浩瀚的大海一望無(wú)際。我問：“君雖海量，不無(wú)病乎?碧波萬(wàn)頃，然無(wú)一瓢可飲也。”  

大�；卮鹫f：我沒有毛病。你走近看看，最好到海水里面看看。你不過是看到一些自由自在也是成雙成對(duì)的帶負(fù)電荷的陰離子、帶正電荷的陽(yáng)離子在一刻不停地晃晃蕩蕩，平均總含量不過是差不多每99個(gè)我水分子或離子中才1個(gè)鹽分子或離子，或者體積上看，100份的水中只有1.5份的鹽體積，或者重量上也就是3.5%的鹽。所謂一粒老鼠屎壞了一鍋粥，一個(gè)鹽分子壞了我九十九個(gè)水分子。本來也是很容易不費(fèi)錢的事情，用勺子摳出那粒老鼠屎，一鍋粥也還能將就，用勺子摳出那個(gè)鹽分子，一切都好。但大家不是這么簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單科學(xué)地干的，而是干的很有技術(shù)含量，找來一張巨大的紗布，配上宏偉漂亮的機(jī)器設(shè)備，高大上耗電極多的壓力泵，活生生的硬是把99份的稀粥壓過紗布，把99個(gè)水分子壓過反滲透膜，留下一粒大老鼠屎、一個(gè)鹽分子。能不累、能不成本高?也好比99個(gè)黃豆中有一粒比黃豆還大的砂子，不是揀出砂子，而是揀出黃豆，其功夫不可謂不大啊。當(dāng)然，找不到一把合適的勺子或揀砂子的工具，是這么累著干費(fèi)錢費(fèi)功夫干的根本原因。  

海水中的這些陰離子大部分是氯離子，少量的硫酸根離子、碳酸根離子、溴離子和氟離子，陽(yáng)離子則主要的是鈉、鎂、鈣、鉀和鍶離子。其中的氯離子、鈉離子還是人類天天需要食用的食鹽。如果你有能耐，你還可以從我這里得到無(wú)窮盡的鉀肥、鎂金屬，要知道，中國(guó)是一個(gè)典型的缺鉀肥的國(guó)家，而鎂金屬比鋁還輕巧，其作用比鋁合金也毫不遜色。  

要想喝淡水，只不過是請(qǐng)出這1%個(gè)數(shù)的陰陽(yáng)離子而已，溫柔點(diǎn)最好。就這么點(diǎn)含量，與人類工業(yè)污染的含無(wú)機(jī)鹽廢水的污染程度相比幾乎是可忽略不計(jì)了。但現(xiàn)實(shí)是，海水淡化是如此的高大上，動(dòng)用了巨大的國(guó)家資源，吸引了無(wú)數(shù)英雄豪杰，從英國(guó)人開始，一晃已經(jīng)400多年了。  

早些年，煮水論英雄，也是可以理解的。水沸騰了，強(qiáng)迫水分子和鹽分子說再見，但代價(jià)也是巨大的，大量的熱能被消耗了，不到萬(wàn)不得已，傻瓜才會(huì)這么干。后來，1930年代發(fā)現(xiàn)了只透過水不透過鹽的半透膜，1953年美國(guó)人開始利用這種膜在高水壓下，強(qiáng)行的也是惡狠狠的把水分子和鹽分子分開在了膜的兩邊，就是所謂的反滲透海水淡化技術(shù)。再后來的60年時(shí)間里，反滲透成了一種淡化海水的習(xí)慣，這種技術(shù)幾乎發(fā)展到了極致，但仍然需4度電左右換取一噸淡水。因?yàn)槟喟蜔恢�，所以能源在地球上還是稀有資源。這種用一種稀有資源換取另外一種稀缺資源的做法，肯定不是長(zhǎng)久之計(jì)，也不合天理。因?yàn)榧夹g(shù)慣性和知識(shí)框架的效應(yīng)，最聰明的人繼續(xù)幻想著如何更高效地讓水分子透過膜，現(xiàn)在最玄幻的石墨烯、二硫化鉬也被用來嘗試作為滲透膜了。但無(wú)論如何，因?yàn)楹}水和淡水之間永遠(yuǎn)存在的滲透壓，就是自然狀態(tài)下，淡水在半透膜的一側(cè)可以幫著膜對(duì)面的海水爬到250米高的摩天大樓上，這之間的壓力就有25個(gè)大氣壓了。就算作為半透膜的反滲透膜本身沒有任何阻力，也需要大于25個(gè)大氣壓的壓力，才能強(qiáng)迫海水中的水分子脫離海水中鹽的束縛進(jìn)入淡水中。因?yàn)榉礉B透膜需要承受高水壓，所以，其厚度不能太薄，無(wú)論如何，都需要能量讓99%的水分子透過一個(gè)有厚度的膜【假如100%地海水淡化】。代價(jià)真的慘不忍睹，所謂望洋只能常常興嘆。  

說來遺憾，自從1950年代有了可工業(yè)化應(yīng)用的離子交換膜技術(shù)后，只是主要地用在了用電驅(qū)動(dòng)的電滲析領(lǐng)域，比如離子膜法燒堿的生產(chǎn)，以及少量的用在了用濃度差驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)散滲析領(lǐng)域，比如廢酸、廢堿的回收。本來，海水中的異物不過是些也有用也有價(jià)值的離子，況且數(shù)量也不是很多，按個(gè)數(shù)論，只有~1%。利用離子膜交換技術(shù)，依據(jù)等價(jià)交換原則，一種物質(zhì)的正電離子和另外一種物質(zhì)的正電離子，一個(gè)負(fù)電離子和另外一種負(fù)電離子在膜的兩側(cè)互相交換贖買，不動(dòng)刀槍，海水淡化就不是像現(xiàn)在這樣的暴力強(qiáng)迫水分子和鹽分子互相拆散的行為，所謂殺敵一千自損幾百了，而是文明的離子間的以物易物的文明交易行為。通過濃度差驅(qū)動(dòng)的，也不是很費(fèi)勁的離子膜交換，讓海水里原來舒舒服服賴著不走的那些懶漢離子替換為喜歡離開水分子出來走走逛逛的陰陽(yáng)離子。在元素周期表里，為了徹底地解決海水淡化問題，讓海水成為大眾的寶物，上蒼恰恰給我們準(zhǔn)備了一套唯一的一陰一陽(yáng)兩個(gè)離子。當(dāng)他們陰陽(yáng)交會(huì)之時(shí)，就是雙飛之刻，留下淡淡的海水。  

俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫于1869年就發(fā)明了元素周期表，如何這兩個(gè)陰陽(yáng)離子一直就沒有走出來顯擺?一方面，這兩個(gè)陰陽(yáng)離子其實(shí)是排在元素周期表的背面的，只有翻過周期表才能看的到的，好比照鏡子，需要看到鏡子后面的影像。他們分別是由一個(gè)氮原子和4個(gè)氫原子所組成的銨離子，和由一個(gè)碳原子和3個(gè)氧原子組成的碳酸根離子。另一方面，還是因?yàn)殡x子交換膜多事，人造的東西，總是不完美的。比方說陽(yáng)離子交換膜，它只讓帶正電的陽(yáng)離子來回通過它滿身的細(xì)小孔洞，這個(gè)事情做的很出色，很少有差錯(cuò)。為了適應(yīng)目前電滲析方面的需要，陽(yáng)離子膜生出來的時(shí)候大多數(shù)本身是強(qiáng)酸性的，雖然也有弱酸性的，不酸不堿中性的姐妹，強(qiáng)酸性強(qiáng)大到使其孔洞附近的水分子發(fā)生水解離成為氫陽(yáng)離子和氫氧根陰離子。隨之而來的問題是，當(dāng)濃濃的銨離子發(fā)起進(jìn)攻，準(zhǔn)備透過陽(yáng)離子膜與對(duì)面海水中為數(shù)并不多的陽(yáng)離子進(jìn)行交換時(shí)，銨離子首先碰到的是已經(jīng)在膜孔洞中守株待兔的氫離子和氫氧根離子，并且氫離子和銨離子即刻進(jìn)行位置交換，頓時(shí)使銨離子失去和海水中陽(yáng)離子如鈉、鉀離子的交換能力。接下來更慘，銨陽(yáng)離子還會(huì)被氫氧根陰離子所吸引，轉(zhuǎn)化為氫氧化銨分子，氫氧化銨在水里憋不住，幾經(jīng)掙扎，一部分就分解成為水和臭臭的由一個(gè)氮原子和3個(gè)氫原子組成的氨氣。也算是由多原子組合而成的離子所具有的一種缺陷，條件談不好，可以自行分解而罷工。站在膜的旁邊，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這根本就不是什么海水淡化，而是銨離子的自殺，留下了氫離子，冒出氨臭，和處在一間比較正規(guī)的廁所里的味道差不多。不排除這么些年來，也有人嘗試過這樣的海水淡化，但結(jié)果都是和進(jìn)了一趟廁所一般，也就放棄了�，F(xiàn)在，既然知道了這些來龍去脈，采用弱酸性或中性的陽(yáng)離子膜，或者將銨離子放在堿性的溶液中，膜的孔洞中氫離子幾乎絕跡，銨離子也就比較老實(shí)，去干正經(jīng)的海水淡化的事情了。也許，這就是傳說中的摳出鹽分子的勺子和工具了。也是解決含酸、堿、鹽類工業(yè)無(wú)機(jī)廢水的一個(gè)有效的工具。  

如果把海水淡化的困難看成是一種病，其病根應(yīng)該是且僅僅是海水中的那一點(diǎn)點(diǎn)的鹽不揮發(fā)也不沉淀，死皮賴臉的賴在水里，治這個(gè)病，現(xiàn)在是可能開錯(cuò)了反滲透這個(gè)藥方了。好比從中國(guó)到印度，非得爬過喜馬拉雅山的方法就是有病的了。錯(cuò)誤的方法導(dǎo)致了一系列的后遺癥，如淡化后的水質(zhì)偏酸性需要調(diào)制，高能耗，一半的濃鹽水排放喂魚也害死魚，需要能量回收裝置增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，高壓下膜易污染，高壓泵難制造問題。而通過離子交換膜技術(shù)，通過等價(jià)交換，常溫常壓不用電滲析，輕松低能耗地讓濃碳酸銨溶液中的銨陽(yáng)離子與海水中的陽(yáng)離子互換，碳酸根陰離子與海水中的陰離子互換，在不知不覺中，海水即轉(zhuǎn)變?yōu)橹缓?%的揮發(fā)性的碳酸銨分子，相當(dāng)于是把躲在99粒黃豆中的那粒砂子變成了一只更大的會(huì)飛的氣球了。海水淡化也就轉(zhuǎn)變成為簡(jiǎn)單的減壓或催化揮發(fā)析出僅僅1%碳酸銨分子的問題，與滲透法透過99%的海水分子相比，能耗必然低的多，同時(shí)，海水中的礦物質(zhì)自然地得到濃縮，方便后續(xù)的結(jié)晶提取，產(chǎn)生大量有價(jià)值的副產(chǎn)品。另外，其中的濃溶液碳酸銨可以一直不停地循環(huán)往復(fù)回收再用，沒有浪費(fèi)和理論消耗，如同電冰箱里的氟利昂，循環(huán)工作。由此，海水淡化將成為一個(gè)可盈利可創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富的好事。  

站在海水的角度，其實(shí)當(dāng)前的海水淡化研究并非真正在海水，而是限定在淡化的設(shè)備方面了，比如，優(yōu)化反滲透膜，尋找合適的正滲透膜，完善能量回收系統(tǒng)，制造高壓泵等等，全然都是設(shè)備制造了，和海水本身并無(wú)多少直接的關(guān)系。正確的理解應(yīng)該是，海水淡化本質(zhì)的難點(diǎn)是且僅僅是其中的鹽分不揮發(fā)不沉淀。以此為基礎(chǔ)，通過先將海水進(jìn)行變性成為只含揮發(fā)性的碳酸銨，再進(jìn)行脫除碳酸銨【即二步法脫鹽技術(shù)】達(dá)到低成本且可回收其中的資源的目的。正所謂，換個(gè)角度，風(fēng)景全然是不同的了。  

有了水，再談?wù)勊膯栴}。環(huán)境問題中水的問題是最大的問題，如果海水淡化過程可以低成本的進(jìn)行，同時(shí)低成本的提取其中的鉀鹽作為鉀肥，鎂金屬作為類似鋁合金的基礎(chǔ)材料，那么海水淡化就成為一個(gè)可稱之為海水提煉的新興行業(yè)，其本身就是一個(gè)可盈利可支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的行業(yè)，不會(huì)成為一個(gè)因?yàn)轱嬘盟畣栴}而不得已為之并行補(bǔ)貼的公共工程了。另外，離子交換法海水淡化，沒有反滲透海水淡化中的淡水酸化問題，所以可以直接進(jìn)入自來水管網(wǎng)，因?yàn)槭怯�，其價(jià)格比當(dāng)前的自來水價(jià)格更有競(jìng)爭(zhēng)力，客觀上，為解決自來水水質(zhì)提供了一個(gè)最簡(jiǎn)單的技術(shù)選擇，也是因?yàn)楹Ｋ怯倪^程，淡化的海水還可以滿足農(nóng)業(yè)灌溉，工業(yè)生產(chǎn)的使用，為干旱鹽堿化的有毒的土地的修復(fù)提供條件。  

如果碳酸銨離子交換膜法淡化海水是可行的話，那么海水就將成為可為社會(huì)創(chuàng)造財(cái)富的資源，世界肯定會(huì)有所不同，也會(huì)變得更好，如果這個(gè)技術(shù)有問題的話【目前都還沒發(fā)現(xiàn)有理論或技術(shù)問題】，那么問題是什么也是值得學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的，也許沿此方向或類似方向，終究可以找到一條可盈利的海水淡化方法，突破現(xiàn)有技術(shù)框架，為將海水轉(zhuǎn)化為一種真正的可創(chuàng)造財(cái)富的資源提供技術(shù)方法。  

大道至簡(jiǎn)，海水淡化、海水提煉終究一定應(yīng)該有一種簡(jiǎn)便易行的辦法。面對(duì)地球上最大的資源-海水資源，人類沒有理由不能夠充分駕馭利用海水、海水中的礦產(chǎn)資源，從最早的煮水蒸餾，到復(fù)雜的滲透制水，再到今天簡(jiǎn)單的離子交換海水改性后淡化，應(yīng)該是一個(gè)必然的過程。也或許、也期待會(huì)有更簡(jiǎn)潔的方法。

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