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蓬勃發展的海水淡化技術

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隨着全球各地超過 2萬2000 家海水處理廠的落成運營,海水淡化已經成為一個不斷發展的行業,尤其是在阿拉伯半島國家。在所有使用的淡化技術中,反滲透技術是目前最為普遍的。

據聯合國稱,全球仍有 20 億人無法獲得自來水。
據聯合國稱,全球仍有 20 億人無法獲得自來水。 AP - Odelyn Joseph
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從20世紀30年代起,為了提供人類生活必須的用水,海水淡化開始工業化。自此,淡化海水的供給和需求出現了爆炸式增長,技術有了長足發展,但研究工作仍在不斷開展。

根據國際海水淡化和再利用協會的數據,2022年,全球近22800套淡化設備每天能供生活用水約1.1億立方米。 根據法國國際關係研究所2022年9月公布的海水淡化地緣政治報告,每年海水淡化的增長率為6%至12%。報告還指出,淡化海水占科威特居民使用的自來水中的90%,占阿曼的86%,沙特阿拉伯則位居第三佔70%。

據國際海水淡化與再利用協會數據庫的數據,2020年以來,在研究方面,每年發表有關海水淡化的文章超過四千篇。 值得注意的是,在這一領域投稿數量最活躍的六家學術機構中,沙特阿拉伯佔了三個,它們是法赫德國王石油和礦產大學(第3位)、阿卜杜拉國王科技大學(第4位)和沙特國王大學(第6位)。 中國則是最大的投稿國,排在美國之前。

這些研究大大提高了工作效率。作為海水淡化技術的前驅——蒸餾法,現已被包括多級閃蒸、多效蒸發和反滲透在內的海水淡化膜方法所取代,尤其是“反滲透”技術佔據了70%的市場份額,而前者只佔25%。

選擇性和滲透性的提高

20世紀70年代,反滲透法設備每生產1立方米的淡水需要消耗超過15千瓦時(kWh),也就是每小時要耗電15度。 如今耗電量在2至3千瓦時,理論上最低為1千瓦時(kWh),最大型設備的生產成本為每立方米0.50美元,合0.47歐元。 執世界海水淡化行業牛耳的法國威立雅集團,擁有2300多套淡化處理設備,據公司發言人稱,儘管公司業務取得了這些進展,但這家跨國集團研發目標的首要任務是“減少消耗,並幫助客戶實現節水目標……”。最重要的是,集團打算加快研發廢水再利用技術的步伐。因為廢水的再利用率還很低。

在實施蒸餾法的多重效應或分級膨脹技術過程中,能量被用來使水汽化,當水冷凝時,就變成了含鹽量較低的液體。 另一方,反滲透技術則可以抵消海水從礦物質濃度較低的地區流向礦物質濃度較高的地區的自然現象。施加壓力迫使海水通過截留鹽分的薄膜。 薄膜過去是由醋酸纖維素製成的,後來被更具“選擇性”的聚酰胺取代,也就是說,聚酰胺具有更強的“選擇性”,通過薄薄一層的活性膜來阻擋鹽分,同時由於薄膜上有很多細小的孔隙,因此對水的滲透性也更強。這些膜纏繞在長圓型的柱體上,最大限度地增加和海水的交換表面。

技術進步還沒有結束,因為薄膜的選擇性和滲透性方面仍有改進的餘地,但最重要的是要解決一個長期存在的問題:那就是這些薄膜會因水中的各種雜質、沉積物——有機的或鹽分而變髒,從而失去淡化效率。為此必須對它們進行定期清潔,可這就需要化學產品進行處理,但這些化學產品往往是最終進入廢水的污染物,因此也必須進行再處理。化學家們目前正在努力開發不會產生污垢,且能阻止沉澱物附着的薄膜。

但是,這並不能阻止海水淡化工廠將工業廢水排入大海,這種廢水是一種含鹽量特別高的鹽水,其中還含有在對海水進行處理過程中使用的各種化學產品的殘留物質,這也給環境造成了額外的問題。

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