近50年國(guó)際海水淡化技術(shù)研究的發(fā)展?fàn)顩r

全康環(huán)保:摘要: 以Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)核心合集內(nèi)收錄的1971―2020年海水淡化文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)源, 借助CiteSpace對(duì)國(guó)際海水淡化研究領(lǐng)域的國(guó)家和研究機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞、參考文獻(xiàn)、期刊與基金等信息進(jìn)行分析, 提出國(guó)際海水淡化技術(shù)演進(jìn)大致經(jīng)歷了三個(gè)階段: 起步階段; 以反滲透、多級(jí)閃蒸、超濾、微濾等研究為主的積累階段; 減壓滲透、正滲透、納米顆粒、石墨烯等海水淡化新材料新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的快速發(fā)展階段。同時(shí), 從技術(shù)進(jìn)步和政策支持兩個(gè)方面提出了對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究的借鑒與啟示。

水是基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源。根據(jù)世界氣象組織和聯(lián)合國(guó)教科文組織有關(guān)水資源的定義, 水資源是指可以被利用或有可能被利用的水源, 這個(gè)水源應(yīng)具有足夠的數(shù)量和合適的質(zhì)量, 并滿足某一地方在一段時(shí)間內(nèi)具體利用的需求。海水淡化通過(guò)脫除海水中的鹽分生產(chǎn)出可供工業(yè)生產(chǎn)和居民生活用的淡水, 是水資源開(kāi)源增量的有效途徑。自20世紀(jì)五十年代以來(lái), 由于淡化技術(shù)發(fā)展、城市用水緊張、河流湖泊污染以及國(guó)防軍事需求等原因, 海水淡化作為海洋開(kāi)發(fā)的重要組成部分開(kāi)始興起。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展, 國(guó)際上海水淡化技術(shù)日趨成熟, 相關(guān)研究主題和內(nèi)容也在不斷深化或調(diào)整。

目前, 國(guó)內(nèi)外已有不少海水淡化領(lǐng)域的知名學(xué)者通過(guò)研究海水淡化的特定內(nèi)容, 定性地分析海水淡化的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)。如高從??(2006年)對(duì)反滲透海水淡化技術(shù)方面取得的進(jìn)步進(jìn)行了概述; 王世昌(2015年)等簡(jiǎn)述了淡化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用; 克萊門(mén)斯?弗里茨曼(Clemens Fritzmann, 2006年)等從海水淡化的流程討論了反滲透海水淡化的發(fā)展現(xiàn)狀;阿基利?夏威夷(Akili D.Khawaji, 2007年)等總結(jié)了海水淡化技術(shù)的進(jìn)展和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 并對(duì)未來(lái)的淡化技術(shù)進(jìn)行了展望; 梅納赫姆?伊利米勒(Menachem Elimelech, 2011年)等從能量、材料等角度探討了海水淡化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。這些成果為研究海水淡化的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)提供了有益的參考。

文獻(xiàn)本身包含著大量的信息, 除了對(duì)文獻(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行分析, 還可以以文獻(xiàn)的外部特征為研究對(duì)象對(duì)海水淡化技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行定量分析。如柳洲(2014年)等以文獻(xiàn)計(jì)量方法分析了國(guó)際海水淡化研究熱點(diǎn), 為開(kāi)展海水淡化的前沿研究提供了可供借鑒的思路。本研究基于文獻(xiàn)計(jì)量方法, 從文獻(xiàn)年份分布、國(guó)家和機(jī)構(gòu)分布與合作、研究主題、知識(shí)基礎(chǔ)、主要期刊與基金支持等角度, 對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于海水淡化的研究成果進(jìn)行分析, 進(jìn)而探求海水淡化技術(shù)的演進(jìn)路徑和發(fā)展?fàn)顩r。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了12 000多種世界權(quán)威的、高影響力的學(xué)術(shù)期刊, 最早可回溯至1900年。本文以此作為數(shù)據(jù)源, 采用主題檢索, 以“seawater desalination”為主題詞, 文獻(xiàn)類型為“article”, 時(shí)間跨度默認(rèn)為該數(shù)據(jù)庫(kù)涉及的所有年份(1900―2020年), 檢索時(shí)間為2020年2月23日。經(jīng)篩選, 共獲得5 367篇文獻(xiàn)。

1.2 研究方法

科學(xué)知識(shí)圖譜是進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量研究的一種有效方法, CiteSpace是當(dāng)前研究人員廣泛使用的一種文獻(xiàn)計(jì)量與可視化分析工具。研究主要采用文獻(xiàn)計(jì)量方法, 運(yùn)用CiteSpace軟件分析相關(guān)數(shù)據(jù), 挖掘海水淡化的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)。按照每1年為1個(gè)時(shí)間切片進(jìn)行分析; 節(jié)點(diǎn)類型分別選取國(guó)家、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞、參考文獻(xiàn)、被引期刊、資助基金等; 閾值選擇為“每切片的前50節(jié)點(diǎn)”; 剪枝選擇為“無(wú)”。

2 研究結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)年度分布

文獻(xiàn)的數(shù)量在一定程度上反映了相關(guān)領(lǐng)域的研究水平和發(fā)展速度。從圖1可以看出, 海水淡化的研究成果整體上處于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì), 具體可分為三個(gè)階段。起步階段: 即1971―1990年期間, 每年被Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的文獻(xiàn)屈指可數(shù), 少部分年份(1974年、1982年)甚至一篇都沒(méi)有, 收錄數(shù)量最多的1987年也僅為10篇; 積累階段: 即1991―2006年期間, 年度文獻(xiàn)量在波動(dòng)中有了較快增長(zhǎng), 數(shù)量保持在9篇至110篇之間, 1993年僅為9篇, 2005年達(dá)到了110篇; 快速增長(zhǎng)階段: 即2007年之后, 年度文獻(xiàn)量有了顯著增加, 從2007年的116篇迅速增加到2019年的687篇。而截至2020年2月23日, 2020年已被收錄109篇文獻(xiàn), 可以預(yù)見(jiàn)2020年的文獻(xiàn)量較2019年會(huì)有所增加*。這可在一定程度上反映出學(xué)術(shù)共同體對(duì)海水淡化研究領(lǐng)域的關(guān)注度在逐步提高, 尤其是最近十幾年來(lái), 海水淡化的研究處于一個(gè)快速增長(zhǎng)階段。

注: 109為截至2020年2月23日, 已收錄到Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)的2020年文獻(xiàn)量; 738為平均法測(cè)算出的到2020年12月31日收錄的年度文獻(xiàn)量

2.2 國(guó)家和機(jī)構(gòu)的分布與合作網(wǎng)絡(luò)

在國(guó)家共現(xiàn)圖譜中, 共計(jì)出現(xiàn)國(guó)家69個(gè), 其中文獻(xiàn)量超過(guò)100篇的國(guó)家共19個(gè)。從表1可知, 中國(guó)以953篇的文獻(xiàn)量位居第一, 其次為美國(guó)(840篇)和韓國(guó)(494篇), 接下來(lái)分別是沙特阿拉伯(416篇)和西班牙(353篇)。雖然我國(guó)發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量最多, 但是中心性排名位居第六(0.10), 說(shuō)明我國(guó)在海水淡化研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)雖多但影響力有待提升。

以色列(170篇)、伊朗(155篇)、埃及(132篇)、科威特(119篇)、卡塔爾(112篇)等中東地區(qū)缺水國(guó)家在海水淡化領(lǐng)域的文獻(xiàn)數(shù)量也較多。分析認(rèn)為, 中東地區(qū)獨(dú)特的地理位置和氣候條件, 再加之其豐富的能源, 促使海水淡化成為該地區(qū)解決淡水資源短缺問(wèn)題的現(xiàn)實(shí)選擇, 進(jìn)而促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展。還有一些國(guó)家本身可能并不是特別缺水, 但技術(shù)裝備實(shí)力強(qiáng)勁, 擁有強(qiáng)勢(shì)的海水淡化公司, 并成為主要的技術(shù)裝備輸出強(qiáng)國(guó), 如美國(guó)、日本、韓國(guó)。此外, 2016年后, 巴西(25篇)、巴基斯坦(23篇)和伊拉克(20篇)等國(guó)發(fā)表文獻(xiàn)較多, 側(cè)面反映了近年來(lái)淡化技術(shù)的研究在這些國(guó)家開(kāi)始興起。

在研究機(jī)構(gòu)發(fā)表的文獻(xiàn)量上, 阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)以160篇的文獻(xiàn)量位居第一。從圖2可知, 在文獻(xiàn)量排名前10的研究機(jī)構(gòu)中, 有2個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)自沙特阿拉伯, 2個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)自新加坡, 2個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)自韓國(guó), 1個(gè)來(lái)自美國(guó), １個(gè)來(lái)自澳大利亞, 我國(guó)的中國(guó)科學(xué)院和天津大學(xué)分別以81篇和53篇的發(fā)文量名列其中。通過(guò)對(duì)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行共現(xiàn)圖譜分析, 共計(jì)出現(xiàn)研究機(jī)構(gòu)375個(gè)、連線571個(gè), 且大多數(shù)研究機(jī)構(gòu)相對(duì)集中, 說(shuō)明研究機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系較強(qiáng)、合作研究較為普遍。

2.3 研究主題

關(guān)鍵詞是文章主題的高度概括和濃縮, 體現(xiàn)出研究熱點(diǎn)的演變和延伸, 通過(guò)繪制關(guān)鍵詞可視化圖譜, 分析不同時(shí)期的研究熱點(diǎn), 有助于把握研究動(dòng)態(tài)和發(fā)展脈絡(luò)。1971―2020年間海水淡化研究領(lǐng)域出現(xiàn)頻次不少于200次的關(guān)鍵詞如表2所示, 脫鹽(desalination)、海水淡化(seawater desalination)、反滲透(reverse osmosis)、海水(seawater)、性能(performan-ce)、水(water)、系統(tǒng)(system)、能量(energy)、膜(membrane)、設(shè)備(plant)等構(gòu)成了海水淡化研究領(lǐng)域知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的主要節(jié)點(diǎn)。因文獻(xiàn)檢索詞為海水淡化, 因而基于脫鹽、海水淡化、海水等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次較高; 基于反滲透、能量、膜、膜蒸餾(membrane distillation)、納濾(nanofiltration)、正滲透(forward osmosis)、回收(recovery)等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次較高, 體現(xiàn)了反滲透技術(shù)及與海水淡化裝置密切相關(guān)的膜及能量回收等一直是海水淡化研究的重要問(wèn)題; 基于系統(tǒng)、設(shè)備、設(shè)計(jì)(design)、預(yù)處理(pretreatment)、廢水(waste water)等與海水淡化工程相關(guān)的關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次較高, 反映了海水淡化不僅僅是技術(shù)領(lǐng)域關(guān)心的問(wèn)題, 也是應(yīng)用層面關(guān)切的內(nèi)容。另外, 從出現(xiàn)頻次和初次出現(xiàn)時(shí)間來(lái)看, 自2017年起, 納米顆粒(nanoparticle)作為關(guān)鍵詞出現(xiàn)了103次, 說(shuō)明納米微粒在海水淡化技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)始引起較多的關(guān)注。

關(guān)鍵詞的中心性可以說(shuō)明其在整個(gè)關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)中的重要性, 代表了一定時(shí)期內(nèi)的核心研究主題。除了檢索詞海水淡化, 與淡化技術(shù)相關(guān)的反滲透、能量、膜、納濾等關(guān)鍵詞中心性也較高, 可見(jiàn)反滲透、膜及能量回收等是海水淡化研究的重要內(nèi)容。與淡化工程相關(guān)的系統(tǒng)、設(shè)備等關(guān)鍵詞中心性也較高, 可見(jiàn)應(yīng)用研究也是海水淡化領(lǐng)域研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

通過(guò)對(duì)1971―2020年間海水淡化領(lǐng)域的關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)時(shí)間段圖譜分析, 共計(jì)出現(xiàn)關(guān)鍵詞320個(gè), 關(guān)鍵詞之間的連線共計(jì)2546個(gè), 說(shuō)明關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系較強(qiáng), 且大多數(shù)研究熱點(diǎn)相對(duì)集中, 自1990年后開(kāi)始形成反滲透(1992年)、膜(1997年)、納濾(1998年)、太陽(yáng)能(solar, 1999年)、能量(2000年)、電滲析(elec-trodialysis, 2001年)、膜蒸餾(2002年)、濃鹽水(brine, 2003年)、質(zhì)量傳遞(mass transfer, 2004年)、分離(separation, 2005年)、正滲透(2006年)、氨-二氧化碳(ammonia carbon dioxide, 2009年)、減壓滲透(pres-sure retarded osmosis, 2010年)、中空纖維膜(hollow fiber membrane, 2011年)、復(fù)合膜(thin film composite, 2014年)、納米顆粒(2017年)、石墨烯(graphene, 2018年)等研究熱點(diǎn)。各個(gè)時(shí)間段的關(guān)鍵詞普遍與以往時(shí)間段存在較強(qiáng)連線, 說(shuō)明海水淡化研究領(lǐng)域存在較強(qiáng)的學(xué)術(shù)傳承關(guān)系。

突現(xiàn)詞是指在某一段時(shí)間內(nèi)突然增加或使用頻率較高的詞, 突現(xiàn)詞的出現(xiàn)可能預(yù)示著未來(lái)技術(shù)的發(fā)展方向。1971―2020年間海水淡化研究領(lǐng)域共檢測(cè)出74個(gè)突現(xiàn)關(guān)鍵詞, 其中強(qiáng)度大于10的突現(xiàn)詞共25個(gè)。如圖3所示, 在海水淡化研究領(lǐng)域的起步階段(1971―1990年), 研究成果較少、內(nèi)容不明確、也難以追蹤到研究主題的變化動(dòng)向; 在積累階段(1991―2006年), 共出現(xiàn)8個(gè)突現(xiàn)詞, 包括反滲透、多級(jí)閃蒸(multi-stage flash, 簡(jiǎn)稱msf)、超濾(ultrafiltration)、微濾(microfiltration)等關(guān)鍵詞, 反映出這一階段海水淡化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向; 進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段(2007年)之后, 部分突現(xiàn)詞是上一階段延續(xù)的關(guān)鍵詞, 同時(shí)又涌現(xiàn)出較多的突現(xiàn)詞, 如減壓滲透、與正滲透相關(guān)的氨-二氧化碳、與納濾相關(guān)的納米顆粒、與膜材料相關(guān)的石墨烯等關(guān)鍵詞?？傮w來(lái)看, 國(guó)際上海水淡化主流技術(shù)如蒸餾法和反滲透技術(shù)等日趨成熟, 而基于新材料如碳納米管、石墨烯等在海水淡化方面的應(yīng)用研究, 以及利用各類物理過(guò)程而開(kāi)展的離子濃差極化、減壓滲透、正滲透等新型海水淡化技術(shù), 發(fā)展較為迅速。

2.4 知識(shí)基礎(chǔ)

知識(shí)基礎(chǔ)是研究領(lǐng)域知識(shí)演進(jìn)的前提與支撐, 由共被引文獻(xiàn)集合組成, 是被引用的參考文獻(xiàn)所形成的演化網(wǎng)絡(luò)和共引軌跡。通過(guò)文獻(xiàn)共被引分析, 可以發(fā)現(xiàn)海水淡化研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)性文獻(xiàn)和重要知識(shí)基礎(chǔ)。從表3可知, 共有15篇參考文獻(xiàn)的共被引頻次不少于100次, 構(gòu)成了海水淡化研究領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)。其中, 共被引頻次最高的為梅納赫姆?伊利米勒等對(duì)淡化技術(shù)作為持續(xù)解決全球水資源短缺問(wèn)題的綜述。其次是勞倫?格林利(Lauren F.Greenlee)等對(duì)反滲透淡化技術(shù)應(yīng)用于海水和苦咸水中的比較研究, 共被引頻次為277次。再次是阿爾克希瑞?阿布杜拉(Alkhudhiri Abdullah)對(duì)膜蒸餾技術(shù)的綜述, 共被引頻次為219次。來(lái)自我國(guó)南京大學(xué)現(xiàn)代工學(xué)院朱嘉教授課題組的周林博士等在高效太陽(yáng)能海水淡化方面的研究, 以101次的共被引頻次排名第14位。

結(jié)合表2和圖3可知, 反滲透是最重要的海水淡化技術(shù)之一。與基于蒸發(fā)相變?cè)淼恼麴s法相比, 反滲透海水淡化技術(shù)不涉及相變、能耗相對(duì)較低, 得以迅速發(fā)展, 目前其裝機(jī)容量在全球海水淡化總裝機(jī)容量中占主導(dǎo)地位。從我國(guó)海水淡化的技術(shù)應(yīng)用情況來(lái)看, 截至2018年底, 我國(guó)已建成海水淡化工程142個(gè), 工程規(guī)模約為120萬(wàn)噸/日; 其中121個(gè)工程應(yīng)用反滲透技術(shù), 工程規(guī)模約為82萬(wàn)噸/日, 是應(yīng)用最廣泛的海水淡化技術(shù)。從全球范圍來(lái)看, 近年來(lái)海水淡化每年新增已簽約產(chǎn)能中, 膜技術(shù)的應(yīng)用持續(xù)超過(guò)蒸餾法海水淡化技術(shù), 而且會(huì)變得更加關(guān)鍵。

以蒸餾法和反滲透等傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)為基礎(chǔ), 為了進(jìn)一步優(yōu)化海水淡化性能、降低海水淡化能耗, 科研人員不斷開(kāi)展創(chuàng)新研究, 包括對(duì)不同海水淡化技術(shù)進(jìn)行組合, 如膜蒸餾通過(guò)將膜技術(shù)和蒸餾法結(jié)合起來(lái), 在減少腐蝕的同時(shí)降低建設(shè)成本、提高產(chǎn)水水質(zhì); 利用可再生能源的海水淡化技術(shù), 如在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)力的太陽(yáng)能海水淡化方法; 開(kāi)發(fā)新材料、新裝置提升海水淡化技術(shù), 如納米顆粒、石墨烯基分離膜以及流體切換能量回收裝置等。此外, 科研人員對(duì)不同于傳統(tǒng)海水淡化的新型海水淡化技術(shù)也進(jìn)行了深入研究, 如正滲透技術(shù), 因其具有低能耗、膜污染小等優(yōu)勢(shì), 在海水淡化中的應(yīng)用潛力巨大。結(jié)合表3可以看出, 反滲透、膜蒸餾、正滲透以及太陽(yáng)能海水淡化等相關(guān)內(nèi)容構(gòu)成了海水淡化研究領(lǐng)域的主要知識(shí)基礎(chǔ), 在海水淡化技術(shù)發(fā)展中具有重要的基礎(chǔ)性作用。

2.5 期刊分布

學(xué)術(shù)期刊是學(xué)術(shù)共同體從事科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的重要工具, 通過(guò)統(tǒng)計(jì)海水淡化相關(guān)文獻(xiàn)在不同期刊中的分布可以快速確定該領(lǐng)域的主要期刊。從表4可知, 《脫鹽》(Desalination)、《膜科學(xué)期刊》(J Membrane Sci)、《水研究》(Water Res)、《脫鹽和水處理》(Desalin Water Treat)、《環(huán)境科學(xué)技術(shù)》(Environ Sci Technol)、《分離與純化技術(shù)》(Sep Purif Technol)、《科學(xué)》(Science)等是海水淡化研究領(lǐng)域的主要期刊, 共被引頻次均超過(guò)1000次。其中, 《脫鹽》以4540次的被引用量位居第一, 且其中心性(0.33)也是最高, 初次被引年份可追溯至1975年, 可以推斷《脫鹽》是海水淡化研究領(lǐng)域最重要的傳統(tǒng)期刊。自2014年起, 《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)應(yīng)用材料和界面》(ACS Appl Mater Inter, 455次)、《材料化學(xué)A》(J Mater Chem A, 349次)、《自然通訊》(Nat Commun, 227次)、《納米尺度》(Nanoscale, 122次)等以較高的共被引頻次成為海水淡化研究領(lǐng)域期刊的新生力量。

2.6 基金分析

科學(xué)技術(shù)作為一種社會(huì)性的存在, 其運(yùn)行需要一定的制度基礎(chǔ)和環(huán)境條件。國(guó)家資助機(jī)構(gòu)在科研經(jīng)費(fèi)上的支持力度, 在一定程度上可以體現(xiàn)國(guó)家的政策導(dǎo)向或需求。從圖4可知, 我國(guó)在海水淡化研究領(lǐng)域的資助頻次遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國(guó)家和地區(qū), 特別是中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)(National Natural Science Foundation of China)以461次的資助頻次, 位居第一。在排名前十位的基金中, 我國(guó)占據(jù)了一半, 共有5個(gè)基金。分析認(rèn)為, 近年來(lái)我國(guó)高度重視海水淡化發(fā)展, 國(guó)務(wù)院辦公廳、國(guó)家發(fā)展改革委、科技部、原國(guó)家海洋局相繼出臺(tái)了發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)和專項(xiàng)規(guī)劃, 促進(jìn)了對(duì)海水淡化的支持力度。結(jié)合表1可知, 雖然我國(guó)在海水淡化領(lǐng)域發(fā)表的文獻(xiàn)量最多, 但是與基金資助頻次相比, 美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家基金資助的產(chǎn)出可能更具優(yōu)勢(shì)。而從國(guó)際上來(lái)看, 隨著全球海水淡化技術(shù)的成熟以及市場(chǎng)的發(fā)展, 許多大型跨國(guó)集團(tuán)進(jìn)入海水淡化市場(chǎng), 政府對(duì)海水淡化的支持多以政策引導(dǎo)為主, 如對(duì)海水淡化水給予水價(jià)補(bǔ)貼、多元化的融資渠道、加強(qiáng)示范工程建設(shè)、推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展等。以美國(guó)、日本等海水淡化技術(shù)優(yōu)勢(shì)國(guó)家為例, 美國(guó)以立法的形式推動(dòng)科技創(chuàng)新, 日本采用委托與聯(lián)合研發(fā)的方式支持海水淡化應(yīng)用性研究。作為一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù), 通過(guò)開(kāi)展技術(shù)成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用也是促進(jìn)海水淡化科技進(jìn)步的重要方式。如美國(guó)政府充分重視示范工程的推廣輻射作用, 建立公有裝置用于海水淡化先進(jìn)技術(shù)的共享開(kāi)發(fā)、技術(shù)示范及轉(zhuǎn)化。日本政府把海水淡化作為公益供水工程, 投資建設(shè)海水淡化廠。

3 小結(jié)與建議

本研究通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量分析, 從發(fā)文量、國(guó)家和研究機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞、參考文獻(xiàn)、期刊與基金等方面, 探究了近50年來(lái)國(guó)際海水淡化技術(shù)研究的發(fā)展?fàn)顩r?？傮w來(lái)看, 國(guó)際上海水淡化主流技術(shù)日趨成熟, 新材料新技術(shù)的研發(fā)較為活躍。首先, 在技術(shù)演進(jìn)方面, 海水淡化經(jīng)歷了起步階段、積累階段和快速發(fā)展階段。反滲透技術(shù)、以多級(jí)閃蒸為代表的蒸餾法和超濾、微濾等預(yù)處理技術(shù), 經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展已逐漸成熟, 并得到了廣泛的應(yīng)用。正滲透、納米顆粒、石墨烯等海水淡化領(lǐng)域的新材料新技術(shù)研發(fā)不斷涌現(xiàn), 但在實(shí)際應(yīng)用中多處于探索階段。其次, 在研究分布方面, 海水淡化的研究遍布世界多個(gè)國(guó)家和機(jī)構(gòu)、合作研究較為普遍。近年來(lái)在我國(guó)政府對(duì)海水淡化研究的大力支持下, 我國(guó)科研機(jī)構(gòu)在海水淡化研究領(lǐng)域文獻(xiàn)產(chǎn)出量上已位居第一, 但在文獻(xiàn)的重要性上還有較大的提升空間。最后, 在學(xué)術(shù)發(fā)展方面, 海水淡化領(lǐng)域具有較多的學(xué)術(shù)期刊, 既包括傳統(tǒng)的專業(yè)性學(xué)術(shù)期刊, 也有一些綜合性學(xué)術(shù)期刊, 涉及化工、材料、能源等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。雖然我國(guó)在海水淡化研究領(lǐng)域的基金資助、文獻(xiàn)產(chǎn)出上具有一定的優(yōu)勢(shì), 但是還沒(méi)有形成在國(guó)際上有影響力的學(xué)術(shù)期刊, 學(xué)術(shù)建設(shè)還有很大的發(fā)展空間。

本研究基于Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù), 以海水淡化為主題詞, 雖然不能否認(rèn)會(huì)缺失某些國(guó)家、某些領(lǐng)域海水淡化研究相關(guān)的重要文獻(xiàn), 但是相對(duì)來(lái)說(shuō)仍可以較全面地檢索到國(guó)際海水淡化研究領(lǐng)域中較權(quán)威的文獻(xiàn)資料。通過(guò)梳理國(guó)際海水淡化研究的演進(jìn)脈絡(luò), 在一定程度上可以對(duì)推動(dòng)我國(guó)海水淡化研究提出以下建議。

一是在技術(shù)進(jìn)步方面, 我國(guó)海水淡化技術(shù)研究經(jīng)過(guò)多年發(fā)展, 已經(jīng)掌握低溫多效蒸餾和反滲透海水淡化技術(shù), 但是在技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)方面還有待提升。一方面建議加強(qiáng)海水淡化技術(shù)、工藝、材料等的集成創(chuàng)新和推廣應(yīng)用, 強(qiáng)化多級(jí)閃蒸技術(shù)研究, 在傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)基礎(chǔ)上, 以反滲透膜、能量回收、膜蒸餾、可再生能源海水淡化等內(nèi)容為重點(diǎn), 深化傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)節(jié)能降耗等方面的研究; 另一方面建議加強(qiáng)海水淡化新技術(shù)、新工藝、新材料等的自主創(chuàng)新和應(yīng)用探索, 結(jié)合國(guó)際海水淡化研究趨勢(shì), 以正滲透、納米材料、石墨烯等內(nèi)容為重點(diǎn), 發(fā)展新型低能耗海水淡化技術(shù)。

二是在政策支持方面, 近年來(lái)我國(guó)海水淡化相繼納入到循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、“水十條”、生態(tài)文明建設(shè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要等多個(gè)國(guó)家法規(guī)、政策、規(guī)劃及文件中, 但是在海水淡化應(yīng)用推廣方面還有待完善, 一方面建議借鑒國(guó)外對(duì)海水淡化的多元化支持方式, 從工程示范、財(cái)稅優(yōu)惠、產(chǎn)學(xué)研用等多渠道促進(jìn)海水淡化技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用; 另一方面建議加強(qiáng)學(xué)科建設(shè), 推動(dòng)海水淡化領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊的發(fā)展, 加強(qiáng)自主海水淡化核心技術(shù)、材料和關(guān)鍵裝備的基礎(chǔ)研究, 鼓勵(lì)新型海水淡化技術(shù)研發(fā)。技術(shù)從實(shí)驗(yàn)研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用需要一定的周期, 與反滲透以及蒸餾法等傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)相比, 新開(kāi)發(fā)的海水淡化技術(shù)由于可靠性、穩(wěn)定性以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性尚不成熟, 多處于實(shí)驗(yàn)研發(fā)階段。盡管國(guó)際海水淡化市場(chǎng)仍以蒸餾法和反滲透技術(shù)為主, 但是新型海水淡化技術(shù)普遍具有較低的能耗, 隨著技術(shù)的進(jìn)步將會(huì)對(duì)未來(lái)海水淡化的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。