海水淡化是指将海水里面的溶解性矿物质盐分、有机物、细菌和病毒以及固体分离出来从而获得淡水的过程。从能量转换角度来讲，海水淡化是将其他能源(如热能、机械能、电能等)转化为盐水分离能的过程。水质通常用总溶解固体(total dissolved solids，TDS)这一术语来衡量，用于表征水中盐分和矿物质含量，从而对原水进行分类和对获得的淡水的质量进行评价。TDS又可称为溶解性固体总量或矿化度，单位为mg/L，即每升水中盐分或矿物质的质量(mg)。一般将TDS 1000mg/L的水定义为淡水，而WHO也以此范围作为饮用水标准，USER则将饮用水标准设定为TDS 500 mg /L。一般将TDS在1000~10000mg/L的水定义为苦咸水，TDS在10000~45000mg/L的水定义为海水，而海水的平均标准为35000ing/L。
根据盐水分离过程的不同，当盐水分离过程中有新物质生成时，则该海水淡化方法属于化学方法，反之则属于物理方法。在物理方法中利用热能作为驱动力，盐水分离过程中涉及相变的归类为热方法;利用膜(半透膜或离子交换膜等)进行盐水分离且不涉及相变的则归类为膜方法;此外，物理方法中还包括溶剂萃取法，而化学方法主要包括水合物法和离子交换法。
海水淡化技术种类虽然很多，但达到商业规模的主要有膜方法和蒸馏法，蒸馏法又可分为多级闪蒸法(multi-stage flash, MSF)、多效蒸馏法(multi-effect distillation, MED)和压汽蒸馏法(vapor compressionVC);膜法主要有电渗析法和反渗透法(包括纳滤)两种。截至2015年中期，全球海水淡化技术中反渗透占总产能的65%，多级闪蒸占21%,电去离子占7%，电渗析占3%，纳滤占2%，其他占2%。目前我国掌握的反渗透和低温多效海水淡化技术水平国际领先，其中反渗透法占总产水能力的64.42%;低温多效蒸馏法占总产水能力的33.43%。
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