海水淡化值得期待：新技術可以突破科學瓶頸！

時間：2014-11-06 10:29:00 作者：蘇光路 　來源：光明網

 

【新技術】

16世紀末，大力發展航海業的英國開啟了海水淡化的序幕。然而直到今天，高昂的費用仍然是海水淡化技術的最大瓶頸。人們期待著，新技術可以突破科學瓶頸。

費用高昂的蒸餾法和膜過濾法

中東一些國家目前多使用閃急蒸餾法。顧名思義，就是以高溫將海水汽化再凝結提純。這種方法需要耗費大量的能源，淡化后的海水價格是普通礦泉水的三至四倍——在沙特阿拉伯，一升91號汽油的價格約合0.12美元，而一升瓶裝飲用水的價格高達0.40美元。

反滲透法是目前絕大多數國家進行海水淡化的主要做法，它的高產低耗一度使人們對此事業充滿希望。它的能耗僅為電滲析法的1/2，蒸餾法的1/40。因此，從40年前，美日等發達國家先后把發展重心轉向反滲透法。

反滲透法也叫膜過濾，是一個物理過程，核心技術是脫鹽膜。用高功率的水泵讓海水沖向脫鹽膜，脫鹽膜能截留大于0.0001微米的物質，同時允許水分子通過，在海水被淡化的同時，細菌還有水中的微量元素也基本被濾掉。

但這種方法要求水進入反滲透膜之前，必須經過活性炭和濾芯的過濾，來除掉水中的余氯和大顆粒物質，以避免對反滲透膜造成損害——因為這種反滲透膜的售價極高。于是，嚴峻的成本核算數字又給人們潑了一盆冷水，頻繁地更換脫鹽膜和高昂的設備維修費用，使淡水成本居高不下，不可能進行商業化推廣。

新技術：人工制造水合物

最近美國化學工程師薩拉·霍爾曼發明了人工制造水合物獲取淡水的方法，它所需的能源尚不足傳統工藝的1/10。

水合物一直被認為是替代石油的理想物質，轉化提取技術一旦成熟，海底儲量可供人類使用500年。但霍爾曼卻在實驗中發現了獲取淡水的方法。具體操作很簡單，將乙烷氣體用高壓水泵注入海水容器中，幾分鐘之內，細小的晶粒就漂浮到水面，它們表面看像氣泡，但和冰晶一樣堅硬。冰霜一樣的東西逐漸積累，很快就結成了塊狀的人造水合物。而水合物一旦形成，鹽分就從晶體結構中被排擠出去，將這樣的水合物溶解后，便可得到純凈水和氣體。

霍爾曼的宏偉理想是，在海底修建一條300米的管道，在晶化物理學、引力以及壓力梯度的共同作用下，每天生產15億升淡水——這或許將徹底改變地球的用水狀況。他的初步設想是，在環境深度適宜的海域，安置一根350米至450米的巨大管道，將高壓氣體泵放入其中，促使水合物形成。管道內有類似雞尾酒的4層不同成分：最底層是海水和水合物；第二層是處于上升和溶解狀態的水合物；第三層是純凈的淡水；最頂層是氣體。淡水被抽出來，裝瓶上市，而氣體則被循環使用。

期待最后的突破

如何祛除水合物當中的泥團，擋住了霍爾曼抵達成功巔峰的腳步。

以色列海水淡化權威拉斐爾·賽米亞特一直也在攻克這一難題，但沒有成功。在海水脫鹽過程中，氣體泡沫周圍形成一層水合物，水合物一旦形成就會有許多海水附著在水合物晶塊上，形成泥糊糊的一團。從泥團中分離出淡水幾乎不可能，不解決這個問題，就不可能剔除水中的鹽分，也就無法獲得高質量的淡水。

霍爾曼表示，他已在實驗室里解決了這一難題，秘密就在那根長長的管道里。他說，這要歸功于豎井管道中存在的自然梯度，鹽分可能會混入水合物，并隨之上浮，但由于鹽分自身的比重，它不會進入到其之上的淡水層。此外，水合物體積越大，其所含的鹽分就越小，直至為零�；魻柭�和他的團隊已經掌握了制造大塊水合物的訣竅，但他暫時不想透露過多的細節。

在眾多的質疑聲中，霍爾曼坦率地表示，停留在距離成功一步之遙的時間越久，就說明距離成功越近�！拔覀兊膱讨鴽Q心是不容懷疑的，請務必相信，不到最后一刻我們不會低頭認輸�！�