Technologie voor zeewaterontzilting: toepassingen en vooruitgang

   Zeewaterontzilting, als een belangrijke oplossing voor het wereldwijde watertekort, heeft talloze onderzoeksinstituten en bedrijven aangetrokken om aanzienlijke middelen te investeren in onderzoek en ontwikkeling. Met de voortdurende vooruitgang van de technologie en de geleidelijke verlaging van de kosten, verschuift de zeewaterontzoutingstechnologie geleidelijk van het laboratorium naar grootschalige industriële toepassing. Dit artikel zal de huidige status van de technologische toepassing in zeewaterontzilting, de gangbare methoden en hun ontwikkelingstrends onderzoeken. 

I. Overzicht van Ontzoutingstechnologie 
Zeewaterontzilting verwijst naar een technologie die zout uit zeewater verwijdert door middel van een reeks processen, waardoor zoet water wordt verkregen. Deze technologie wordt niet beïnvloed door tijd, locatie of klimaat en kan de totale hoeveelheid zoet water vergroten, wat een sterke ondersteuning biedt voor het oplossen van het probleem van waterschaarste. Wereldwijd zijn meer dan honderd onderzoeksinstituten in meer dan tien landen toegewijd aan het onderzoek naar zeewaterontzilting en hebben verschillende soorten zeewaterontzoutingsfaciliteiten met verschillende structuren en capaciteiten ontwikkeld. Deze faciliteiten zijn wijdverspreid in kustgebieden en zorgen voor een stabiele zoetwatervoorziening voor lokale bewoners en industriële productie. 

II. Gangbare Ontzoutingstechnologieën 
Momenteel omvatten de gangbare ontzoutingstechnologieën op de markt voornamelijk twee categorieën: destillatiemethode en membraanmethode. 
Destillatie is een methode waarbij zeewater wordt verwarmd om het te laten verdampen, waarna de stoom wordt gecondenseerd en opgevangen om zoet water te verkrijgen. Deze methode heeft een lange geschiedenis en volwassen technologie, voornamelijk bestaande uit meerfasige flash-destillatie (MSF), lagedruk-meervoudige effect (LT-MED) en drukvapordestillatie (MVC)-technologieën. Meerfasige flash-destillatie en lagedruk-meervoudige effect-technologieën gebruiken voornamelijk stoom als warmtebron en worden vaak gecombineerd met energiecentrales, waarbij de afvalstoom van turbines wordt gewonnen om gedestilleerd water te produceren. De drukvapordestillatietechnologie maakt gebruik van warmtepompdamptechnologie en gebruikt alleen elektrische energie, waardoor deze geschikt is voor eilandregio's zonder warmtebronnen. 
Membraangebaseerde zeewaterontzoutingstechnologie wordt voornamelijk vertegenwoordigd door omgekeerde osmose (RO)-technologie. Deze technologie maakt gebruik van semi-permeabele membranen, waardoor water onder druk kan passeren terwijl zout en onzuiverheden worden vastgehouden. Met de voortdurende verbetering van membraanmaterialen en de verlaging van de productiekosten, is omgekeerde osmose-technologie een van de gangbare methoden voor zeewaterontzilting geworden. Moderne omgekeerde osmose-apparaten gebruiken doorgaans spiraalvormige membraanelementen gemaakt van polymeercomposietmaterialen, met een hoge waterproductiecapaciteit, een laag energieverbruik en een eenvoudig onderhoud. 

III. Technologische Innovatie en Ontwikkeling in Zeewaterontzilting 
De afgelopen jaren heeft de zeewaterontzoutingstechnologie aanzienlijke vooruitgang geboekt op gebieden als materiaalinnovatie, procesoptimalisatie en intelligente werking. 
Op het gebied van materiaalinnovatie heeft de ontwikkeling van nieuwe composietadsorptiemethoden en selectieve ionenpomponderdelen meer opties geboden voor zeewaterontzilting. Israël heeft bijvoorbeeld aanzienlijke doorbraken gerealiseerd in de nieuwe composietadsorptiemethode, met een speciale fractale ijzeroxide-geactiveerde koolstofmatrix die in staat is tot een zeer efficiënte adsorptie van chloride-ionen onder normale temperatuuromstandigheden. Het EU-zoetwaterproject heeft de ontzoutingsefficiëntie van zeewater met 45% verhoogd door de ontwikkeling van selectieve ionenpomponderdelen. 
Op het gebied van procesoptimalisatie heeft de toepassing van innovatieve technologieën zoals de dubbele membraanmethode, de technologie van voorverwarming van restwater en wateraanvulling, en membraandestillatietechnologie de efficiëntie en economie van zeewaterontzilting verder verbeterd. De door de Suhar-energiecentrale in Oman ontwikkelde technologie voor voorverwarming van restwater en wateraanvulling heeft bijvoorbeeld het specifieke energieverbruik van de meerfasige flash-verdampingsapparatuur verminderd. Het team van MIT en Xiamen University heeft nieuwe vooruitgang geboekt in membraandestillatietechnologie, respectievelijk door superhydrofobe PTFE-luchtspleetmembranen toe te passen en turbulente verbeteringsmethoden met ultrasone bestraling te gebruiken om de flux en zoutbestendigheid van de membraandestillatiecomponenten te verbeteren. 
Op het gebied van intelligente werking is de werking en het onderhoudsbeheer van zeewaterontzoutingsprojecten verfijnder en efficiënter geworden, met de toepassing van digitale tools en de accumulatie van technische ervaring. Een pilottest uitgevoerd door een onderzoeksteam in de provincie Zhejiang op de puls-injectiemodus van chemicaliën toonde bijvoorbeeld aan dat een driefrequente periodieke reinigingsmethode de afzetting van onzuiverheden met 42% kan verminderen. Het cross-checking systeem dat wordt gebruikt door een zeewaterontzoutingsinstallatie in Quanzhou die al acht jaar in bedrijf is, heeft de onderhoudskosten aanzienlijk verlaagd. 

IV. Toekomstperspectieven van Ontzoutingstechnologie 
In de toekomst wordt verwacht dat de zeewaterontzoutingstechnologie doorbraken zal realiseren in zowel micro-draagbare apparaten als de nieuwe industriële circulatiesystemen voor grootschalige projecten. De micro-draagbare apparaten die zijn ontwikkeld op basis van microfluïdische principes kunnen voldoen aan de zoetwaterbehoeften in afgelegen gebieden en noodsituaties. Tegelijkertijd zal het verbeteren van het nieuwe industriële circulatiesysteem voor grootschalige projecten de toepassing en promotie van zeewaterontzoutingstechnologie op grotere schaal bevorderen. 

    Bovendien zal de ontzoutingstechnologie, met de intensivering van klimaatverandering en de toenemende ernst van waterschaarsteproblemen, een belangrijke optie worden voor meer landen en regio's om hun waterproblemen aan te pakken. Regeringen, bedrijven en onderzoeksinstituten moeten de samenwerking versterken om gezamenlijk het onderzoek en de toepassing van ontzoutingstechnologie te bevorderen en bij te dragen aan de duurzame ontwikkeling van de mensheid.