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海水淡化技術現有20余種，主要分為蒸餾法和膜法兩大類。蒸餾法歷史久遠，目前中東國家廣泛采用的多級閃蒸技術就屬于此類。該技術發明于上世紀50年代，基本原理是把加熱的海水依次通過溫度、壓力逐級降低的閃蒸室，使其蒸發冷凝獲得淡水。這一技術大幅改善了蒸餾所產生的積垢問題，但能耗偏高。新研發的低溫多效蒸餾技術，可以在不超過70攝氏度的條件下，將幾個蒸發器串聯操作，降低了能耗，且水垢少水質高，更具推廣潛力。
膜法中的反滲透法也是應用十分廣泛的技術。主要原理是把海水經高壓水泵加壓處理，產生大于海水滲透壓的壓力，使淡水通過反透膜反滲出來，濃鹽水則由另一端排放出去。隨著膜性能的提高和價格的下降，反滲透法目前已成為投資最少、成本最低的海水淡化手段。現階段，生產1立方米淡化水的能耗，已經從最初的20多度電降至4度電以下，未來還有可能進一步降低。由于技術先進，新加坡已經把海水淡化成本降到了每立方米0.49美元。
海水雖然取之不竭，淡化成本也不斷降低，但目前成本依舊偏高。現有的大部分海水淡化設施都位于高收入、嚴重缺水的國家。不過，技術的創新總是令人期待。美國萊斯大學的科研人員，利用廉價塑料透鏡把陽光聚焦到納米光子太陽能膜的“熱點”上，可以將太陽能海水淡化系統的效率提高50%以上。
海水淡化技術的進步令人鼓舞，但其衍生的環境問題也不容忽視。高溫、高鹽、摻雜化學藥劑的廢水，通常直接排入海洋，一定程度上影響著海洋生態環境，甚至使生物種群發生改變。因此，人類在利用海水“解渴”的同時，還要加強對海域生態環境的考量，重視廢水的處理工作。
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