当海洋变成我们的水库

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1、当海洋变成我们的水库公元2500年,由于地球两极冰层融化,世界变得汪洋一片,人们只有在水上生活。这是美国科幻电影《未来水世界》开篇描述的世界大背景。镜头随后一转,广袤的海域里一艘船孤独地行使,船上只有一个人。这个人拿了一个塑料桶向里面撒尿,尿完后将水倒入一个水净化装置,然后在下面的水龙头将净化后的水喝了。注意,他没有用海水净化,而是用尿。难道说,在500年后的未来世界,人们仍然不能把苦涩的海水变为甘冽的淡水吗?海水净化是个难题,但并非遥不可及。记者最近造访了位于浦东张江园区的GE全球研究中心,1500多位高智商的科学“狂人”聚集在此。这些科学家相信,有了不断的

2、研究和改进,相信将海洋变成水库的那天,离我们不再遥远。2000年至2009年,全球海水淡化业务的市场规模总额为约300亿欧元,预计2010年至2016年,全球海水淡化市场将约为290亿欧元。梦想宝物淡化海水我们常说,水是宝贵的。这里的水一般指的是有限的淡水资源,它对于人类的生产生活来说,是一刻也不能离开的。既然海水也是水,能不能从海水中除掉盐分,提取淡水呢?表面看海水淡化很简单,只要将咸水中的盐与淡水分开即可。事实上,海水淡化是人类追求了千年的梦想。在中国,古代传说中的“海井”和“定水带”早已作出展望。南宋周密在《癸辛杂志》说:“华亭市有一物,如水桶而无底,非

3、金石竹木所制,无有识者。一日,有海船老商以三百缗买之。或问何物,商曰:‘此至寳也,名为海井。凡航海必须以淡水自随,今但以大器贮海水置此井于水中汲之,皆甘泉矣。’”周密的“海井”,虽然纯属想象,但有十分重大的现实意义,后被近十种古籍中引用。同是中国古代传说中的“定水带”,淡化海水的工作原理也是过滤。清代董含《蓴乡赘笔》中说:“京师穷市有古铁条,垂三尺许,阔二寸有奇,中虚而外绣涩,两面鼓钉隐起,不甚可辨,欲易钱数十文,无顾问者……使曰:‘此名定水带。昔神禹治水,得此带以定九区,此特其一。我国航海,每苦海水咸不可饮,一投水带,立化甘泉,可无病汲,此至宝也。’好事者随

4、至高丽馆试之。命贮苦水数斛,搅之以盐,投以带,沸作鱼眼,少顷,甘冽无比,遂各惊叹。”可见,“定水带”淡化海水的效率也很高。“海井”和“定水带”,都是中国古代的传说,但反映了人们当时抗争艰难生活展望美好事物的乐观心态,并对淡化海水的工作原理作了古朴原始的想象。而在国外,早在公元4世纪希腊水手就发明了蒸馏法淡化海水,7世纪末发明了过滤和分类装置,1650年世界上第一个海水淡化站在北非的突尼斯建成。在400多年前,英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。彼时恰逢大航海时代,船在一望无际的大海上航行数十天、半年甚至耗费更多时间的屡见不鲜。但是由于船体载重的问题,远

5、洋的人起锚时,不能一次随船携带大量的饮用水。水手为此苦不堪言。“富得冒油”和“水比油贵”对此,GE化学技术研究室的熊日华博士告诉记者,以较低的投入,从海水中大规模换取高质量的淡水,还是要从20世纪50年代算起。世界上淡水资源不足,已成为人们日益关切的问题。有人预言,19世纪争煤,20世纪争油,21世纪可能争水。他说:“这是因为当时在中东国家发现了石油。这些富得冒油的土地,却打不出一口淡水井。他们花费一些石油和金钱,大规模淡化海水,供应人们的生活,浇灌树木花草,美化环境。他们觉得这是水比油贵很值得的。”正因为如此,20世纪50年代以后,海水淡化,作为一门现实的应

6、用技术,发展很快。目前国际通用的海水淡化工艺路线有热法和膜法两种。这两种工艺都有可能应用到大型的海水淡化。热法的原理很简单,就是我们在实验室里制备蒸馏水的原理。把海水烧到沸腾,淡水蒸发为蒸汽,盐留在锅底,蒸汽冷凝为蒸馏水,即是淡水。这种古老的海水淡化方法,消耗大量能源,产生大量锅垢,很难大量生产淡水。多级闪蒸和多效蒸发使古老的热法焕发了青春。水在常规气压下,加热到100℃才沸腾成为蒸汽。但是一定温度的海水在压力突然降低的条件下,部分海水会急骤蒸发。利用这个原理,多级闪蒸将经过加热的海水,依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发,将蒸汽冷凝而得到淡水。这种淡化工

7、厂,可以与热电厂建在一起,利用热电厂的余热加热海水。水电联产,可以大大降低生产成本。现行大型海水淡化厂,大多采用此法。如果太阳能蒸发淡化法能够投入实用,其淡化技术又上一个节能的新台阶。而多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发,前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源,并冷凝成为淡水。这是热法中最节能的方法之一。熊日华介绍,膜法中的反渗透法诞生于1953年,最大的优点是节能。1974年以来,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。目前热法在中东各国应用较多,欧美各国则多采用反渗透法。“膜”术让水往高处流反渗透法更加绝妙。“水往低处流

8、”。1748年,一个叫莱诺的法国物理学

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