除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過(guò)程。又稱海水脫鹽。其方法有兩類：

（1）從海水中取水。采用蒸餾法、反滲透法、水合物法、溶劑萃取法和冰凍法。

（2）除去海水中的鹽分。采用電滲析法、離子交換法和壓滲法。從理論上講，以海水含鹽濃度為35克/升和水回收率為50％計(jì)算，最小的能耗為1.53千瓦時(shí)/米3，但上述各種淡化方法的實(shí)際能耗，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)此值。

早在15世紀(jì)，航海部門(mén)就曾以簡(jiǎn)易的蒸餾裝置來(lái)解決海船在長(zhǎng)期航行中的淡水供應(yīng)問(wèn)題。第二次世界大戰(zhàn)期間，出于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，用蒸餾法淡化海水的技術(shù)有較大的發(fā)展，已用于供應(yīng)戰(zhàn)艦和島嶼的淡水。從20世紀(jì)50年代以來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和城市人口的增長(zhǎng)，淡水供應(yīng)逐漸緊張，造成有些沿海城市嚴(yán)重缺水。因此海水淡化的技術(shù)，成為開(kāi)發(fā)新水源的重要途徑之一。據(jù)1980年統(tǒng)計(jì)，全世界淡化裝置的每天總造水量為 727.5萬(wàn)立方米，其中75.9％是蒸餾法生產(chǎn)的，其余大部分用膜法（電滲析法和反滲透法）。

蒸餾法

所用的能源不同，流程和設(shè)備也不同，常用的有多效豎管蒸餾，多級(jí)閃急蒸餾，蒸汽壓縮蒸餾和太陽(yáng)能蒸餾等法。

多效豎管蒸餾

常用的改進(jìn)型豎管內(nèi)降膜式蒸發(fā)器（圖1）。把經(jīng)過(guò)除去二氧化碳和脫氧后的海水預(yù)熱之后，從蒸發(fā)器上部引入，分別經(jīng)各豎管下部的液體分布器，使海水成薄膜沿內(nèi)管流下。加熱蒸汽在蒸發(fā)管外壁凝成淡水時(shí)，釋放的潛熱傳入管內(nèi)，使順內(nèi)壁流下的海水沸騰蒸發(fā)。這時(shí)再次產(chǎn)生的蒸汽，稱為二次蒸汽。為了充分利用熱能，將二次蒸汽依次引入串聯(lián)著的各個(gè)蒸發(fā)器，接連冷凝和蒸發(fā)。這種方法稱為多效蒸發(fā)。蒸發(fā)器的個(gè)數(shù)，稱為效數(shù)。最末一個(gè)蒸發(fā)器（末效蒸發(fā)器）和減壓系統(tǒng)相連，保證濃縮海水的沸點(diǎn)逐效降低，使前一效的二次蒸汽能夠?qū)笠恍鸺訜嶙饔?。根?jù)能量守恒定律，在理想條件下每凝結(jié)1千克加熱蒸汽，大約可得到1千克二次蒸汽。若把N個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)，每消耗1千克加熱蒸汽，就可得到N千克二次蒸汽，從而生產(chǎn)N千克淡水，稱N為此淡化裝置的造水比。實(shí)際上，裝置流程的熱損失，使淡水產(chǎn)量有逐效下降的趨勢(shì)。因此，效數(shù)的增加和造水比的提高，都是有限度的。

多級(jí)閃急蒸餾

在一定的壓力下，把經(jīng)過(guò)預(yù)熱的海水加熱至某一溫度，引入第一個(gè)閃蒸室，降壓使海水閃急蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽在熱交換管外冷凝而成淡水，而留下的海水，溫度降到相應(yīng)的飽和溫度。依次將濃縮海水引入以后各閃蒸室逐級(jí)降壓，使其閃急蒸發(fā)，再冷凝而得到淡水。閃蒸室的個(gè)數(shù)，稱為級(jí)數(shù)，最常見(jiàn)的裝置有20～30級(jí)，有些裝置可達(dá)40級(jí)以上（圖2）。

多級(jí)閃急蒸餾不需要高壓蒸汽為熱源，特別適用于與熱電廠相結(jié)合的大型淡化工廠。若將建在海濱的核電站的發(fā)電，與這種海水淡化和海水的其他方面的利用結(jié)合起來(lái)，將是一種很經(jīng)濟(jì)的綜合生產(chǎn)方案。

蒸汽壓縮蒸餾

蒸汽被壓縮后，壓力增高，溫度也隨之上升。根據(jù)這個(gè)原理，可將壓縮機(jī)的機(jī)械功轉(zhuǎn)化為海水蒸發(fā)所需要的熱能。對(duì)于二效蒸汽壓縮蒸餾裝置而言，可用第一效的二次蒸汽加熱第二效的海水；但是第二效的二次蒸汽的壓力和溫度都比較低，必須用壓縮機(jī)提高其壓力和溫度之后，才能用來(lái)加熱第一效的海水。蒸汽壓縮蒸餾的熱功效率比其他蒸發(fā)過(guò)程高得多，而且能直接用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，單位體積產(chǎn)量高，很適用于艦艇、島嶼和野戰(zhàn)的條件（圖3）。

太陽(yáng)能蒸餾

利用太陽(yáng)輻射熱從海水制取淡水。由于單位產(chǎn)量占用的面積大，產(chǎn)量受到限制。但無(wú)需人工能源，操作簡(jiǎn)便，適用于氣溫高和日照時(shí)間長(zhǎng)的地區(qū)（圖4）。

反滲透法

反滲透是滲透的逆過(guò)程。正常的滲透是稀溶液中的溶劑通過(guò)半透膜進(jìn)入濃溶液中的自發(fā)過(guò)程；而反滲透則是濃溶液中的溶劑受壓而通過(guò)半透膜的反自發(fā)過(guò)程（圖5）。海水的滲透壓約為25大氣壓，要使海水反滲透，施于海水的壓力必須高于此滲透壓。實(shí)際上為提高單位膜面積的水通量，通常采用的操作壓力，為海水滲透壓的2～4倍。反滲透脫鹽過(guò)程的機(jī)制非常復(fù)雜，已有的各種不同的解釋，都無(wú)法闡明此過(guò)程的所有現(xiàn)象。

反滲透膜

反滲透淡化器的核心部件。它要求透水率和脫鹽率高，抗壓實(shí)性能好等。研究得比較成熟而應(yīng)用最多的反滲透膜材料，主要有醋酸纖維素和芳香族聚酰胺。為使膜材料適應(yīng)反滲透的脫鹽要求，已制成了超薄復(fù)合膜。它是在一層機(jī)械性能較強(qiáng)的多孔基底上，敷上一層可抑制甚至于阻止進(jìn)料流中的溶質(zhì)透過(guò)、只容許水分子透過(guò)的皮膜而成。這樣的反滲透組件和預(yù)處理系統(tǒng)，不但可用來(lái)從地面水源（苦咸水或海水）制取飲用水，還可除去水中的化學(xué)污染物和放射性污染物。

反滲透裝置

有各種不同型式：

（1）平板式。膜以微孔板支撐，單位體積的產(chǎn)水量低，已不再發(fā)展。

（2）管式。把制好的管膜緊貼在多孔管的內(nèi)壁，適于處理食品工業(yè)中粘度較高的溶液。

（3）卷式。把平板膜和支撐體(網(wǎng))一起卷在多孔管上，放入高壓容器內(nèi)，粘合密封，使透過(guò)膜的產(chǎn)品水，匯集到中心多孔管而不使海水混入。

（4）中空纖維式。所用的纖維細(xì)如發(fā)絲，中間成孔，具有很高的耐壓強(qiáng)度，無(wú)須另加支持體。把數(shù)百萬(wàn)或數(shù)千萬(wàn)根纖維裝入耐壓的圓柱狀容器內(nèi)，使一端的纖維周?chē)芊?。透過(guò)纖維壁進(jìn)入內(nèi)孔的產(chǎn)品水能從周?chē)芊獾睦w維開(kāi)口端流出。

卷式和中空纖維式的裝置，單位體積的膜面積大，產(chǎn)水量高，是最有發(fā)展前途的兩種反滲透裝置。

電滲析法

水中的離子在直流電場(chǎng)的作用下，可通過(guò)半透膜。最初的惰性半透膜電滲析法，主要用于溶膠的提純，電流效率很低。到了20世紀(jì)50年代初，由于選擇性離子交換膜向世，才能夠用電滲析法淡化海水或苦咸水。脫鹽用的選擇性離子交換膜有兩種：

（1）陽(yáng)膜，只允許陽(yáng)離子透過(guò)的陽(yáng)離子交換膜；

（2）陰膜，只允許陰離子透過(guò)的陰離子交換膜。使陰膜和陽(yáng)膜交替排列，中間襯以隔板（其中有水流通道），夾緊之后，在兩端加上電極，就成電滲析脫鹽裝置(圖6)。當(dāng)海水流經(jīng)電滲器時(shí)，在直流電場(chǎng)的作用下，陰離子透過(guò)陰膜向陽(yáng)極方向遷移，途中被陽(yáng)膜擋住去路，被水流沖洗而出；陽(yáng)離子透過(guò)陽(yáng)膜向陰極方向遷移，途中被陰膜擋住，也被水流沖出。透過(guò)陽(yáng)膜或陰膜的水為淡水。結(jié)果，從大約一半的夾層流出的水為淡水，從另一半流出的則為濃縮的海水。

電滲析脫鹽所用的半透膜，除要求電阻低、透過(guò)的選擇性高、交換容量大和水的電滲小之外，還要求有一定的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸不變和化學(xué)穩(wěn)定性高等。

在電滲析脫鹽過(guò)程中，反離子（電荷與膜內(nèi)交換基團(tuán)相反的離子）在膜內(nèi)的遷移速度比在溶液里大，致使淡化夾層的內(nèi)膜半身，溶液界面上的離子濃度低于主體溶液濃度而形成濃度差。當(dāng)電流升至某值時(shí)，擴(kuò)散遷移的離子不足以補(bǔ)充界面上離子的缺額，而使界面濃度趨近于零，這時(shí)的電流稱為極限電流。如再增加電流，就會(huì)迫使界面上的水分子解離，由解離出的H+和OH-來(lái)承擔(dān)超過(guò)極限值那部分電流的輸送。這種現(xiàn)象稱為極化現(xiàn)象。這不僅使電流白白消耗在無(wú)助于脫鹽的 H+和OH-的遷移上，而且會(huì)引起溶液的pH值發(fā)生變化，使鈣鹽鎂鹽之類的離子濃度的乘積超過(guò)溶度積，而在濃縮海水夾層的陰膜和陽(yáng)膜的表面沉淀，阻塞水流通道，甚至被迫停機(jī)拆洗。防止極化沉淀的根本措施，是設(shè)法增加夾層溶液的攪拌作用和布水的均勻性，并把操作電流控制在極限電流之下。此外，定期倒換電極的極性，在濃縮海水夾層中加酸和進(jìn)行不拆裝的化學(xué)清洗等，均能延長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期。

為確定裝置的極限電流密度和確定操作的參數(shù)，普遍用J.R.威爾孫的經(jīng)驗(yàn)公式

Ilim=Kvnc

式中Ilim為極限電流密度(毫安/厘米2)；v為淡水層流速(厘米/秒);c為淡水層的平均含鹽濃度(毫當(dāng)量濃度)；n為流速指數(shù)；K為常數(shù)。不同的裝置，有不同的n和K。通常n為0.5～0.9。

采用高溫電滲析，可明顯地提高極限電流，防止極化沉淀和降低耗能量。例如：75°C時(shí)的極限電流為25°C時(shí)的2.5倍，而耗電量?jī)H為25°C時(shí)的50％。

電滲析脫鹽是離子在電場(chǎng)中遷移的結(jié)果，用于含鹽量高的海水淡化時(shí)，單位產(chǎn)量的耗電量大，很不經(jīng)濟(jì)，故多用于淡化苦咸水，或結(jié)合離子交換技術(shù)制造工業(yè)純水，很少單獨(dú)用于淡化含鹽量高的海水。