中國研究人員21日在美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上報告了一種高效、便攜的太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)，能以高達80%的能源轉換效率把海水轉化成高質(zhì)量的飲用水。
創(chuàng )新太陽(yáng)能海水淡化技術(shù) 轉化率高達80%
負責研究的南京大學(xué)現代工程與應用科學(xué)學(xué)院教授朱嘉介紹，他們使用的是一種太陽(yáng)能海水淡化利用光蒸餾原理的技術(shù)，無(wú)需其他能量即可產(chǎn)生淡水，因此為理想的海水淡化方案，但由于能量轉換效率較低，一直無(wú)法大規模應用。
為此，朱嘉課題組提出一種新思路，它有兩大創(chuàng )新之處：一是利用石墨烯制成可折疊而且輕便的薄膜，用來(lái)吸收太陽(yáng)能蒸餾海水，大大增加了便攜性；二是讓石墨烯吸收體與海水分隔開(kāi)，降低熱導損耗。
此外，由于在過(guò)去絕大部分工作中，吸收體與水直接接觸，造成能量通過(guò)水本身的導熱而耗散掉，所以需要光學(xué)聚焦、隔熱等手段維持熱平衡。他們設計了一個(gè)特殊的二維水通道，不讓吸收體與海水直接接觸，所以不需外界輔助，就能實(shí)現高效轉換。
據報道，朱嘉課題組設計的是一個(gè)由泡沫聚苯乙烯制成的圓柱形熱絕緣體，熱絕緣體外層涂以織維素涂層構成特殊水通道，圓柱體頂部覆蓋著(zhù)石墨烯薄膜。工作時(shí)，織維素通過(guò)毛細作用從下部水池吸水，供給上方薄膜加熱成蒸汽，進(jìn)而收集淡水。
朱嘉介紹，之前光到蒸汽的能量轉換效率在同等條件下一般為60%左右，而他們的裝置可達到80%，轉化后水質(zhì)經(jīng)初步檢驗超過(guò)世界衛生組織等國際通用標準。加上薄膜可折疊且輕便，制造成本較低，所以“應用范圍大大提高”。當然，這個(gè)裝置長(cháng)期工作的穩定性還需要時(shí)間以及在不同應用場(chǎng)景下進(jìn)行檢驗。
水資源短缺一直是世界各國都關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，而我國雖然幅員遼闊，卻是世界上水資源最缺乏的國家之一，人均占有量少，水患問(wèn)題也多。
據公開(kāi)資料顯示，我國的年水資源總量為2.8萬(wàn)多億噸，居世界第六位，人均水量不足2400m?，僅為世界人均水量的1/4，世界排名第110位，被聯(lián)合國列為13個(gè)貧水國家之一。同時(shí)，我國水域普遍受到了不同程度的污染，降低了水資源利用的功能。全國600多個(gè)城市中，有400多個(gè)城市供水不足，100多個(gè)城市嚴重缺水，每年缺水量達60多億m?。
朱嘉說(shuō)，他們的這項技術(shù)或許可以為這項世界難題補充一個(gè)不同的方法和思路。面對水資源短缺的例如沙漠、海島之類(lèi)的特殊地點(diǎn)，貧困欠發(fā)達地區或遭受自然災害的地方，綠色、便攜、高效的水處理技術(shù)正是這類(lèi)地區所急需的。
海水淡化技術(shù)尚未達到領(lǐng)先水平
目前，我國的海水淡化技術(shù)仍與其他國家有較大差距，而且主要用于工業(yè)。據興業(yè)證券研究報告顯示，我國國內噸水成本較高，從成本結構來(lái)看，能源成本占到噸水成本的四成到五成。國內海水淡化噸水平均成本達到5~8元，明顯高于海外先進(jìn)項目（以色列）的3~4元。
以色列海水淡化處理工廠(chǎng)
當下，走在海水淡化技術(shù)前列的國家當屬以色列。盡管以色列本身的淡水資源十分缺乏，但是靠著(zhù)世界領(lǐng)先的海水淡化技術(shù)，不僅滿(mǎn)足了本國需要，還能向其他國家出口淡水。其中，位于以色列南部的IDE技術(shù)公司發(fā)明的反滲透法淡化海水技術(shù)最為有名，IDE公司憑借這項技術(shù)甚至被財富雜志評為2016年改變世界的企業(yè)第2名。
解決難題：政策發(fā)力 企業(yè)并購
為了彌補我國國內水資源短缺問(wèn)題，國務(wù)院在2012年就發(fā)布了《關(guān)于加快發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)》，然而實(shí)際情況卻不盡如人意。
據中國水網(wǎng)報道，2012至2015年，全國海水淡化工程規模復合年增長(cháng)率僅為8.3%。發(fā)展意見(jiàn)中的一系列量化目標：包括到2015年，海水淡化能力達到220萬(wàn)-260萬(wàn)噸/日，對海島新增供水量的貢獻率達50%以上，對沿海缺水地區新增工業(yè)供水量貢獻率達15%以上，海水淡化原材料、裝備制造自主創(chuàng )新率達70%以上等等，都沒(méi)有實(shí)現。
今年，海水淡化議題再起，出現多起國內企業(yè)主導并購海水淡化公司案例。
先是巴安水務(wù)宣布將收購瑞士水務(wù)股權，以獲得源自國際巨頭IDE公司的海水淡化核心技術(shù)。而后，天壕環(huán)境全資收購了擁有5個(gè)海水淡化項目，以及十多項脫鹽技術(shù)的賽諾水務(wù)。8月初，巴安水務(wù)宣布將再次出手，以96.7萬(wàn)歐元收購德國上市公司ItN的64%股權，ItN的核心產(chǎn)品陶瓷平板膜可以用于海水淡化反滲透工藝的前端處理。而在8月中旬還傳出，中國交通建設股份有限公司正在參與全球海水淡化巨頭IDE 技術(shù)公司的競價(jià)收購，他們的非約束性報價(jià)高達43億元人民幣。
在國內技術(shù)沒(méi)有進(jìn)一步突破的前提下，并購其他海水淡化技術(shù)較為先進(jìn)企業(yè)也不失為一個(gè)辦法，但是，始終要自己掌握核心技術(shù)才有底氣。朱嘉也表示，目前還需要提高太陽(yáng)能海水淡化的效率，同時(shí)降低成本，才能提高適用范圍。
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