在全球气候变暖与极端风暴肆虐的当下，干旱日益加剧，地表河流湖泊与地下蓄水层的清洁水源储备正在不断缩减，整个世界都在极度渴求更多的净水。
在保障饮用水和灌溉用水供应的巨大压力下，全球各地的人们正在尝试各种手段来节约、保护和再利用水资源。这些尝试包括回收处理后的生活污水，以及从海水中通过脱盐技术提取宝贵的淡水。
无论这些过程能生产出多少清洁水，它们以及采矿、制造业和能源生产等高耗水行业，都不可避免地会留下一类被称为“卤水”的液体副产品。这是一种含有高浓度盐分、金属和其他污染物的废水。笔者目前的研究重点，正是致力于从这种潜在的污染源中，通过技术手段进一步提取可用的水资源。
根据现有的最新数据，全球每天产生的卤水总量高达252亿加仑。这一体量足以在一天之内填满近60000个奥林匹克标准游泳池，约相当于美国日常家庭用水总量的十二分之一。值得注意的是，这一估算数据来自2019年；随着近年来海水淡化工厂的持续扩建，实际的卤水产量预计已大幅增加。
如果能将这些庞大的液体进行净化并加以利用，那将是一笔巨大的水资源财富。
现阶段，沿海地区产生的大部分卤水会被直接排放到海洋中。而对于没有这一地理条件的内陆城市而言，通常的做法是将卤水留存在蒸发塘中自然蒸发，或者将其与其他废水混合，亦或是注入深层地下井进行填埋处置。
这些处置方法大多需要极其严格的环境保护措施和监测策略，以尽量减少对生态环境的伤害。
例如，海水淡化厂排放的卤水盐度极高，可能会导致鱼类死亡或迫使其逃离栖息地。自20世纪80年代以来，在巴林海岸周边，此类生态灾难发生的频率正呈上升趋势。
对于蒸发塘而言，必须铺设专用的防渗衬垫，以防止卤水渗透到地下从而污染地下水。而当水分完全蒸发后，残留的固体物质必须被及时清理，否则一旦遭遇大风，它们就会变成粉尘四散飘扬，造成二次污染。
这种现象在自然界中同样存在：随着犹他州大盐湖的日益干涸，含盐的沙尘随风而起，已经成为导致当地空气质量恶化和严重空气污染的重要推手，犹他州空气质量部门对此已有明确记录。
面对这一现状，包括笔者在内的研究人员正越来越多地开始探索卤水的潜力。我们不再将其仅仅视为废物，而是将其看作一种潜在的水源，以及钠、锂、镁和钙等高价值材料的来源。
目前，最为有效的卤水回收方法主要利用热量和压力将水分从卤水中“煮”出来，以蒸汽的形式捕获水，将金属和盐类作为固体留下。但这种系统往往造价高昂、运行能耗巨大，且设备体积庞大，难以广泛推广。
其他的处理方法也各有利弊。
电渗析技术利用电力通过特殊膜将盐分和带电粒子从水中分离出来，从而将较清洁的水与高浓度的盐水流分开。这项工艺在处理相对清洁的水质时效果最佳，但如果水中含有污垢、油脂或矿物质，它们会迅速堵塞或损坏膜组件，从而降低设备性能。
膜蒸馏技术则是通过加热水，使水蒸气穿过一种由于疏水性而排斥液态水的膜，从而将盐分和其他污染物截留。虽然这一方法在原理上行之有效，但其过程往往缓慢、能耗高且昂贵，限制了其在大规模应用中的可行性。
相较于大型设施，小型系统可能更具实效，它们通常具有较低的初始成本和更快的启动流程。
在亚利桑那大学，笔者正领导一项针对名为“分离、处理、电化学回收及膜技术”系统的测试工作。这是一套六步卤水回收系统，旨在连续回收城市卤水，即污水处理后残留的含盐废水。
该系统创新性地结合了多种常规方法：利用超滤技术通过精细滤网去除颗粒和微生物；利用反渗透技术迫使水通过致密膜以去除溶解盐；同时，我们还引入了通常不用于水处理的电解槽技术。
我们此前的研究表明，该系统能够回收具有可用价值的化学品，如氢氧化钠和盐酸，其成本仅为商业采购价格的六分之一。初步计算显示，这套集成系统可以回收高达90%的水分，从而极大幅度地减少了最终需要处置的废物量。经过紫外线或氯气的最终消毒处理后，这些回收水完全符合饮用标准。
目前，我们正在图森市建设一个更大规模的试点系统，以供研究人员进行深入研究。我们期望通过这一项目，验证该系统是否适用于回收其他来源的卤水，并评估其在消除病毒和细菌方面的功效，以确保人类饮用的安全性。
此外，我们已与来自内华达大学里诺分校、南加州大学以及美国陆军工程兵团的研究人员建立了合作伙伴关系，旨在帮助美国西南部社区通过安全回用城市废水来满足日常用水需求，从而确保可靠的水资源供应。
技术不仅仅是解决匮乏的工具，更是人类反思与自然关系的一面镜子。当我们将目光投向那些被遗弃的卤水，看到的不仅是待处理的废液，更是被现代工业逻辑切断的水循环链条。试图将每一滴水“吃干抹净”并不意味着对他者的掠夺，恰恰相反，这是一种更为谦逊的回归——在原子和分子的层面，重新学习自然界“物尽其用”的智慧。或许，当所谓的“废物”不再存在，我们才算真正读懂了水的语言。
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