เทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล: การประยุกต์ใช้และความก้าวหน้า

   การทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืด ซึ่งเป็นทางออกที่สำคัญสำหรับปัญหาการขาดแคลนน้ำทั่วโลก ได้ดึงดูดสถาบันวิจัยและองค์กรต่างๆ จำนวนมากให้ลงทุนทรัพยากรจำนวนมากในการวิจัยและพัฒนา ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องและการลดลงของต้นทุน เทคโนโลยีการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดจึงค่อยๆ เคลื่อนจากห้องปฏิบัติการไปสู่การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ บทความนี้จะสำรวจสถานะปัจจุบันของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีในการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืด วิธีการหลัก และแนวโน้มการพัฒนา 

I. ภาพรวมของเทคโนโลยีการทำน้ำให้บริสุทธิ์ 
การทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดหมายถึงเทคโนโลยีที่กำจัดเกลือออกจากน้ำทะเลผ่านกระบวนการต่างๆ จึงได้น้ำจืด เทคโนโลยีนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากเวลา สถานที่ หรือสภาพอากาศ และสามารถเพิ่มปริมาณน้ำจืดทั้งหมดได้ ซึ่งให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งในการแก้ปัญหาการขาดแคลนน้ำ ทั่วโลก มีสถาบันวิจัยมากกว่าหนึ่งร้อยแห่งในกว่าสิบประเทศที่ทุ่มเทให้กับการวิจัยการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืด และได้พัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกในการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดประเภทต่างๆ ที่มีโครงสร้างและความจุแตกต่างกัน สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้กระจายอยู่ในพื้นที่ชายฝั่งทะเลอย่างกว้างขวาง โดยจัดหาน้ำจืดที่มั่นคงสำหรับผู้อยู่อาศัยในท้องถิ่นและการผลิตในอุตสาหกรรม 

II. เทคโนโลยีการทำน้ำให้บริสุทธิ์หลัก 
ปัจจุบัน เทคโนโลยีการทำน้ำให้บริสุทธิ์หลักในตลาดส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: วิธีการกลั่นและวิธีการใช้เมมเบรน 
การกลั่นเป็นวิธีการที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่น้ำทะเลเพื่อให้ระเหย จากนั้นควบแน่นและรวบรวมไอน้ำเพื่อให้น้ำจืด วิธีการนี้มีประวัติศาสตร์ยาวนานและเทคโนโลยีที่ครบถ้วน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยการกลั่นแบบหลายขั้นตอน (MSF) อุณหภูมิต่ำแบบหลายผล (LT-MED) และเทคโนโลยีการกลั่นไอระเหยแรงดัน (MVC) เทคโนโลยีการกลั่นแบบหลายขั้นตอนและเทคโนโลยีแบบหลายผลอุณหภูมิต่ำส่วนใหญ่ใช้ไอน้ำเป็นแหล่งความร้อน และมักจะรวมกับโรงไฟฟ้า โดยสกัดไอน้ำเสียจากกังหันเพื่อผลิตน้ำกลั่น เทคโนโลยีการกลั่นไอระเหยแรงดันใช้เทคโนโลยีปั๊มความร้อนและใช้พลังงานไฟฟ้าเท่านั้น ทำให้เหมาะสำหรับภูมิภาคเกาะที่ไม่มีแหล่งความร้อน 
เทคโนโลยีการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดแบบใช้เมมเบรนส่วนใหญ่แสดงโดยเทคโนโลยีรีเวิร์สออสโมซิส (RO) เทคโนโลยีนี้ใช้เมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ ทำให้น้ำผ่านภายใต้แรงดันในขณะที่เก็บเกลือและสิ่งสกปรกไว้ ด้วยการปรับปรุงวัสดุเมมเบรนอย่างต่อเนื่องและการลดต้นทุนการผลิต เทคโนโลยีรีเวิร์สออสโมซิสจึงกลายเป็นหนึ่งในวิธีการหลักสำหรับการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืด อุปกรณ์รีเวิร์สออสโมซิสสมัยใหม่มักใช้ส่วนประกอบเมมเบรนแบบเกลียวที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตโพลิเมอร์ ซึ่งมีกำลังการผลิตน้ำสูง ใช้พลังงานต่ำ และบำรุงรักษาง่าย 

III. นวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการพัฒนาในการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืด 
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดได้ก้าวหน้าอย่างมากในด้านต่างๆ เช่น นวัตกรรมวัสดุ การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ และการดำเนินงานอัจฉริยะ 
ในแง่ของนวัตกรรมวัสดุ การพัฒนาวิธีการดูดซับแบบคอมโพสิตใหม่และส่วนประกอบปั๊มไอออนแบบเลือกได้ได้มอบตัวเลือกเพิ่มเติมสำหรับการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืด ตัวอย่างเช่น อิสราเอลได้ก้าวหน้าอย่างมากในวิธีการดูดซับแบบคอมโพสิตใหม่ โดยมีเมทริกซ์เหล็กออกไซด์ - คาร์บอนกัมมันต์ที่มีโครงสร้างแฟร็กทัลพิเศษ ซึ่งสามารถสร้างการดูดซับไอออนคลอไรด์ที่มีประสิทธิภาพสูงภายใต้สภาวะอุณหภูมิปกติ โครงการน้ำจืดของสหภาพยุโรปได้เพิ่มประสิทธิภาพการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดขึ้น 45% ผ่านการพัฒนาส่วนประกอบปั๊มไอออนแบบเลือกได้ 
ในแง่ของการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมใหม่ เช่น วิธีการใช้เมมเบรนคู่ เทคโนโลยีการอุ่นน้ำที่เหลือและการเติมน้ำ และเทคโนโลยีการกลั่นเมมเบรน ได้เพิ่มประสิทธิภาพและความประหยัดของการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืด ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีการอุ่นน้ำที่เหลือและการเติมน้ำที่บุกเบิกโดยโรงไฟฟ้าสุฮาร์ในโอมานได้ลดการใช้พลังงานจำเพาะของอุปกรณ์ระเหยแบบหลายขั้นตอน ทีมงานจาก MIT และมหาวิทยาลัยเซียะเหมินได้ก้าวหน้าใหม่ในเทคโนโลยีการกลั่นเมมเบรน โดยใช้อากาศ PTFE แบบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิกและใช้วิธีการเพิ่มความปั่นป่วนด้วยการฉายรังสีอัลตราโซนิกเพื่อปรับปรุงฟลักซ์และประสิทธิภาพการต้านทานเกลือของส่วนประกอบการกลั่นเมมเบรน 
ในแง่ของการดำเนินงานอัจฉริยะ ด้วยการประยุกต์ใช้เครื่องมือดิจิทัลและการสะสมประสบการณ์ทางวิศวกรรม การจัดการการดำเนินงานและการบำรุงรักษาโครงการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดจึงมีความละเอียดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น การทดสอบนำร่องที่ดำเนินการโดยทีมวิจัยในจังหวัดเจ้อเจียงเกี่ยวกับการฉีดสารเคมีแบบพัลส์แสดงให้เห็นว่าวิธีการทำความสะอาดเป็นระยะสามความถี่สามารถลดการสะสมของสิ่งสกปรกได้ 42% ระบบตรวจสอบข้ามที่นำมาใช้โดยโรงงานทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดในฉวนโจวที่เปิดดำเนินการมาแปดปีได้ลดต้นทุนการบำรุงรักษาลงอย่างมาก 

IV. แนวโน้มในอนาคตของเทคโนโลยีการทำน้ำให้บริสุทธิ์ 
ในอนาคต คาดว่าเทคโนโลยีการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดจะก้าวหน้าในอุปกรณ์ขนาดเล็กแบบพกพาและระบบหมุนเวียนอุตสาหกรรมใหม่สำหรับโครงการขนาดใหญ่ อุปกรณ์ขนาดเล็กแบบพกพาที่พัฒนาขึ้นตามหลักการไมโครฟลูอิดิกส์สามารถตอบสนองความต้องการน้ำจืดในพื้นที่ห่างไกลและสถานการณ์ฉุกเฉินได้ ในเวลาเดียวกัน การปรับปรุงระบบหมุนเวียนอุตสาหกรรมใหม่สำหรับโครงการขนาดใหญ่จะส่งเสริมการประยุกต์ใช้และส่งเสริมเทคโนโลยีการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืดในวงกว้างขึ้น 

    นอกจากนี้ ด้วยการทวีความรุนแรงของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและความรุนแรงที่เพิ่มขึ้นของปัญหาการขาดแคลนน้ำ เทคโนโลยีการทำน้ำให้บริสุทธิ์จะเป็นทางเลือกที่สำคัญสำหรับประเทศและภูมิภาคต่างๆ มากขึ้นในการแก้ไขปัญหาทรัพยากรน้ำ รัฐบาล องค์กร และสถาบันวิจัยควรร่วมมือกันเพื่อส่งเสริมการวิจัยและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการทำน้ำให้บริสุทธิ์ และมีส่วนร่วมในการพัฒนาอย่างยั่งยืนของมนุษยชาติ