海水淡化的最新发展--正渗透渗出膜技术

　　联合国日前一份讲演猜测，到2025年，全球三分之二的人口都将面对饮水危机。人口增长以及降雨模式的变化将使很多国家把海洋作为饮用水的潜伏来源。但因为海水淡化过程中能源需求庞大，目前的技术尚无法解决人们迫在眉睫的题目。而据《新科学家》报道，相对于传统的反渗透渗出技术，研究职员找到了能效相对较高的替换性选择——正渗透渗出技术。
　　
　　现代反渗透渗出海水淡化工厂的能耗效固然比几十年前有所进步，但一座年出产1.5亿立方米淡水的海水淡化厂也会消耗90兆瓦电力，相称于20台海优势力涡轮机的峰值输出。反渗透渗出是一个内在的能源密集型过程，天然过程中水流由淡变咸，而反渗透渗出过程正好相反。假如在海水中注入高浓度的“汲取液”，淡水就可以轻而易举地被提掏出来，这就是一些已经开始泛起的试验性“正渗透渗出”工厂背后的原理。
　　
　　美国水化技术立异公司(HydrationTechnologyInnovations)2004年就推出了一种基于正渗透渗出原理的便携式水过滤器。正渗透渗出膜被封入小型密封塑料包，包中还含有糖和香料充当汲取液来源。但是该过滤器出产清洁饮用水的本钱较高，只能用于紧急情况，因此无法应对世界性水源危机。
　　
　　同样是2004年，美国耶鲁大学由梅纳赫姆·伊利米勒(MenachemElimelech)、杰弗里·麦卡琴(JeffreyMcCutcheon)、罗伯特·麦金尼斯(RobertMcGinnis)组成的研究小组将正渗透渗出理念进一步推进。该小组使用了一种基于碳酸氢铵的汲取液，铵离子和碳酸氢盐离子可以吸引水分子通过薄膜，然后加热溶液至40摄氏度，氨气和二氧化碳便会排出，留下纯净的淡水，而排出的气体可捕捉后重新使用。研究小组称，假如能利用发电厂的余热蒸发气体，该方法的能耗仅是目前海水淡化工厂的20%，但这种技术对工厂的选址要求较高。酸度计
　　
　　正渗透渗出技术面对的另一个挑战是找到合适的薄膜，只让水分通过，排除盐分在外。《海水淡化报导》的编纂汤姆·潘克拉茨(TomPankratz)表示：“这是正渗透渗生工业面对的主要障碍。”正渗透渗出膜不仅需要厚度尽量薄，以便让海水接近吸引溶液，保持高渗透渗出压；同时也需要足够强韧，可抵挡渗透渗生产生的水流。紫外分析仪
　　
　　水化技术立异公司开发了一种纤维素薄膜，但该膜却无法抵挡碳酸氢铵溶液的碱性。为了抵抗反渗透渗出过程的高压，反渗透渗出膜需要“支撑层”来强化其韧性，但假如用于正渗透渗出，这层膜就显得过厚了。
　　
　　耶鲁大学研究小组熟悉到，假如将支撑层出去，就可以获得合适的正渗透渗出膜。通过试验不同的聚合物溶液，该小组找到了一种利用替换支撑层制造薄膜的方法。新薄膜除了又薄又韧外，渗透渗出性也很好。试验中，新正渗透渗出膜的膜通量是传统反渗透渗出膜的9倍，能够过滤97%的盐分。伊利米勒表示，试验采用的是“手工实验室版”新薄膜，假如新膜能以产业规模出产，其机能会更好。
　　
　　南洋理工大学的新加坡膜技术中央副主任王蓉(WangRong)最近研发出一种由微管状纤维构成的薄膜，可以使用碳酸氢铵作为汲取液。王蓉表示，这种薄膜有望使海水淡化工厂的能耗降低至少30%。中央主任托尼·费恩(TonyFane)说，该膜的出产过程非常简朴，大型海水淡化举措措施可按需进行组装。
　　
　　英国现代之水公司(ModernWater)称已经解决了正渗透渗出膜题目，并成功部署了正渗透渗出装置来淡化海水，工厂能耗比传统海水淡化低30%。公司没有使用碳酸氢铵，而是利用了一种专用盐类。该公司称，新技术已经用于一座示范工厂和另一座完整规模的工厂。
　　
　　尽管正渗透渗出技术潜力巨大，但它仍存在很多障碍需要克服。美国科罗拉多矿业大学水净化专家泰西·卡斯(TzahiCath)以为，耶鲁大学研究小组的想法主意很完善，但他不以为蒸发碳酸氢铵气体的废热能够便宜到让该过程具有经济性。伊利诺斯大学海水淡化材料专家马克·香农(MarkShannon)表示，正渗透渗出膜的本钱过高，需求量也很大。
　　
　　而两位专家都以为，正渗透渗出技术在回收废水方面潜力巨大。香农说，因为咸度比海水低，渗透渗出压较高，废水的膜通量更高。正渗透渗出技术同理还可用于处理深层地下水、河口水等苦咸水。深层地下水的储量非常丰硕。香农表示，几乎每个大陆下面都存在大量的苦咸水，正渗透渗出技术有望取得了不起的成就。