水資源是人類社會生存和發(fā)展的物質基礎之一。隨著全球人口的增長和淡水資源的日益短缺，水資源危機已成為僅次于全球氣候變暖的世界第二大環(huán)境問題。世界范圍的普遍缺水使海水淡化技術從中東的沙漠地區(qū)擴展到全球的主要沿海國家，形成了海水淡化水的生產銷售和裝備制造兩大產業(yè)。
中國是海洋大國，沿海地區(qū)經濟發(fā)達，但水資源短缺。海水淡化技術作為一種解決淡水資源匱乏的有效手段，越來越受到沿海地方政府和以電力、鋼鐵、石化為代表的用水企業(yè)的廣泛關注。
目前，已經商業(yè)化的海水淡化技術主要包括反滲透技術、多級閃蒸技術和多效蒸餾技術。然而，傳統的海水淡化技術基礎投資和運行費用都比較昂貴。沙特阿拉伯等西亞國家采用的多級閃蒸技術以及歐美國家廣泛采用的反滲透技術的單位制水能耗均遠高于以地表水和地下水為水源的能耗。利用傳統能源進行海水淡化會消耗大量的資源，增加溫室氣體的排放。太陽能、風能和地熱等新能源由于其可再生和綠色無污染等特性，將是海水淡化驅動力新的發(fā)展方向。
利用太陽能進行海水淡化，主要是利用太陽能的熱效應和光效應。熱效應是直接利用太陽能作為熱源加熱進行海水蒸餾;光效應是利用太陽能發(fā)電驅動海水脫鹽過程。太陽能海水淡化系統的一個明顯缺點是它只能在白天有陽光的時候提供熱能輸入，如果脫鹽設備需要連續(xù)不間斷運行，則需要大量的熱源儲備;風能驅動的海水淡化技術在沿海高風能地區(qū)有很好的應用前景。但風能和太陽能一樣，也具有間歇性的特點，難以支持海水淡化設備的持續(xù)運行;相比太陽能和風能，地熱的優(yōu)點是可以24小時不間斷地提供能源。地熱系統的持續(xù)工作依賴于合理的設計。將太陽能與地熱結合起來，不僅可以解決夜間的能源儲備問題，也有利于地熱能的恢復。
多級閃蒸淡化海水的工藝中，鹵水的溫度通常在90℃至110℃之間，多效蒸餾工藝中鹵水溫度相對較低，約為75℃。光伏太陽能集熱器能夠把鹵水加熱到上述兩種工藝所需的溫度，但其投資成本較高。高品位的地熱能埋藏深度很深，開發(fā)利用的成本也非常高。并且太陽能和地熱均無法直接提供反滲透所需的高壓。因此，直接利用較低品位的太陽能和地熱能進行淡化海水還需要開發(fā)新型的海水淡水工藝和技術。
正滲透和膜蒸餾是近年來快速發(fā)展的膜分離技術，這兩種技術都能夠利用低品位的廢熱實現鹵水脫鹽，但兩者的商業(yè)化應用目前還未見報道。并且膜污染所帶來的膜壽命縮短和頻繁清洗增加了其運行成本。多孔硅膠對水蒸氣有很強的親和力，并且能夠在較低溫度下解吸所吸附的水蒸氣。多孔硅膠的這一特點使得利用低溫熱源驅動的水蒸氣吸附/解吸脫鹽技術淡化海水成為可能。吸附脫鹽技術的另一優(yōu)點是由于蒸發(fā)溫度較低，伴隨鹵水蒸發(fā)的鹵化氫氣體較少，因而產出水有較高的純度。
我國東部沿海地區(qū)人口密集，人均水資源占有量少，還面臨地表水污染嚴重、地下水開采過度和海水倒灌等問題。海水淡化是解決水量不足這一突出問題的重要途徑，對沿海地區(qū)的水環(huán)境治理具有重大意義。另外，我國的太陽能光伏產業(yè)主要集中于東部沿海地區(qū)，也為太陽能驅動的海水淡化提供了良好的技術支撐。低溫熱源驅動的水蒸氣吸附/解吸海水淡化技術的開發(fā)與應用，一方面能夠促進太陽能光伏產業(yè)的迅速發(fā)展，推動新能源技術的進步，優(yōu)化產業(yè)能源結構;另一方面，與反滲透、多級閃蒸、多效蒸餾等傳統的海水淡化技術相比，采用吸附脫鹽工藝和技術，海水淡化效率更高，能耗更低，該技術的大規(guī)模應用及產業(yè)化，能夠大大提高海水淡化產業(yè)的整體產能規(guī)模，緩解水污染日益嚴重及水資源日漸短缺的危機。
日前，財政部、國家海洋局聯合下發(fā)《關于在天津、江蘇實施海洋經濟創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范的通知》，決定在天津市實施海洋經濟創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范，重點推動海水淡化、海洋裝備等產業(yè)科技成果轉化和產業(yè)化，并通過戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展專項資金支持，推動產業(yè)向全球價值鏈高端躍升。
由天津、上海高校和企業(yè)聯合成立科研攻關團隊，立足海水淡化技術的最新國際前沿，對新型水蒸氣吸附/解吸海水淡化技術進行研究，利用太陽能和地熱作為驅動能源，實現海水淡化的高效和低碳化。
該項目的實施，旨在重點突破吸附脫鹽海水淡化的重大關鍵技術，實現科技成果的轉化和產業(yè)化，探索創(chuàng)新海水淡化技術發(fā)展的新方向、新趨勢，促進海洋經濟實現跨越式發(fā)展。 通過研究成果的示范和轉化，緩解我國沿海地區(qū)水資源短缺的現狀，發(fā)揮規(guī)模示范效益，并且對沿海地區(qū)水環(huán)境的治理產生積極影響。
