综述：传统与新兴海水淡化技术的比较评估：可持续水解决方案的整体评述

这篇综述系统评估了传统（如多效蒸馏MED、反渗透RO）与新兴（如石墨烯膜、微生物淡化）海水淡化技术，通过热图和多标准基准分析，揭示了能耗、成本、环境影响与技术成熟度的权衡关系。研究为区域化技术选择提供决策框架，并指出机器学习（ML）优化等前沿方向，推动领域向可持续整合策略发展。

　　

全球水资源挑战与海水淡化的崛起

全球淡水稀缺已成为21世纪最严峻的环境问题之一。尽管地球表面70%被水覆盖，仅2.5-3%为淡水，且大部分存在于冰川或深层地下水。人口增长和气候变化加剧了这一危机，促使海水淡化技术从辅助手段转变为关键解决方案。

技术演进：从传统到创新

早期热法蒸馏（如1928年MED）主导市场，1960年代反渗透（RO）革命后，膜技术凭借能耗优势成为主流。21世纪涌现出石墨烯氧化物膜、金属有机框架（MOF）膜等新材料，以及电容去离子（CDI）、正向渗透（FO）等电化学工艺，形成两大技术阵营：

• 成熟技术：MED、多级闪蒸（MSF）、RO、电渗析（ED）
• 新兴技术：吸附脱盐、膜蒸馏结晶器（MDC）、微生物淡化细胞

热法与膜法的核心博弈

热法技术依赖相变分离，MSF和MED仍占全球淡化产能的25%，但能耗高达10-25 kWh/m³。膜法RO能耗已降至3-4 kWh/m³，但膜污染和高压需求仍是痛点。电渗析（ED）在低盐度水处理中表现优异，能耗仅0.7-2.5 kWh/m³。

环境与经济的天平

淡化厂每年消耗1.5百万桶石油当量，排放CO₂和N₂O等温室气体。RO虽能效提升，但浓盐水排放威胁海洋生态。新兴技术如CDI通过电极材料再生实现80%能耗降低，而微生物淡化将有机物转化为电能，开创"负能耗"可能。

未来突破方向

1. 材料革命：石墨烯膜实现>100 L/m²/h通量，MOF膜展现单价离子选择性
2. 智能优化：ML算法动态调控RO操作参数，降低15%能耗
3. 混合系统：太阳能-MED耦合使成本降至$0.5/m³

决策框架：没有放之四海皆准的方案

热带地区适合太阳能-MED，而高盐度水域可能需要FO-RO联用。研究强调技术组合的"拼图效应"——例如CDI与RO联用可回收80%浓盐水能量。最终，可持续淡化需要权衡技术成熟度、区域资源禀赋和生态红线，这正是本综述提供的核心价值。