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向海洋要淡水(第1页)

向海洋要淡水

生命离不开水,人体含有的水约占体重的2/3。一个人的生命,每天起码需用2升水来维持。工农业生产离不开水,庄稼成长要靠水来浇灌。生产1千克猪肉,要用4500~8500升水,造一辆汽车要用5000升水,全世界一昼夜耗水量是70亿吨。

人类生活和工农业生产需要的水是淡水,可是,占地球表面71%的水中,97。2%是海洋中的水,实际上能利用的淡水,只占世界水总量的0。63%。随着世界人口的增加和生活水平的提高,随着工农业生产的发展,世界淡水用量正以每年4%的速度急剧地增加。据统计,近20年来,世界不少地区供水不足,目前估计有12亿人口缺水。这样发展下去,到2000年,世界供水量将不及需要量的一半,人类社会将出现水危机。怎么办?唯一的办法是向海洋要水。

海水平均含有3。5%的盐份,人喝了海水,会渴上加渴,引起机体脱水。用海水浇灌农作物,农作物会“腌死”。有些靠海的浅滩地常由于海水的浸渍而变成盐碱地,几乎寸草不长。在工业上也不能用海水,因为海水含有大量的矿物盐类,不合纯度要求,如果用来烧锅炉,会生成厚厚的锅垢,损坏锅炉。这该怎么办呢?办法是使海水淡化,把海水中的盐份与水分开。

海水淡化最简单的方法,一个是蒸馏法,将水蒸发而盐留下,再将水蒸气冷凝为液态淡水。这个过程与海水逐渐变咸的过程是类似的,只不过人类要攫取的是淡水。另一个海水淡化的方法是冷冻法,冷冻海水,使之结冰,在液态淡水变成固态的冰的同时,盐被分离了出去。两种方法都有难以克服的弊病。蒸馏法会消耗大量的能源,并在仪器里产生大量的锅垢,相反得到的淡水却并不多。这是一种很不划算的方式。冷冻法同样要消耗许多能源,得到的淡水却味道不佳,难以使用。

1953年,一种新的海水淡化方式问世了,这就是反渗透法。这种方法是利用半透膜来达到将淡水与盐分离的目的。在通常情况下,半透膜允许溶液中的溶剂通过,而不允许溶质透过。由于海水含盐高,如果用半透膜将海水与淡水隔开,淡水会通过半透膜扩散到海水的一侧,从而使海水一侧的液面升高,直到一定的高度产生压力,使淡水不再扩散过来。这个过程是渗透。如果反其道而行之,要得到淡水,只要对半透膜中的海水施加压力,就会使海水中的淡水渗透到半透膜外,而盐却被膜阻挡在海水中。这就是反渗透法。反渗透法最大的优点就是节能,生产同等质量的淡水,它的能源消耗仅为蒸馏法的140。因此,从1974年以来,世界上的发达国家不约而同地将海水淡化的研究方向转向了反渗透法。

在新兴的反渗透法研究方兴未艾的时候,古老的蒸馏法也改弦易辙,重新焕发了青春。常识告诉我们,水在常温常压下要加热到100℃才沸腾,产生大量的水蒸气。传统的蒸馏法只考虑了通过升高温度来获得水蒸气的方式,耗能甚巨。而新的方法是将气压降下来,把经过适当加温的海水,送入人造的真空蒸馏室中,海水中的淡水会在瞬间急速蒸发,全部变成水蒸气。许多这样的真空蒸馏室连接起来,就组成了大型的海水淡化工厂。如果海水淡化工厂与热电厂建在一起,利用热电厂的余热给海水加温,成本就更低了。

现在世界上的大型海水淡化工厂,大多采用新的蒸馏法。在西亚盛产石油的国度,往往土地“富得流油”,却打不出一口淡水井。沙特阿拉伯位居波斯湾和红海之间的沙特阿拉伯半岛上,为世界上有名的“石油王国”。全国面积214万平方公里,海岸线长达2437公里。但国土境内却无一条河流,是世界上面积最大的“无流国”。由于这里气候炎热、降水稀少,居民们的饮用水现主要靠淡化海水来解决。1983年,沙特阿拉伯修建了日产淡水30万吨的海水淡化厂。现在,沙特阿拉伯全国已建海水淡化厂200多座,日产淡水350万吨,占世界淡化水的13。在另一个西亚国家科威特,现在每天可以生产淡水100万吨。波斯湾沿岸地区,有的国家的淡化海水已经占到了本国淡水使用量的80%~90%。

目前全球海水淡化日产量约3500万立方米左右,其中80%用于饮用水,解决了1亿多人的供水问题。全球有海水淡化厂1。3万多座,海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术,越来越受到世界上许多沿海国家的重视;全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿立方米左右,替代了大量宝贵的淡水资源。

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