以人類目前的探索結果來看，地球是宇宙當中獨一無二的「藍色之星」，之所以是藍色，是因為地球的表面被海水覆蓋的面積達到了70％以上。
地球約有132.2億億噸海水
按理來說，在擁有這麼大海洋面積的情況下，我們不該缺水，無奈人體當中沒有「過濾海水」的裝置，因此海水再多我們也「難以下咽」。
不過，「海水淡化」技術的出現和發展卻為人類帶來了希望。而且在多年的研究探索中，「海水淡化」又有了新發現，據說可以提升40％的效率。那麼這是否意味着人類再也不必擔心淡水枯竭了呢？
我們會有132.2億億噸淡水了？
地球的水很多可是不能「喝」
我們常說地球上的水資源非常豐富，但其實現狀遠沒有我們想得這樣好。此前，美國地質調查局和伍茲霍爾海洋研究所的研究小組就對地球的水資源進行了統籌，並且指出如果將這些水「聚」成一個球體，那麼它的直徑也只有1385公里左右，與重慶到上海的直線距離差不多。
僅僅是一滴「小水珠」
要知道，這個「水球」中可是包含了地球上所有的水，連生物體內的水都一併算上了。可是這些水和地球的個頭比起來依舊不值一提，更別說這個水球當中大部分的水都是無法供人飲用的。
研究人員指出，如果將其中的海水以及鹹水湖等這些解不了近渴的「遠水」抽走，只留下淡水（大約佔地球水資源總量的2.5%），那麼這個水球將會變得更加「迷你」，其直徑將縮小到160公里，僅相當於從上海到杭州的直線距離。
地球水資源的分佈示意圖
由此可見，地球上的水確實多，但是能拿來飲用的水卻少得可憐。而且目前地球上的淡水，有68％以上都是冰川和冰蓋，剩下的30％為地下水，像湖泊、地表徑流等等在地球淡水資源總量里只能佔到1.3％左右。
大家帶着這種認知再去看南北兩極冰川在這些年的融化狀況，大抵就能想到咱們的淡水資源到底面臨著什麼樣恐怖的危機了。
淡水資源的佔比示意圖
毫不誇張地說，水資源短缺早已成為了一個全球性的問題，並且在地球人口不斷增長的趨勢下，淡水資源的供需矛盾將會更加突出。
據聯合國估計，目前全球約有40億人每年至少有一個月面臨資源性缺水問題，到2050年，全球將有570個城市淡水供給量減少10％，6.85億人會受到水資源短缺的影響。
海灣國家的人均淡水供應量變化示意圖
因此為了解決淡水資源短缺的問題，人們不約而同地將目光聚焦到了海水之上，並且已經將海水淡化作為一種讓水資源開源增量的手段。此前海水淡化產業在各方面助力之下發展的就已經非常不錯了，如今又有了全新的發現。
「海水淡化」的新發現
咱們先來了解一下海水淡化技術發展至今已經有了哪些。
首先說說化學方法，化學方法比較少只有兩個，分別是水合物發河離子交換法。其次再來看物理方法，物理方法可以分為三大類，分別是熱方法、溶劑萃取法、膜方法。
低溫多效海水淡化過程示意圖
值得一提的是，物理方法的三大類有些是能夠進一步分割的，比如熱方法之下又可以分為多級閃蒸、多效蒸餾、壓汽蒸餾、冷凍法、增濕除濕，而膜方法可以具體分為反滲透和電透析。
目前工業上大規模引用的主要是多級閃蒸、多效蒸餾和反滲透法。根據資料來看截至2011年，全球有一萬六千多家海水淡化廠，總裝機容量達到了7.48×10^7m3/d，其中反滲透法的裝機容量就佔到了63％。不難看出，在海水淡化領域，膜方法的地位還是非常高的。
反滲透法的處理設備
所謂的反滲透法又叫做超過濾法，簡言之就是使用特製的材料製成半透膜，讓物質選擇性通過，以此達到淡化的效果。這一方法起源於上世紀五十年代，在七十年代時開始得到商用。
根據資料來看，反滲透的基本原理就是通過壓力驅動從而克服自然滲透的現象，經過預處理之後的海水會在高壓泵的作用下，其中的水通過半透膜遷移到淡水那邊，鹽分和其他物質成分則留在海水這邊，最終在耗能極低的情況下完成過濾目標。
研究顯示，水通過半透膜的機理是水分子通過親水性半透膜而擴散的能力要遠強於鹽分和海水中的其他成分，這也是半透膜半透性的本質所在。
典型膜法海水淡化工藝流程示意圖
不難看出，在反滲透法當中，最關鍵的就是半透膜了，如果半透膜好使，海水淡化的效率肯定有所提升。因此，科學家的新發現也正是在這一領域。
科學家在研究的過程中，發現了提升效率的關鍵並不是這張膜到底有多薄，而在於讓半透膜的密度能達到納米級別，並且使這個半透膜的整張密度一定是要「均勻一致」的。
在這種情況下，它的過濾效果有所提升，整體的效率提升了大約40％左右。
半透膜過濾小分子的示意圖
由此他們提出了改進的建議，為了讓海水淡化的效率提升，人們應該將重點放在促使半透膜密度均勻一致的問題上，而不是只想着怎麼將其變薄。
賓州州立大學的化學工程師恩里克·戈麥斯（EnriqueGomez）說：「您可以親眼看到咖啡過濾器中某些地方的密度或高或低。在濾膜中，它看起來很均勻，但不是納米級，而如何控制質量分佈對於水過濾性能而言確實很重要。」
半透膜的概念圖
舉個類似的例子來方便大家理解，網眼大的漁網和網眼小的漁網，在捕魚的時候「效率」肯定是不同的。並且如果大家只關注這個漁網夠不夠薄，忽略了各個部位是否存在網眼不一致的情況，那麼即使撈到了魚，魚也能從大的網眼中溜走，這樣的話咱們還是白忙活一場。
此外，披露此項研究成果的研究人員表示，如果按照這種方法去改進半透膜的話，還可以儘可能地為大型公司節省資金，讓海水淡化的成本變得更低。這樣的話，就能更好地解決淡水資源的危機問題了。
大型海水淡化工廠
既然有望用納米級別的方法來改良半透膜，將海水淡化的概率提升40％，這是否就意味着我們的淡水資源短缺難題被徹底解決了呢？以後咱們再也不用擔心淡水枯竭了？
海水淡化的用途和前景
實際上，海水淡化的進步只能補充淡水資源，起到「錦上添花」的效果。如果大家認為海水淡化可以直接承擔所有的淡水消耗，那未免有些「盲目樂觀」了。
目前海水還是難以完全「支援」淡水
因為海水淡化的效率再怎麼提升，其成本依舊是很大的，並且一般來說，海水淡化完成後的水依舊是無法直接飲用的，還是需要進一步的的加工處理。
根據數據來看，2018年，全球海水淡化產能為6.2×10^7m3/d，除了運用於市政用水以外，剩下的都集中在工業領域。而哪怕是這樣，依舊有大量人口面臨水資源短缺的危機。
全球取水量示意圖
要知道，海水淡化廠畢竟不是慈善組織，它們也是需要盈利的。更不用說，在淡化成本較高的情況下，去「為愛發電」助力水資源短缺的地區了。
綜上所述，認為目前海水淡化就能幫我們解決所有難題的想法還是比較天真。並且由於傳統海水淡化的方法依舊會產生污染和浪費，所以人們正在探索一條新的道路，試圖讓新型海水淡化技術進一步發展。
海水淡化技術仍需要繼續完善
總之，海水淡化技術確實能為我們帶來一定的好處，但人類依舊要保護和珍惜淡水資源，尤其是在全球變暖的影響下，淡水資源在未來恐怕會變得越來越少。
