淡化技術

海水淡化技術：非加壓吸附滲透海水淡化法
上個世紀90年代鄧宇的發明，《美國化學文摘》收錄
攝取海洋甘泉
水是生命之源。不久以前，人類還沉迷於淡水是自然界取之不盡的無償賜品的神話，然而，工業化的蓬勃發展與人口的急劇增加無情地粉碎了這個神話。淡水危機甚至比糧食危機、石油危機還要來勢洶洶，解決淡水資源問題已提到了人類的議事日程。在這種背景下，把海水、苦鹹水等含高鹽量的水轉化為生產、生活用水的海水淡化技術得到空前迅猛的發展。淡化海水的方法已有十種之多，下面介紹的是其中最為主要的幾種。
蒸餾法
蒸餾法雖然是一種古老的方法，但由於技術不斷地改進與發展，該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程，其原旦如同海水受熱蒸發形成雲，雲在一定條件下遇冷形成雨，而雨是不帶的鹹味的。根據設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。此外，以上方法的組合也日益受到重視。
電滲析法
電滲析法亦換膜電滲析法。
該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其選擇透過性區分為正離子交換膜（陽膜）與負離子交換膜（陰膜）。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列，組成多個相互獨立的隔室海水被淡化，而相鄰隔室海水濃縮，淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水，也可以作為水質處理的手段，為污水再利用作出貢獻。此外，這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。
反滲透法
是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。在通常情況下，淡水通過半透膜擴散到海水一側，從而使海水一側的液面逐升高，直至一定的高度才停止，這個過程為滲透。此時，海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓，那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2，蒸餾法的1/40。因此，從1974年起，美日等發達國家先後把發展重轉向反滲透法。超過濾法，
宏大設想
尋找海水淡化新技術
隨著科技的飛速發展，壓力驅動反滲透膜分離技術(RO)在膜、膜組器、設備和工藝等方面都有了較大創新和改進，但人們也越來越意識到RO技術在節能、環保領域存在的局限，而且就脫鹽來講，RO技術可認為已接近發展的頂峰。因此，國外已經開展了「正向滲透膜分離技術(FO)」的相關研究，並取得了一定的成果，在海水淡化、污水處理、食品加工、醫葯等領域得到了應用，特別是「壓力延緩滲透(FRO)海水發電」，更是一項極具前景的清潔再生能源開發技術J。但是國內對正向滲透膜分離技術關注得很少，相關研究和論文也不多。雖然，上個世紀90年代我國有了創造性的發明「非加壓吸附滲透法海水淡化」（CN92110710.2）。
正向滲透分離技術很早就得到了應用。很久以前，人們就採用食鹽來長期貯存食物，因為在高鹽環境下多數細菌、黴菌和病原菌由於滲透作用會脫水死亡或暫時失去活性。如今，人們已經開始利用正向滲透膜分離技術進行海水淡化、工業廢水處理、垃圾滲透液處理等研究；食品工業在實驗室利用正向滲透膜分離來濃縮飲料；緊急救援時的生命支持系統利用正向滲透膜分離技術製取淡水。隨著材料科學的發展，正向滲透技術已經應用於人體的葯物控制釋放。
非加壓滲透吸附法（90年代）
非加壓吸附滲透海水淡化法，或稱為「正向滲透法」，讓水通過多孔膜正向滲透進入一種超強吸水的吸附劑或鹽濃度甚至超過海水的溶液或固態物，不需要外界加壓，但溶液里的特殊鹽分提取液很容易蒸發，不需要加太多的熱（加熱能與反滲透加壓的能量比？）。分固態鹽、液態鹽方向。固態鹽解吸附耗能更小。
海水淡化技術:非加壓吸附滲透海水淡化法（CN92110710.2）1992年：上個世紀90年代鄧宇的發明，《美國化學文摘》收錄。另外兩種方法都在薄膜結構上有了創新和改進
碳納米管薄膜
一種用碳納米管來做薄膜的小孔，另一種滲透用的薄膜。
活細胞蛋白質膜
薄膜的孔用引導水分子通過活細胞的細胞膜的蛋白質來構成。
反滲透機理
統一的「干閉濕開」反滲透機理模型
有幾個經典模型
1．優先吸附毛細孔模型：弱點干態電鏡下，沒發現孔。濕態膜標本不是電鏡的樣品。
2．溶解擴散模型：不認為有孔。
3．干閉濕開模型：上個世紀80，90年代，國人鄧宇等提出的，能夠解釋1和2模型的統一的現代最貼切的逆滲透機理模型。既「干閉濕開」反滲透模型，統一了兩個最經典的反滲透機制模型，細孔模型，溶解擴散模型。
膜干時，膜收縮緻密，孔隙閉合，電鏡下看不到
膜濕時，膜材料溶脹，膜的孔隙被溶劑溶脹，孔打開。合並就是「干閉濕開」脫鹽模型。

G. 海水淡化技術最好的國家

海水淡化技術最好的國家是以色列。

以色列擁有250家水科技公司，是世界上擁有最多水處理公司的國家。這主要由於其地理環境決定。

以色列阿什科隆淡化廠是世界第一個超大產水量海水反滲透(SWRO)淡化廠，每日產水量40萬立方米。其主要技術系統就包括IDE專有的壓力中心設計、三根管路取水、能量回收系統(ERS)和獨特的脫硼系統。

2010年竣工的海德拉淡化廠就以每日產水量52.6萬立方米成為世界最大的海水反滲透（SWRO）淡化廠。IDE在海德拉工廠的設計中採用了專有的三中心（泵中心、膜中心和能量回收中心）、串聯的硼處理和其他技術來降低能量需求和提高整體效率。

2013年開始運行的 索萊克淡化廠以每日產水量62.4萬立方米成為繼海德拉之後又一個世界上規模最大的反滲透海水淡化廠。索萊克水廠採用創新設計的突破性技術，在大型水廠中引入16英尺膜組件垂直布局。

以垂直方式排列的16英寸膜組，能有效減少反滲透設備的佔地面積。該技術有助於縮小反滲透設備所需建築物的規模，縮短布線和布管的長度，從而降低資本費用和提升運營效率。這種獨特的陣列技術使得膜安裝更便捷，操作更安全，因為操作人員不會暴露於壓力容器的埠。同時，由於膜和介面的數量減少，反滲透設備的可用性顯著提升。

而與其他海水淡化公司不同的是，IDE Technologies更注重如何在建廠或生產上壓縮成本。IDE不是生產「膜」的廠家，而是有設計、使用的經驗。海水淡化廠是一個整體，不是部件，這就好比買汽車，不能一味地追求發動機，而是要看整體配置、綜合成本。

如何把這些部件有機地組合在一起，確保經濟、高效、穩定運行和低水價，才是一個成功的海水淡化廠最需要的技術和經驗，而這恰恰是IDE的核心競爭力。

比如海德拉每年可生產1.27億噸的凈水，足夠提供全以色列5％的凈水。而海德拉淡化廠的建廠成本約4.2億美元，其中政府出資2.6億美元。但某個澳大利亞悉尼海水淡化廠，產量比海德拉略少，可建廠成本卻高出其4倍以上。

H. 海水為什麼可以淡化，這個是用了什麼科學技術

哥本哈根大學化學系的一位化學家Jiwoong Lee發明了一種尖端綠色技術，利用二氧化碳將海水轉化為飲用水，時間僅需短短幾分鍾。計劃中的這種海水淡化技術以二氧化碳替代電力，可將其用於人們缺乏清潔飲用水地區的生存裝備和大型工業廠房。

全世界有8億多人無法獲得清潔飲用水。根據聯合國的數據，，這一數字將增加到33億。由於海水已經是世界上許多地方的重要飲用水來源，因此尋找更智能的海水淡化方法的需求與日俱增。

現代海水淡化面臨的基本挑戰之一是能源消耗。海水淡化廠需要使用大量的化石燃料產生的電力，這樣一來反而造成了更嚴重的氣候變化。

目前，這項技術需要在較小的范圍內進行測試，實驗裝備是一種內置特殊設計的過濾器的水瓶，這些水瓶可用於救生艇或作為戶外活動的裝備。CowaTech與工程公司Kapacitet A/S合作，已經生產了一個原型瓶，將在2-3個月內完成。

從長遠來看，我們的目標是在更大的范圍內應用該技術，作為當今海水淡化廠的替代品。計劃是將該技術用於補充反滲透工廠--目前市場上佔主導地位的海水淡化方法。這樣做，CowaTech預計能夠減少50%的能源消耗。

I. 人類為什麼要發明海水淡化這項技術

因為地球上淡水資源有限，海水淡化就能有更多淡水資源使用了，不過現在還是不成熟

J. 淡化海水的發展歷史是什麼

16世紀時抄，英國女王伊麗襲莎白曾頒布了一道命令：誰能發明一種價格低廉的方法，把苦澀腥鹹的海水淡化成可供人類飲用的淡水，誰就可以得到10000英鎊的獎金。16世紀末，人類試著用蒸餾器在船上直接蒸發海水來製取淡水，開創了人工淡化海水的先例。19世紀末，由於蒸汽輪船普遍發展，蒸發器也隨之蓬勃發展起來，以滿足鍋爐用水和部分飲用水的需要。1877年，俄國在巴庫建成世界上第一台固定式淡水裝置。其他國家，尤其是缺少雨水的乾旱國家也相繼建成固定式淡水裝置。但是，真正大規模地淡化海水，是在20世紀50年代後期。據統計，目前世界上共有70多個國家從事海水淡化工作。僅1980年6月，蒸餾法、反滲透法和電滲析法三種類型的淡化裝置全世界即達2204個，總造水量每天約727萬噸。科威特的「多級閃急蒸餾法」的裝置達32級，它的海水淡化水平居世界一流。當今世界淡水總產量的70％是用此法生產的，能夠日產水18萬噸。中國海水淡化技術的研究始於1958年，近年來海水淡化技術出現了新的進展：中鹽度苦鹹海水淡化組件和頻繁倒極電滲析技術等重大成果進入國際先進行列。