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海水淡化技术现有20余种，主要分为蒸馏法和膜法两大类。蒸馏法历史久远，目前中东国家广泛采用的多级闪蒸技术就属于此类。该技术发明于上世纪50年代，基本原理是把加热的海水依次通过温度、压力逐级降低的闪蒸室，使其蒸发冷凝获得淡水。这一技术大幅改善了蒸馏所产生的积垢问题，但能耗偏高。新研发的低温多效蒸馏技术，可以在不超过70摄氏度的条件下，将几个蒸发器串联操作，降低了能耗，且水垢少水质高，更具推广潜力。
膜法中的反渗透法也是应用十分广泛的技术。主要原理是把海水经高压水泵加压处理，产生大于海水渗透压的压力，使淡水通过反透膜反渗出来，浓盐水则由另一端排放出去。随着膜性能的提高和价格的下降，反渗透法目前已成为投资最少、成本最低的海水淡化手段。现阶段，生产1立方米淡化水的能耗，已经从最初的20多度电降至4度电以下，未来还有可能进一步降低。由于技术先进，新加坡已经把海水淡化成本降到了每立方米0.49美元。
海水虽然取之不竭，淡化成本也不断降低，但目前成本依旧偏高。现有的大部分海水淡化设施都位于高收入、严重缺水的国家。不过，技术的创新总是令人期待。美国莱斯大学的科研人员，利用廉价塑料透镜把阳光聚焦到纳米光子太阳能膜的“热点”上，可以将太阳能海水淡化系统的效率提高50%以上。
海水淡化技术的进步令人鼓舞，但其衍生的环境问题也不容忽视。高温、高盐、掺杂化学药剂的废水，通常直接排入海洋，一定程度上影响着海洋生态环境，甚至使生物种群发生改变。因此，人类在利用海水“解渴”的同时，还要加强对海域生态环境的考量，重视废水的处理工作。
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