淮北實驗室純水設備推薦貴。

通常來說，把鹽水變成鹽和水要付出一些代價，到目前為止不想付出代價的人都沒有成功。付出代價來淡化鹽水的方法，我們有很多，但都很貴-而且淡化效果越好，付出的代價越大，這樣得到的淡水越貴。

一個簡單的設想是付出熱作為代價，這就是燒開水（圖片來自百度）。

具有一些科技含量的燒開水我相信知乎群體都已經在初中化學教材上見過這張圖了。如果我們需要通過燒開水的方法由20°C的海水得到一噸純水，大概需要付出2600000kJ的熱，也就是大約88kg標準煤，或者大約100kg無煙煤，市價50-80元，這還只是制取淡水的成本。作為對比，北京的居民用自來水價是5元/噸，沙特阿拉伯的水價約20元/噸。所以通過燒開水得到淡水的結果就是，太貴了，沒人買。

實際上，采取燒開水的方法，也沒必要每次都把水燒開，而是采用可以大大節約能量的多效蒸發（圖片來自百度*2）方法。

具有更高科技含量的燒開水一般來說，濃一點的鹽水沸點總是高于稀一點的鹽水沸點的，這樣濃鹽水蒸發出來的飽和蒸汽（二次蒸汽）比沸騰的稀鹽水還要熱，一方面作為蒸發稀鹽水的熱源，一方面本身被稀鹽水冷卻液化。燒水需要大量熱，蒸汽冷凝放出大量熱，這兩部分熱互相“抵消”，這樣的一次“抵消”就是一“效”蒸發。實際生產中，即使由于某些原因二次蒸汽變得不太熱，也可以人為將其小幅度升溫到被蒸發液體的沸點以上，來利用蒸汽巨大的冷凝熱。

理論上，控制每一“效”鹽水濃度以極小梯度變化，蒸汽管路保溫和換熱都極端理想，每一效的換熱就能做到很接近可逆。不過蒸發設備很貴，且為達到沸騰速率需要維持一定溫差，工業上多數采用兩效或三效蒸發工藝，一般也不會超過六效。假定我們搞了三效蒸發，每效產生的蒸汽量相等，且蒸汽都能完全冷凝（實際并不會發生，不補充熱量將導致每效產生蒸汽逐級遞減），我們就成功把產生相同淡水需要的熱量降低到了原來的1/3，也就是17-27元。

但這么干也不劃算。原因一是沸騰也不可逆-蒸發裝置一般不大，鹽水變成純水的時候總會相應產生一些鹽，我們為這些鹽也付出了代價，而這些代價隨著鹽扔回海里白白浪費了。原因二是每一效的蒸汽并不會完全冷凝，終總還是需要一個冷源把所有剩下的熱蒸氣一起冷下來，加熱這部分熱蒸汽的熱量也浪費了。后，多效蒸發涉及復雜的換熱和控制系統，成本遠不止單個燒水壺的三倍。找了一堆借口，總之這樣得到的淡水還很高，和沙特阿拉伯水價基本持平，太貴了，沒人買。

燒開水這個設想不好的原因是，它總要通過蒸汽這一步把鹽水變成淡水。蒸發冷凝這些相變過程都涉及很大的能量傳遞，很容易導致能量浪費。但鹽水又不能和淡水在一起共存，否則就自發混合成了一堆淡鹽水，這也是人類長期以來即使成本昂貴也必須借助蒸汽（或冰）這一中間手段實現海水淡化的原因之一。

后來西方一些人提出，純水和鹽水之間某些能量性質不一樣，鹽水里水的含量更少而“能量”更低。由于純水中水的“能量”比鹽水中的高，所以兩者混合時純水中的水總會流向能量的地方。人們還發現，給水加壓可以升高水的“能量”，具體壓力的大小可以由以下公式計算（圖片來自百度*3）

van't Hoff公式，其中/tau是壓力，c是溶液中粒子濃度，R是氣體常數，T是溫度這樣，給鹽水加足夠大的壓力，鹽水里水的“能量”就會高于純水，在條件允許的情況下系統就會自發分離出能量更低的純水。這個條件應該滿足能讓被分離的純水獨立于鹽水存在，而不讓鹽水中的鹽再回到純水中（因為相應地，濃鹽水中鹽的“能量”也大于淡鹽水中鹽的”能量“，鹽也會自發向淡水流動）。于是人類發明了反滲透膜，一種能隔開鹽水和純水，且只允許水透過的薄膜。

人們把濃度為c的鹽水和淡水放在反滲透膜兩側，通過在鹽水一側加高于滲透壓的壓力使水分子通過反滲透膜得到淡水，這就是反滲透制淡水的過程（圖片來自百度*4）。

這張圖把標題都起好了那么，得到體積為V的淡水，需要施加cRT的壓強，理論上只需要付出cVRT的功。對于淡化海水獲取一噸淡水的過程來說，這個能量大約是2400-3000kJ，大約是單級燒水的1/1000。這一驚人差距主要是因為反滲透法完全省去了把水升溫到100oC并變成蒸汽的過程-事實上，在我們上面的估算中甚至完全忽略了把鹽水變成淡水的“能量”變化。另一個原因是反滲透可以連續操作，海水不斷流過鹽水一側，c近似保持恒定-這解決了我們在燒水過程中總要犧牲一部分代價產生鹽的問題。

不過反滲透法也有一些缺點。這里我們需要付出功作為代價，而不管什么形式的功總是比熱難獲取一點，也就是需要燒更多一點的煤。另一個缺點是反滲透膜并不總是很高效，一些雜質離子在高壓下穿過反滲透膜，一次反滲透有時不能達到純化要求。為了真的（而不是在紙面上）獲取到淡水，我們還需要一定的不可逆性。反滲透膜也很貴，世界上幾乎所有G家都能生產燒水壺，但只有少數G家能量產反滲透膜。但所有這些缺點都為它的低能耗所彌補，反滲透法比任何燒開水的蒸餾法都要便宜，也高效得多。因為它很便宜，很高效，也不需要一個大水壺，現今世界上絕大多數淡水都是由這一方法生產的。

沙特阿拉伯、以色列等缺水G家都在采用或試驗反滲透法淡化海水的項目，考慮到建設、運營、輸送等等費用，我們上面見到的沙特水價可以認為就是反滲透法工業化應用后達到的實際水價。在中東以外的其他地方，這樣的水價也太貴了，沒人買。

幸運的是，反滲透法是一種高效的方法，它使很多缺水G家和地區能更便宜、安全地獲取淡水。

不幸的是，反滲透法是一種高效的方法，我們不太可能找到比它還要高效的方法了。

除非開頭那些試圖不付出代價就能淡化鹽水的人夢想成真（顯然這是不可能的）。

在那之前，淡化海水還是太貴了。

希望淡水價格未來不要漲到我們需要淡化海水的程度。

（嘲諷某女裝大V迷信G外圖片的做法）

（繼續嘲諷某女裝大V科普輸出日益減少對他人批評日益閉目塞聽的做法）

（順帶繼續嘲諷某女裝大V被夸獎為女性還不女裝的做法）

修改了一些吐槽內容和關于多效蒸發的表述。真香.jpg