目前世界上关于海水淡化方法的分类很多，常用的海水淡化技术主要分为蒸馏法（热法）和反渗透（膜法）两大类，具体海水淡化技术超过20余种，包括多级闪蒸、低温多效、反渗透、电渗析、压汽蒸馏、露点蒸发、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等。

经过半个世纪的发展，形成了以多级闪蒸、多效蒸馏和反渗透为主流的工业技术。多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、单机产水量大等优点，但能耗偏高；低温多效蒸馏法具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点；反渗透法具有投资低、能耗低等优点，但海水预处理要求高。

(1)多级闪蒸(MSF)

多级闪蒸(Multi-stag Flash,缩写为MSF)海水淡化技术占有主导地位。其生产能力为全世界海水淡化总产量的56%。世界上规模在4000t/d以上的海水淡化装置中，MSF装置占70%以上。目前,单机容量最大的MSF装置是意大利SIR/EU-TECO公司生产的、出产为3600td/，安装在意大利本土。

所谓闪蒸是将原料水引入到一个压力较低的空间内，原料水因降压过热而急速地部分汽化，产生蒸汽，蒸汽经冷凝而变成淡水。

多级闪蒸海水淡化技术，是利用闪蒸原理将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发冷凝而得到淡水，是本世纪60年代初在多效蒸馏的基础上发展而来的，是目前主流的海水淡化技术之一，主要在海湾国家应用。相比多效蒸馏法，多级闪蒸减少了水垢的形成。

多级闪蒸法技术成熟，运行安全、结构简单、结垢减轻、负荷范围宽、投资成本较低。多级闪蒸法得到的淡水价格相对反渗透法低，单台产水量最大，特别适合于电厂大型海水淡化项目，但是需要较大的传热面积，海水循环和流体输送电耗大，运行成本较高。

多级闪蒸工艺过程如下图所示：

  图1 多级闪蒸过程示意图（Sketch of MSF process）

(2)低温多效蒸馏(MED)

低温多效蒸馏海水淡化技术，是指盐水的最高蒸发温度不超过70℃的海水淡化技术，其特征是将一系列的蒸发器串联起来分成若干小组，后面一效的蒸发温度、压力均低于前面一效，将一定量的蒸汽输入，通过多次阶梯状的蒸发和冷凝，从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水的海水淡化技术。在多级闪蒸诞生以前低温多效蒸馏一直是海水淡化市场的主流。

低温多效蒸馏法解决了结垢和腐蚀等问题，产品水纯度很高，含盐量小于20ppm，近年发展迅速，装置规模日益扩大，成本日益降低，所占的市场份额不断扩大。

与多级闪蒸相比，低温多效蒸馏法具有：传热系数高、热效率高、水质要求低、操作弹性大等优点；相对于反渗透法，需要消耗一定量的蒸汽，设备的结构较复杂。主要发展趋势为提高单机造水能力，降低造价，提高操作温度，提高传热效率等。

低温多效蒸馏法具有产水水质好和可利用工厂余热或低品位热源的优点，主要应用于需提供锅炉补给水和工艺纯水，且有低品位蒸汽或余热(余热温度50℃以上即可)的电力、石化、钢铁等企业。

低温多效蒸馏工艺过程如下图所示：

  图2 多效蒸馏过程示意图（Sketch of MED process

(3)反渗透法（RO）

反渗透法(RO)是一种膜分离技术，因具有许多优点而应用广泛，近几年来发展很快，其发展速度已高于蒸馏技术。它能耗低，设备流程简单，操作方便，花费劳力少，设备占地面积小，建设安装速度快，设备无严重腐蚀，应用前景相当乐观。但由于离子膜的寿命和膜装置规模的限制，使得膜处理方法仍处在不利地位。

反渗透法是20世纪60年代后期发展起来的一项膜法海水淡化技术，其最大的优点是节能，其能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。80年代初，多级闪蒸在海水淡化技术中居首位。80年代后期，反渗透海水淡化技术开始占据主导地位，90年代以来，出现了反渗透和多级闪蒸两种技术交替占据主导地位的现象。

在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程称为渗透，此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。反渗透法，就是在海水（原水）一侧，施以比渗透压更大的压力，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除盐的目的，这就是反渗透法的原理。

反渗透法使用的薄膜叫“半透膜”，只允许溶剂透过、不允许溶质透过。通常又称超过滤法。因其具有适用面广、脱盐率高、占地少、投资小、建造周期短、操作简单、能耗较低和启动运行快等特点，是海水淡化技术中发展最快的。除海湾国家外，美、亚、欧洲，大中生产规模的装置都以反渗透法为首选。反渗透法淡化后的水质甚至优于自来水，可供工业、商业、居民及船舶、舰艇使用。

21世纪以前，反渗透法海水淡化三大核心技术：反渗透膜、高压泵、能量回收装置等，基本被发达国家所垄断，而一套海水淡化工程，仅反渗透膜装置就要占到工程总投资的40%左右。

反渗透海水淡化技术发展很快，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力，降低工程造价和运行成本等。

  图3 反渗透过程示意图（Sketch of reverse osmosis process）

上述三种海水淡化技术都有其适用范围及技术优势，具体选择哪种海水淡化方法，主要根据当地环境特征和运行目标，因地制宜，评估是否适合当 地经济发展。

表1显示了三种主流海水淡化方法的技术特征。

     表1 三种主流海水淡化方法的对比

通过对比可知，低温多效蒸馏具有海水预处理要求低、淡化水品质高、投资成本和运营成本低、节能效果明显等优点；反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点，但海水预处理要求高; 多级闪蒸单台装机容量大，原水预处理要求低，但是设备成本高，能耗较大，运行成本高，在热源成本高的地区，其经济性不被看好。因而，总体来看，低温多效蒸馏法和反渗透膜法是目前全球海水淡化技术优先选择的方法。

近年来，出现了一些值得关注的海水淡化新技术。其中，膜蒸馏(Membrane Distillation，MD) 技术和正渗透( Forward Osmosis，FO) 技术被认为是最有应用潜力的海水淡化技术，受到广泛的关注。

（4）膜蒸馏技术

膜蒸馏海水淡化是利用余热海水淡化新技术，运行压力与操作温度较低，具有理论分离效率高、不易堵塞等优点。真空膜蒸馏，亦称减压膜蒸馏，是膜蒸馏技术的一个重要分支，通过真空系统提供增强驱动力，具有较高的跨膜通量。真空膜蒸馏海水淡化装置比低温多效蒸馏海水淡化简单，且可利用舰船动力系统冷却海水余热，有望用于新型舰船海水淡化装置的研制。

该技术的基本特点为：具有一定温度的热料液被输送至疏水微孔膜表面，与膜的一侧直接接触; 膜的另一侧直接或间接地与冷媒接触。由于膜的疏水性，热侧的料液不能透过膜孔，但料液中的易挥发组分可以在膜表面蒸发，并在膜两侧挥发组分蒸汽分压差的驱动下透过膜的微孔，传递至冷侧，而非挥发组分则被疏水膜阻挡在热侧，从实现了混合物的分离或提纯功能。该过程的传质驱动力是膜两侧的温差所引起的挥发组分的蒸汽分压力差。如下图所示。由于该过程与常规蒸馏中的蒸发、传质和冷凝过程十分相似，因此被称为膜蒸馏过程。

   图4 膜蒸馏技术原理图 （Schematic diagram of membrane distillation）

膜蒸馏技术应用于海水淡化的优势在于： ( 1)操作条件温和。膜蒸馏过程通常是在低温(80℃以下)和常压下运行，对设备要求低、操作简单，在技术力量较薄弱的地区也有实现的可能性。 (2)截留率高，理论上可以达到100%。在海水淡化过程中，只有水蒸汽可以透过膜孔，各种盐类离子、大分子、胶体、细菌、病毒等非挥发性物质均被截留。因此，该技术可望成为大规模、低成本制备淡水的有效手段。(3)适用浓度范围广。不但可以直接用来进行常规海水淡化，也可以有效地处理高浓度海水，甚至可以将海水浓缩到过饱和状态，出现盐类结晶的现象。(4)抗污染性能好。由于膜蒸馏过程所用的膜是疏水膜，表面张力大，相对于亲水膜污染物不容易在膜表面沉积，同一些压力驱动膜过程( 例如: 微滤、超滤、纳滤和反渗透) 相比，膜孔不容易堵塞。(5) 可以有效地利用低品位的热源。在膜蒸馏海水淡化过程无需把海水加热到沸腾，只需维持适当的温差，便可以稳定运行。因此，过程的操作温度比传统的蒸馏技术低，并且可以利用太阳能、地热能、温泉、工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源。

目前，膜蒸馏技术已有小规模工业应用的报道。研究者的关注点主要集中在这样几个方向：(1)高性能、廉价疏水微孔膜的批量生产； (2)膜组件的优化与定型； (3)膜蒸馏过程能量的优化利用；(4)过程放大及中试试验研究； (5)同其它过程(例如：反渗透、渗透汽化、正渗透等)的系统集成等。

如果解决了上述问题，节能又环保的真空膜蒸馏海水淡化将得到普遍应用。

（5）正渗透技术

相对膜蒸馏技术而言，正渗透是一种更加新颖的膜技术。正渗透是指水从较高水化学势(或较低渗透压)一侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)一侧区域的过程。不同于上述反渗透过程，正渗透过程的驱动力是半透膜两侧的渗透压差，无需外加压力。如下图所示，若在半透膜的两侧分别放置两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有相对较低渗透压的原海水，另一种为具有较高渗透压的驱动液(Draw solution) ，正渗透以膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，使得淡水能自发地从原海水一侧透过选择透过性膜到达驱动液一侧。

  图5 正渗透示意图（Sketch of FO processes）

由于无需外加压力。正渗透技术的节能优势十分明显。但该过程中淡水从原料液转移到驱动液中之后，还需要对驱动液进行脱盐处理，才能达到海水淡化的目的。因而，正渗透技术需结合其它的脱盐技术才能达到海水淡化的目的。目前该技术的研究正处于概念研究阶段，尚未有工业应用的报道，但是，该技术开发的前景广阔。研究者的关注点主要集中在以下几个方面：(1)正渗透膜的制备及性能评价；(2)驱动液的选择与评价； (3)正渗透过程的优化与强化(浓度极化的抑制与膜污染的控制等)等。

未来展望

造水成本相对较高是制约目前海水淡化技术进一步发展的主要原因之一，因而对现有工艺技术的优化及提升、相关技术的耦合、海水的综合利用、新能源的利用和新技术的开发是解决这一问题的主要途径。

在众多新型海水淡化技术中，膜蒸馏技术和正渗透技术被认为是最有潜力的海水淡化技术。由于膜蒸馏技术在海水淡化过程中具有操作条件温和、脱盐率高、适用浓度范围广泛、抗污染性能好和可以有效地利用低品位的热源等诸多优势，受到了研究者的广泛的关注。目前，该技术已有小规模应用的报道。正渗透海水淡化的突出优势是节能，但是根据正渗透的特点，需要与其它脱盐技术耦合才能达到淡化海水的目的。虽然该技术的研究正处于概念研究阶段，尚未有工业应用的报道，但长期来看该技术的应用前景广阔。

总之，海水淡化技术的发展方兴未艾，对现有技术的改造与提升和新能源、新技术的开发成为海水淡化技术发展的重要方向。