“筛”出海洋中的淡水

“筛”出海洋中的淡水

水是人类赖以生存的基本物质。人可以7～10天不进食，但不能滴水不进。要知道，人体总重量的50%～60%是水，儿童体内的水分更是高达80%。可以说，水是孕育一切生命的基础。然而，人口的激增和工业的发展，直接导致了世界众多国家和地区闹水荒。据世界卫生组织的调查，早在20世纪70年代中期，世界上就已有70%的人得不到安全、卫生的水了。我国是世界上极度缺水的国家之一。可以预计，按照目前的淡水消耗速度和水源污染状况，未来“水贵如油”的说法也许将毫不过分。

地球表面的71%被水覆盖着，总水量约14亿立方千米。但是被水覆盖的地球表面中97．3%是浩瀚的海洋，而淡水资源只占地球水资源总量的3%，在这3%的淡水中，可供直接饮用的却只有0．5%。一个非常矛盾的问题摆在了人类的面前：一方面，地球上的水并不少，但绝大多数是苦涩的海水；另一方面，人类生存所必需的淡水却越来越少。怎么办？向海洋要淡水，这才是从根本上解决人类水危机的唯一出路。

其实，海水淡化早就是人们重视的一项技术，如今已有多种海水淡化的方法，如多级闪蒸法、电渗析法、溶剂萃取法、冷冻法、反渗透法等。其中，反渗透法是耗能最少的一种方法，而且用它可直接从海水中得到清洁的淡水，成为海水淡化最有前途的技术。该技术中最核心的部件就是分离膜高分子材料。这种膜制料是应用纤维素衍生物、聚氯乙烯、聚乙烯醇等高分子材料制备而成的。这种膜材料的表面和内部布满了无数的、孔径大小在几纳米到几十纳米大小的微孔。这种膜材料就像筛子一样，它能够让水分子通过，而把海水中的泥沙、盐分、细菌及其他杂质“筛”掉。非常合适的孔径尺寸分布，让盐分等杂质休想蒙混过“关”。

分离膜高分子材料和膜分离现象在大自然、特别是在生物体内广泛存在，如动物的膀胱和鱼鳔。但人类对它的认识、利用、模拟，直至人工制备却只有不到50年的历史。1960年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的索里拉金和劳勃制得了世界上第一张透水量大、除盐率高的醋酸纤维素分离膜材料。1969年，美国杜邦公司制成了以尼龙66为主的中空纤维分离膜材料。20世纪80年代，人们发明了一种复合膜。这种复合膜由三层组成。上面一层是超薄分离膜材料，中间一层是多孔支撑层，最底下为织物增强层。它“筛”水量极大，除盐率更是高达99%，是一种非常理想的分离膜高分子材料，被广泛应用于海水淡化装置中。

分离膜高分子材料除了在海水淡化中得到应用，还广泛用于分离、浓缩和纯化生物制品，节水，血液处理，废水处理，超纯水制备，中草药的浓缩提纯，原材料的回收与再利用，污水及废气处理，化工产品生产，乳品加工，气体和细菌的分离等领域。目前，这类材料及装置的市场年总销售量已超过100亿美元，形成了一个相当规模的工业技术体系。

今天，应用分离膜高分子材料制备的海水淡化装置已在为人类服务了。国外已有多套日产水量为10万吨级以上的海水淡化装置。据不完全统计，世界上已有海水淡化工厂1000多家，其中最大的是建在位于地中海中部的马耳他。它为这个岛国的3．5万居民以及来观光的旅游者源源不断地提供着清洁的淡水。关于分离膜高分子材料的研究仍在进行之中，随着人们对这一材料的认识的进一步深入，其“筛选”功能必将得到改进和加强，对人类社会的贡献也将越来越大。总有一天，人类再也不必为缺水而发愁！因为有了这种“筛子”，海洋就可以源源不断地为人类提供淡水了。