無處不在的“滲透壓”與海水脫鹽淡化

首先給大家講一個(gè)專業(yè)術(shù)語：滲透壓，一句話描述原理就是：為了阻止水分子會(huì)從低濃度（滲透壓低）的液體滲透到高濃度（滲透壓高）的液體而在高濃度液體一側(cè)施加的最小額外壓強(qiáng)叫滲透壓。
以下是一個(gè)滲透壓的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)過程：將蘿卜切成兩塊，在切開地方的上方2cm處系上繩子，把蘿卜分別放入2個(gè)杯子，切面朝下，一個(gè)倒入500ml清水，一個(gè)倒入500ml鹽水，24小時(shí)后，觀察結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：鹽水的滲透壓高，蘿卜中的水份會(huì)流失到鹽水杯中，因此杯中水會(huì)增加；脫水后的蘿卜會(huì)變軟；清水的滲透壓低，清水會(huì)滲入蘿卜中，因此杯中水會(huì)減少。

無處不在的“滲透壓”

提起“滲透壓”也許你覺得生疏的很，可實(shí)際上我們幾乎天天都在應(yīng)用它接觸它！比如：夏天在高溫環(huán)境中工作的人被勸告多喝淡鹽水。這為什么呢？這些就是滲透壓！都是“滲透壓”在起作用。我們知道，很多溶質(zhì)都可溶解于水分，溶質(zhì)微粒都會(huì)對(duì)其周圍的水分產(chǎn)生一定的吸引力，這種吸引力就叫“滲透壓”。上面說的高溫大出汗，汗水本身就有咸味帶走了過多體內(nèi)的鹽分，人體滲透壓可能失去平衡(失調(diào)脫水)，就需要補(bǔ)充鹽水。再比如我們吃東西如果吃咸了，也就是鹽份過高了，進(jìn)食后使身體滲透壓提高，通過神經(jīng)反射報(bào)告給大腦于是就會(huì)感到很口渴，……?？梢哉f，人和所有生物一樣，無時(shí)無刻不和滲透壓打交道，甚至可以說，沒有滲透壓，人和所有生物就不可能存在。

在醫(yī)院給病人輸液，一般最常用的基液是0.9%的生理鹽水（把0.9克食鹽溶到100毫升蒸餾水中），另一部分才是治病的藥物加到基液當(dāng)中。為什么輸液基液要用0.9%的生理鹽水呢？這也涉及到滲透壓的問題。只有與人體血漿具有相近滲透壓的溶液，才可以作為靜脈注射的基液。臨床上，只要滲透濃度在280mmol/L-320mmol/L(毫摩爾/升，下同)范圍內(nèi)的溶液，就被稱為等滲溶液。人體中的血漿、胃液、胰液、腸液、膽汁、脊髓液、淚液等的滲透壓大致相等，它們都是等滲溶液。一般情況下，正常人血漿的滲透濃度為303.7mmol/L，而0.9%生理鹽水的滲透濃度為308mmol/L，與一般正常人的血漿滲透濃度最接近，所以才用0.9%的生理鹽水。

海水脫鹽淡化

受到海水動(dòng)物特有的細(xì)胞半滲透黏膜機(jī)制的啟發(fā)，人們研制出反滲透海水脫鹽淡化裝置。其中一個(gè)關(guān)鍵的材料便是對(duì)物質(zhì)通過具有選擇性功能的半透膜。海水淡化所應(yīng)用的半透膜允許水分子通過，但不允許離子（例如Na+，Mg2+，Cl-等）或較大分子（例如葡萄糖，尿素等）通過。這樣在海水淡化的同時(shí)，也起到了水質(zhì)凈化的作用。

如果對(duì)海水施加大于滲透壓的外加壓力，此時(shí)海水中水分會(huì)反向通過滲透膜，而鹽分則被半透膜阻隔無法通過。通過這個(gè)反滲透過程，半透膜的另一側(cè)便能收集到淡化的海水。半透膜對(duì)鹽的截留率可達(dá)到98%以上，我國(guó)的第一座反滲透海水淡化工程是1985年1月16日在西沙群島永興島建成的，產(chǎn)淡化水可以達(dá)到兩百噸。

當(dāng)位于半透膜兩側(cè)的水溶液濃度不同時(shí)，在濃度梯度的作用下，低濃度溶液中的水會(huì)自發(fā)地通過半透膜滲透到高濃度溶液一側(cè)，這便是滲透過程。此時(shí)，兩側(cè)液面開始產(chǎn)生高度差，液面高度差產(chǎn)生的壓力會(huì)阻礙滲透過程的再進(jìn)行。當(dāng)高濃度溶液一側(cè)的液面不再升高，兩側(cè)溶液達(dá)到滲透平衡，此時(shí)，高度差產(chǎn)生的額外壓力便是滲透壓。