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      未來水將和石油一樣稀缺并非危言聳聽
      時間:2015-12-08    |    點擊量:14    |    
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             物以稀為貴是人類社會萬古不變的法則。當一樣生活必需的資源陷入稀缺的境地時,人類就會面對生存的挑戰。從來不曾真正平息的石油危機最根本的原因就是石油資源的稀缺和不可再生性與人類生存需求之間的矛盾。可是,相比石油來說,水更是人們賴以生存的剛性需求。試想,如果水和石油一樣稀缺,那世界會變成什么樣。可是這就是我們未來即將面臨的問題……


             石油并非人類生存的首要必需資源,我們已經感覺到了石油漲價給我們生活帶來的影響。倘若有一天生命的三大支持:陽光、水和空氣也變得難以正常獲取,人類將面臨比石油危機更危機的危機。

      1、這不是危言聳聽,三大支持中的“水”已經向我們敲響了警鐘。

             地球是個大水庫,然而談水資源只占到了2.5%,而這2.5%中,又有將近87%因為冰雪積凍而難以利用。中國的情況尤為嚴重。
        由于人口基數的龐大,中國已經是全球公認的13個水資源最貧乏國家之一,僅為世界的1/4。據權威部門估計,中國有2.3億人口處于日常飲用水嚴重缺乏狀態。更讓人痛心的是,我國國民的水資源保護意識淡薄,對水健康的認識還處在比較蒙昧的狀態。
        因此在我國,水和石油一樣稀缺并非危言聳聽,而是警世良言。

      2、人為什么不能直接喝海水?海水怎么淡化?

             雖然地球表面70%覆蓋的都是水,但是地表水的重量只占地球重量的不到0.067%。甚至在看起來水很多的地殼,也是以陸地的重量為主,陸地的重量是地球上整個海洋重量的40倍。
             水中含有大量鹽類和多種元素,其中許多元素是人體所需要的。但海水中各種物質濃度太高,遠遠超過飲用水衛生標準,如果大量飲用,會導致某些元素過量進入人體,影響人體正常的生理功能,嚴重的還會引起中毒。 如果喝了海水,可以采取大量飲用淡水的辦法補救。大量淡水可以稀釋人體攝入過多的礦物質和元素,將其通過汗液排出體外。
        據統計,在海上遇難的人員中,飲海水的人比不飲海水的死亡率高12倍。這是為什麼呢?原來,人體為了要排出100克海水中含有的鹽類,就要排出150克左右的水分。所以,飲用了海水的人不僅補充不到人體需要的水分,反而脫水加快,最后造成死亡。
             人體的組織液、細胞里都含有食鹽也就是氯化鈉的成分。在正常情況下,細胞內的溶液跟細胞外的血漿,必須維持一定濃度。
      海水中的含鹽量通常超過人體液中的三倍以上,人如果喝海水,人體中含鹽量大大增加。為了達到細胞內外濃度相等,細胞里水分將滲出,引起細胞缺水。所以海水不能直接飲用。
             同樣的情況其實也存在于輸液時,如果輸進的生理鹽水過濃,那么,輸液后血漿的濃度就會增大,血細胞里的水分,又會向外滲透,造成細胞脫水。如果輸入的生理鹽水過稀,血漿里的水分就會往濃度大的血細胞里滲透。結果就會引起血細胞膨脹,甚至是破裂,發生溶血現象。
             簡單的說,就是海水的含有大量的元素,且鹽分濃度過高,喝多了會引起身體的不良反應。

      3、海水凈化有多難?代價有多高?

            冷凍法,即冷凍海水使之結冰,在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。
           蒸餾法,即將水蒸發而鹽留下,再將水蒸氣冷凝為液態淡水。這個過程與海水制鹽的過程相似,其相異的地方是人類要攫取的是淡水。蒸餾法海水淡化技術利用熱能將海水轉化為優質淡水,它又分為低溫多效、多級閃蒸和壓汽蒸餾三種技術。蒸餾法海水淡化技術是最早投入工業化應用的淡化技術。蒸餾法具有可利用電廠和其他工廠的低品位熱、對原料海水水質要求低、裝置的生產能力大等優點,是當前海水淡化的主流技術,占海水淡化技術總市場份額的57%以上。
        這兩種方法都有難以克服的弊端,其中蒸餾法會消耗大量的能源并在儀器里產生大量的鍋垢,而所得到的淡水卻并不多;而冷凍法同樣要消耗許多能源,但得到的淡水味道卻不佳,難以使用。
        低溫多效蒸餾海水淡化技術,是指鹽水的最高蒸發溫度TBT不超過70℃的海水淡化技術,其特征是將一系列的水平管降膜蒸發器或垂直管降膜蒸發器串聯起來并被分成若干效組,用一定量的蒸汽輸入通過多次的蒸發和冷凝,從而得到多倍于加熱蒸汽量的蒸餾水的海水淡化技術。
        多級閃蒸海水淡化技術,是利用閃蒸原理進行海水淡化的工藝過程,成熟于本世紀60年代初,是目前主流的淡化技術。所謂的閃蒸是使熱原料水引入到一個壓力較低的空間內,由于環境壓力低于受熱原料水的溫度所對應的飽和蒸汽壓,此時原料水過熱水而急速地部分汽化,產生蒸汽,經冷凝而變成淡水。 利用這一原理便可做成多級閃蒸海水淡化裝置。此種淡化裝置其規模可以較大,成為大型海水淡化工廠,并可以與熱電廠建在一起,利用熱電廠的余熱加熱海水,而水電聯產將可以大幅度降低生產成本,現行大型海水淡化廠大多采用此法。
        壓汽蒸餾海水淡化技術,是海水預熱后,進入蒸發器并在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力后引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝后作為產品水引出,如此實現熱能的循環利用。
        美國國際水能公司日前發明了一種叫做“快速噴霧蒸餾法”(RSD)的海水淡化方法。通常的方法是在一個真空的容器中通過蒸餾海水和過濾的辦法獲得淡水,三加侖的海水僅可獲得一加侖(一加侖合3.785升)的淡水,排出另外兩加侖含鹽量很高的水,造成一定的環境污染。而“快速噴霧蒸餾法”可以獲得兩加侖的淡水,并同時將余下的部分制作成工業用鹽。這種具有創新意義的淡化海水的原理是將海水噴向熱氣流,使顆粒非常微小的海水中的水分迅速變成水蒸氣,而鹽則成為固體。這種方法不用過濾器,既不浪費海水資源,也不需要對獲得的淡水進行化學處理,而且還不需要排出剩余海水,對保護環境非常有利。與傳統的多階段海水淡化等方法相比,“快速噴霧蒸餾法”另一個重要特點就是它所需的成本很低,淡化一立方米的海水只需要0.35美元,而多階段海水淡化法淡化一立方米的海水則需要1.56美元。不僅如此,用“快速噴霧蒸餾法”獲得的淡水可以直接飲用。
        電滲析法:滲析是屬于一種自然發生的物理現象。如將兩種不同含鹽量的水,用一張滲透膜隔開,就會發生含鹽量大的水的電介質離子穿過膜向含鹽量小的水中擴散,這個現象就是滲析。這種滲析是由于含鹽量濃度不同而引起的,稱為濃差滲析。滲析過程與濃度差的大小有關,濃差越大,滲析的過程越快,否則就越慢。因為是以濃差作為推動力的。因此,擴散速度比較慢。如果在膜的兩邊施加一直流電場,就可以加快擴散速度。電解質離子在電場的作用下,會迅速地通過膜,進行遷移過程,這樣,就形成了去除水中離子的淡水室和離子濃縮的濃水室,將濃水排放,淡水即為除鹽水。這就是電滲析法除鹽原理。
        反滲透海水淡化法是二十世紀六十年代后期發展起來的一項新技術。滲透是一種物理現象,當兩種含有不同濃度鹽類的水,如用一張只讓淡水通過而不讓鹽分通過的“半透膜”隔開,就會發現含鹽量少的一邊的水分會透過膜滲到含鹽量高的水中,而所含的鹽分并不滲透,這樣,直到兩邊含鹽濃度相等為止。然而,要完成這一過程需要很長時間,這一過程也稱為自然滲透。但如果在含鹽量高的水側,試加一定壓力,其結果可以使上述滲透停止,這時的壓力稱為滲透壓力。如果壓力再加大,可以使水向相反方向滲透,而鹽分剩下。因此,反滲透淡化法,就是在有鹽分的水中(如原水),施以比自然滲透壓力更大的壓力,使滲透向相反方向進行,把原水中的水分子壓到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達到除去水中鹽分的目的,這就是反滲透淡化法的原理。反滲透主體設備主要由高壓泵、反滲透膜、能量回收三部分組成。在足夠高壓力的情況下,除水分子外,水中其他礦物質、有機及各種離子幾乎都被拒之于膜外,并被高壓水流沖出。滲透到另一面的水即是安全、衛生、純凈的水。反滲透法最大的優點是節約能源,生產同等質量的淡水它的能源消耗僅為蒸餾法的1/40。因此從1974年以來,世界上的發達國家不約而同地將海水淡化的研究方向轉向反滲透法。
        總的來說,海水淡化成本高,難以大規模進行生產。海灣國家那么富,還是到南極海中拖冰山回去作淡水用,可見海水淡化成本之高。

      4、為什么用于淡化海水的反滲透RO凈化機是對淡水資源的一種破壞?

              反滲透技術是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下,依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。由于反滲透膜的膜孔徑非常小(僅為10A左右),因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等(去除率高達97%-98%)。反滲透是目前高純水設備中應用最廣泛的一種脫鹽技術,它的分離對象是溶液中的離子范圍和分子量幾百的有機物;反滲透(RO)、超過濾(UF)、微孔膜過濾(MF)和電滲析(EDI)技術都屬于膜分離技術。
              近30年來,反滲透、電滲析、超過濾和膜過濾已進入工業應用,主要應用于電子、化工、食品、制藥及飲用純水等領域。
              這樣的一種技術如今已經在凈水器領域非常普遍,但是這種反滲透技術卻對環境造成了不可磨滅的影響,甚至讓我們一步步加速走向淡水資源缺乏的局面,為什么呢?
              就像我們之前介紹的,反滲透技術的原理是在高于溶液滲透壓的作用下,依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。那么它就會造成1:3的廢水比,不僅產出的凈化量非常少,更有3倍的水量會變成廢水,不但不適合人類飲用更造成了環境的污染。
              盡管這樣的高科技可以應用在污染嚴重地區,甚至是淡化海水,但并不表示所以的高科技技術都適用于人們的日常生活。
              保護環境并不僅僅是一句口號,而是需要我們去學習更多的環保知識,懂得如何將我們的生存環境保護得更好,讓我們的下一代可以有更多的自然資源去利用。否則,如果真的哪天水資源和石油一樣稀缺,那后果真的會很嚴重……


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