“海水淡化”新发现，效率可提升40%，再不必担心淡水枯竭了？

地球表面有2/3的面积被水覆盖着，水的总量约为1.36x10^18立方米，但水储量的97％都是不能饮用的海水和苦咸水，只有约2.53%可以饮用的淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形式存在，难以开发。能够轻易获取的河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。

世界气象组织早于1996年指出：缺水是全世界城市面临的首要问题，估计到2050年，全球有46％的城市人口缺水。对于水资源稀少的地区来说，水早已不仅仅是生活资源那么简单，而是作为战略资源被争夺。由于水资源的稀有性，水战争爆发的可能性越来越高，甚至在中东地区，围绕水的战争已经进行了上千年。

随着淡水资源的日益紧张，将地球上丰富的海水和苦咸水淡化，以补充缺乏的淡水资源就成了必选项。包括我国在内，也在大力推进海水淡化项目的落地。

目前，全世界有一百二十多个国家和地区采用海水或苦咸水淡化技术取得淡水。其中最普及的要属中东地区如沙特、阿联酋、科威特等地，有的国家海水淡化水占到了淡水用量的80%以上，并且利比亚已经开始考虑用核能淡化海水。

海水淡化厂

而沙特阿拉伯的海水淡化厂占全球海水淡化总量的24%。阿拉伯联合酋长国的杰贝勒阿里海水淡化厂第二期是全球最大的海水淡化厂，每年可产生3亿立方米淡水。国内目前的海水淡化项目也有超过100个，淡水产量超过了100万吨/日。

虽然看起来海水淡化技术已经解决了很多问题，而且全球海水淡化总量的其中80％用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题，即世界上1／50的人口靠海水淡化提供饮用水。

但实际上，因为海水淡化的成本相对于地表水的净化成本来说还是要高很多，就国内而言，淡化成本约为每吨6～7元，远高于城市居民用水价格，所以在国内目前发展比较缓慢；而对中东石油富集而淡水严重匮乏的国家来说，海水淡化却是唯一的救命稻草。

海水淡化厂

海水淡化技术目前的主流的技术包括热法（蒸馏）和膜法（反渗透）。

蒸馏法：蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该方法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程。

反渗透法：就是利用渗透的方法来从海水中提取出纯净的饮用水。通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。

1748年，莱诺对渗透现象进行了研究，并首次作了实验记录，发现用膀胱把水和酒精隔开后，水可以通过膀胱进入酒精，但酒精不能进入水。这类某种溶剂通过半透膜从低浓度到高浓度转移的现象就叫渗透。而半透膜是一种对透过物质有选择性的薄膜，如上文的膀胱。

半透膜

该方法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。

3D半透膜

目前，美国科学家已经找到一种方法使渗透膜的效率提高30%~40%。研究表明，膜密度的均匀性比它的薄厚更重要。科学家们使用了一种多模式电子显微镜技术，将化学成分分析与纳米层3D制图相结合，以模拟如何有效净化水。实验表明，均匀分配膜的密度，可以以更少的成本净化更多的水。所能提升的30%～40%的效率将大幅度降低海水净化成本，缓解淡水资源短缺的压力。

最后

由于地球的水循环，我们不必担心淡水资源消失。但随着人口的增加，对淡水的需求愈发旺盛，再加上环境的恶化，地球净水能力下降，人类对水的缺乏看似不可避免，并且人类也并未停止对水的污染。

据《科学》杂志评估，仅2016年全球产生的塑料垃圾中就有1900万至2300万吨（11%）进入了水生生态系统。全球人均每周摄入约2000颗微塑料颗粒，总重量为5克，相当于每周吃下一张信用卡。其中，最大的摄取来源是饮用水，甚至婴儿的胎盘都发现了微塑料。

面对疲惫不堪的地球，要想真正解决水资源缺乏的问题，与其提升净水能力，减少对水的污染才是关键。