海水綜合開發與高效利用研究進展

裴洪昌，岳茂文，劉建路，李忠芳，陳曉宇

（1.山東海化集團有限公司，山東濰坊 262737；2.山東理工大學化學化工學院，山東淄博 255000）

海洋是資源的寶庫，是人類可持續發展的重要資源來源。海洋中水儲量占地球總儲水量的90%以上。在淡水日益匱乏的今天，海水無疑是重要的淡水資源來源。此外，海水中存在80 余種化學元素，且各種資源儲量豐富。然而，海水中離子濃度一般較低，這給海水的資源化開發帶來了挑戰。對海洋的合理開發利用可為人類的經濟發展提供豐富資源［1］。受限于技術水平的發展，早期人類對海水的開發主要是從中獲取單一資源。例如，從海水獲取淡水，利用多級閃蒸、電滲析、膜分離等方法將水中鹽分除去，剩余濃縮液則回排深海、注入深井或排入地表水等，這不但造成了資源浪費，也對排出口的生態造成一定影響。此外，通過日曬將水以蒸汽形式蒸發并結晶后獲得鹽類，同樣會造成淡水資源的浪費。

2012年中國曾在《海水淡化產業發展“十二五”規劃》中建議對海水進行綜合開發。在獲得淡水的同時，濃海水須優先考慮綜合利用，暫不可資源化利用時，需選擇正確的排放方式處理濃海水。2021年，國家發展改革委聯合自然資源部印發的《海水淡化利用發展行動計劃（2021—2025年）》則明確要求提高濃鹽水綜合利用水平，提高海水資源開發水平，保護海洋生態環境。對海水的綜合資源化開發，即將海水淡化與海水中化學資源的提取工藝相耦合，同時獲得多種資源，不僅符合國家政策要求，也是中國海洋經濟綠色發展的必由之路。

目前，對海水資源的綜合開發多停留在基礎研究階段，因此了解納濾膜（NF）或反滲透膜（RO）分離過程中產生的濃水中各種資源的深度、可持續開發現狀非常重要［2-3］。本文對濃水中鈉、鎂、鋰、溴、鈾等資源富集技術進行總結，側重不同資源的富集現狀和機理，并指出濃水資源開發的技術發展趨勢和未來研究方向。

1 膜法海水淡化技術

海水淡化是利用各種方法處理海水，實現海水中鹽和水分離的過程。相較于冷凍法和蒸餾技術，膜分離法以其較低的投資和運行成本，逐步成為海水淡化的主流技術［4］。膜分離法主要利用超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透膜（RO）對離子和水分子的選擇性透過作用實現海水中不同組分的分離。UF膜孔徑為1～100 nm，主要作用為截留水中有機質和不溶物，以保護后續NF和RO膜組件［5］。NF膜一般為表面荷負電聚酰胺復合膜，可以截留相對分子質量為100～1 000 的小分子物質，對海水中高價鹽具有顯著的截留效果，但僅允許單價鹽（主要為NaCl）透過［6］。RO 膜則更為致密，沒有宏觀意義上的孔結構，只有分子鏈間的自由體積孔。理論上RO膜只允許水分子通過，對其他鹽離子具有高效的截留作用［7］。海水經RO 膜過濾后獲得的淡水可供工業生產或飲用。

經過淡化工藝處理后的濃海水與天然海水成分有很大不同，主要表現為鹽度和密度增大。濃海水含鹽量約是天然海水的兩倍，通常還含有系統運行過程中因預處理和膜清洗所添加的其他化學物質，這些物質可能具有一定的海洋生物毒性［8］。此外，由于濃海水比天然海水密度更高，濃海水在排放口附近會和天然海水分層，然后滑向更深的海床。從排放點到海床底部，海洋生物都會暴露在濃海水中從而影響海洋生態。因此，濃海水的直接排放對海洋環境產生諸多不利影響，同時也會造成濃海水中其他資源的浪費。NF和RO的濃縮液中各種離子可成倍濃縮，為其他資源的開發提供了新的思路［9-10］。

2 濃水中各種資源的提取

2.1 氯化鈉的提取

食鹽（NaCl）是人類生活的基礎。鹽田日曬法是海水制鹽的主要方法（表1）。其主要工藝是將海水引入鹽田，利用太陽能將海水中的水分蒸發，使海水中鹽分濃度逐漸增加直至過飽和析出。由于海水中除NaCl外，還含有其他多種雜質離子，如Ca2+、Mg2+、SO42-等，直接利用天然海水曬鹽制備的粗鹽，雜質含量高，從而延長了后續精制工藝。NF可以高效地將海水中的單價離子和高價離子分離，獲得高純度的NaCl溶液，以減少其精制工藝路徑，降低生產成本［11］。波蘭Debiensko脫鹽廠利用納濾膜，對煤礦鹽水進行脫鹽預處理，處理后的制鹽能耗從970 kW·h/t 降到450 kW·h/t，結垢量從110 kg/t降至50 kg/t［12］。

表1 氯化鈉主要提取工藝原理及優缺點Table 1 Main extraction process principles，advantages and disadvantages of NaCl

電滲析技術是另一種可將海水中NaCl 純化的方法，其具有預處理過程簡單、濃縮倍率高等優勢。相對傳統鹽田法制鹽，電滲析濃縮可大量節約鹽田用地，不受季節和降水影響［13］。電滲析技術的核心是離子交換膜，按照荷電種類和可交換離子類型，離子交換膜可分為陽離子交換膜（陽膜）和陰離子交換膜（陰膜）。其中，陽膜中一般含有帶負電的酸性基團，如磺酸根等，可為溶液中陽離子提供傳質路徑，并依靠靜電斥力阻擋水中陰離子的跨膜傳遞。陰膜則含有季胺等荷正電基團，可以傳遞溶液中的陰離子而阻擋陽離子［14-15］。由此機理可知，電滲析也是無相變過程，其綜合能耗相對較低。JIANG 等［16］研究發現，電滲析過程中的傳質驅動力主要為電能而非由濃度差引起的滲透現象，且經過電滲析之后，每升濃水中的含鹽量約為271 g，遠高于蒸發法制鹽的原液濃度（每升水中的含鹽量約為170 g），可極大地減少曬鹽的時間和成本。經過計算，電滲析處理RO濃水運行成本約為1.5 元/m3，證明電滲析是一種具有成本優勢的濃水處理工藝［17］。然而，目前電滲析裝置特別是電滲析膜的成本，仍然是制約電滲析大規模應用的主要瓶頸。此外，電滲析過程對進水水質的穩定性有一定要求，也需要對進水進行預處理或根據進水水質調整操作工藝。

2.2 鎂的提取

鎂是一種重要的金屬，廣泛應用于航空航天、汽車、電子等領域。中國對鎂資源的開發已有幾十年的歷史，但主要是以礦石類資源開發為主，對海水中鎂的資源利用率一直較低。相反，美國、英國、以色列等國家的鎂資源約90%來源于海水［18］。濃海水提取鎂是一種重要的資源開發方法，可以解決海水淡化過程中產生的濃水問題，同時也可獲得有價值的鎂資源，促進資源的循環利用和可持續發展。目前，已經有多種方法用于濃海水提鎂，包括化學沉淀、離子交換、膜分離和電解等方法（見表2）［19］。

表2 海水中鎂的主要提取工藝原理及優缺點Table 2 Main extraction process principles，advantages and disadvantages of Mg from seawater

化學沉淀法是海水提鎂發展較早的一種方法，即通過向海水中添加低成本的堿，如石灰乳、氨水和燒堿，使Mg2+以Mg（OH）2形式沉淀出來，也可直接利用CO2將Mg2+以MgCO3的形式析出，最終通過過濾或沉淀分離的方法將其沉淀分離出來，從而獲得鎂鹽［20］。影響濃海水中提取Mg2+的主要雜質離子是Ca2+，如石灰乳沉淀法制備Mg（OH）2時，會有部分CaSO4雜質析出，而以CO2沉淀時則會產生一定量的CaCO3沉淀。因此，如何選取合適的堿或其他沉淀劑以獲得高純度的Mg（OH）2或MgCO3是必須要解決的問題。

離子交換膜結晶器作為一種新型分離技術，可以從海水和工業鹵水中提取高純度的氫氧化鎂。該技術將離子交換和膜結晶技術相結合，通過離子交換膜將OH-轉移到反應區，使得反應區中的Mg2+與OH-結合形成Mg（OH）2晶體。這種技術不需要將沉淀劑直接投入到濃海水中，因此可以避免共沉淀問題，同時可以使用低成本和低純度原料，在降低生產成本的同時，不會影響產品純度［21］。然而，離子交換過程提供的切向流速率一般較小，如何保證在膜表面形成的晶體顆粒及時脫落以避免膜表面的結垢和污染，仍是膜結晶過程的挑戰［22］。

電解法是一種利用電化學反應將Mg2+還原為金屬鎂的方法。在電解過程中，將濃海水作為電解質，Mg2+在電極上還原為金屬鎂，并在電極上沉積。電解法的優點是可以獲得高純度的金屬鎂，同時也可以減少廢水的產生。此外，電解法可以在較短的時間內完成鎂的提取，具有用于鎂大規模生產的潛力。然而，電解法需要消耗大量的電能，生產成本較高；此外，電解法還需要定期更換電極和維護設備，因此需要較高的維護成本［19］。

2.3 鉀的提取

鉀是中國重要的戰略性礦產資源，也是最為緊缺的戰略性礦產資源之一。中國鉀資源產地主要在青海柴達木盆地和新疆羅布泊鹽湖地區。但苛刻的開發和生產環境限制了上述地區鉀資源的開發利用，導致國內產能難以滿足需求，大部分依賴進口。作為農業大國，這將會影響國家“三農政策”的貫徹實施和國家糧食安全，因此開發新的鉀礦資源勢在必行。海水中鉀元素的總儲存量達5.50×1014t，是全球陸地鉀礦總儲量的一萬余倍，并且是可持續開發的天然礦物資源。但是，海水中K+含量約為0.4 g/L，遠低于鹵水中K+含量，這給海水提鉀帶來挑戰。經反滲透濃縮后的濃海水中K+濃度相對原始海水可提高近一倍，但同時其他雜質離子濃度也相對較高，其中Ca2+、Mg2+、SO42-等離子可采用沉淀或納濾法去除，而NaCl將成為主要雜質因素［23］。

離子篩或樹脂吸附法是濃海水提鉀的一種重要方法。離子篩是利用材料內部孔隙結構和化學反應，將K+取代原有的離子嵌入材料中形成化學鍵而固定K+的方法。樹脂吸附法則主要利用樹脂中含有的陰離子基團，如—SO3H等可以與K+形成陰陽離子形式而將K+固定到樹脂上。離子篩和樹脂法在固定K+后，均需要利用洗脫劑將K+從固相材料中脫附，同時也完成固相離子篩或樹脂的再生［24］。

中國學者以斜發沸石為K+吸附劑，建立了具有自主知識產權的海水提取KCl工藝。該工藝利用斜發沸石中特殊的晶體孔道結構選擇性地吸附海水中K+，再以氯化銨溶液洗脫得到富鉀溶液。洗脫液中主要含有氯化鈉、氯化鉀和氯化銨，最后利用氨析法或分布結晶法獲得氯化鉀。該項成果被鑒定為國際領先水平，并在河北曹妃甸工業區和山東建立了5萬t/a的示范工程［25］。

沉淀法是較早研究的海水提鉀方法，主要是利用K+與其他陰離子形成沉淀而富集鉀。常用的沉淀劑有六硝基二苯胺（六硝基二苯胺鉀鹽難溶）、磷酸鹽、四苯硼酸鈉（四苯硼酸鉀難溶）。但是，此類沉淀劑一般成本較高，且六硝基二苯胺易爆，在實際生產中實用價值較低。

溶劑萃取法是另一種海水提鉀的重點研究方向之一。溶劑萃取法主要利用K+在水相和有機萃取劑相中的溶解度不同，將K+選擇性地從海水中萃取入萃取劑，再用純水將萃取劑反萃，進而達到K+純化的目的。主要萃取劑有正丁醇、異戊醇、冠醚類、有機酸的煤油溶液等［26］。然而，萃取法對低濃度K+的萃取效果一般較差，且需要大量使用有機萃取劑和純水，具有一定的環境風險和成本風險。海水中K+的主要提取工藝原理及優缺點見表3。

表3 海水中K+的主要提取工藝原理及優缺點Table 3 Main extraction process principles，advantages and disadvantages of K+ from seawater

2.4 鋰的提取

鋰被稱為“工業味精”、“金屬材料的維生素”等，已被廣泛用于電工電子、高能電池、醫藥等諸多領域。隨著中國“雙碳”戰略的實施和新能源汽車的發展，鋰資源的需求量正逐步提高。目前，鋰的主要來源為固體鋰礦和鹽湖鹵水，但從長遠來看，兩者中的鋰儲量仍不能滿足人類可持續發展的需求［27］。海水中蘊含著約2 300億t鋰資源，從海水中提取鋰已成為鋰資源來源的重要保障［28-29］。2023年3月8日，青島水務集團海水淡化公司百發海水淡化廠與禮思（上海）材料科技有限公司舉行了全球首個海水淡化濃鹽水提鋰的合作項目簽約儀式，這表明從海水淡化濃水中提鋰已由基礎理論研究進入到了實際生產過程。

參考鹵水提鋰，離子交換法是濃海水提鋰的重要方法，如禮思（上海）材料科技有限公司曾公開一種吸附塔提鋰的工藝方法［30］，其主要利用吸附劑或離子交換樹脂將Li+選擇性地從混合鹽溶液中富集，再經過適當洗脫液脫附而實現Li+的分離和富集。該工藝更適用于Li+含量較低且鎂鋰比較高的液態鋰資源的富集，并且工藝簡單、污染較少，具有實際應用前景。吸附劑主要包括有機吸附劑和無機吸附劑，其中無機離子篩吸附劑在實際中應用較多。鋰離子篩吸附劑是預先在化合物中引入Li+，在離子篩制備成型后再將預先引入的Li+去除，從而保留Li+的孔隙結構。該孔隙結構與Li+具有尺寸匹配效應，即“離子篩效應”，可將Li+從多種混合離子中提取出來［31］。

沉淀法是富鋰鹵水中鋰資源提取應用最多的方法。該方法首先通過自然蒸發或其他方式將混合鹽溶液濃縮，然后加入NaOH 和Na2CO3去除Mg2+和Ca2+，經過再次濃縮后加入Na2CO3最終獲得Li2CO3。然而，此方法需要大量的NaOH 和Na2CO3作為沉淀劑除雜，無疑增加了提鋰成本，特別是在Li+濃度較低時更為顯著。

溶劑萃取法也是液態鋰資源提取的重要方法。溶劑萃取法提鋰所獲得產品純度較高且工藝簡單，曾成為液態鋰資源提取的主要方法。目前，萃取劑主要有磷酸酯類、脂肪醇類、離子液體類、短鏈酮類、冠醚和類冠醚類等，其中冠醚類萃取劑主要依靠冠醚環尺寸與Li+尺寸的匹配效應，選擇性地從混合離子溶液中提取Li+［32］。此外，以磷酸三丁酯為代表的協萃劑，對提高Li+的提取率具有重要促進作用。

目前，濃海水提鋰大多還處于實驗室研究階段，除已開始建設的百發海水淡化廠項目外，鮮有工業化應用報道。其主要原因是濃海水中Li+濃度較低，無法直接借鑒鹵水提鋰相關工藝技術。相對于鹵水提鋰，濃海水提鋰仍具有較高的技術難度和能耗。隨著科學技術的不斷發展，可再生能源和工業低品質能源的合理利用被認為是降低濃海水提鋰整體工藝能耗的有效路徑。目前，不同提鋰工藝仍有許多的技術瓶頸需要突破（見表4），如吸附劑的選擇性、使用壽命和可再生性；溶劑萃取工藝則面臨著有機溶劑的過量使用及較大的占地面積等問題［33］。

表4 海水中鋰的主要提取工藝原理及優缺點Table 4 Main extraction process principles，advantages and disadvantages of Li from seawater

2.5 鈾的提取

鈾是核能開發不可缺少的基礎原料，是未來清潔能源的重要方向。此外，戰略性鈾資源在軍事領域更是具有不可替代的作用，是國家核威懾力的有效保障，也是國家安全的重要保障。固體鈾礦石是一種不可再生資源，已探明儲量僅可供人類開發使用百年。海洋中鈾資源的合理開發利用為鈾資源來源提供了新的思路，被譽為可以改變世界的化工分離過程之一［34］。

海水提鈾的主要挑戰在于其極低的自然濃度，僅為3 μg/L 左右，且各種干擾離子濃度較高。在不同pH 條件下，海水中鈾的存在形式主要為UO22+、UO2（CO3）34-、CaUO2（CO3）32-和MgUO2（CO3）32-絡合物［35］。海水中鈾提取的重要方法是基于偕胺肟配體［－C（NOH）NH2］的功能化吸附劑進行吸附（見表5）。偕胺肟基吸附劑用于海水提鈾的機理是C＝N的成鍵電子和N—O鍵中氧原子上的孤對電子與鈾酰等金屬離子進行螯合［36-37］。目前，已有多種偕胺肟改性聚合物被用來選擇性地從海水中富集鈾，并取得可觀的吸附容量。

表5 海水中溴的主要提取工藝原理及優缺點Table 5 Main extraction process principles，advantages and disadvantages of Br from seawater

近年來，多孔材料如環糊精、金屬有機框架（MOFs）、共價有機框架（COFs）、多孔有機聚合物（POPs）等因具有優異的吸附性能和豐富的比表面積而被用作鈾吸附劑載體［38-39］。例如，偕胺肟功能化COFs 材料在模擬海水中的鈾吸附容量可達127 mg/g，理論上其在濃海水中具有更高的鈾吸附容量［40］。此外，偕胺肟修飾的多孔芳香族骨架（PAFs）材料由于形成了開放式結構，吸附劑上的偕胺肟基利用率更高，具有702 mg/g 的超高鈾容量。此類吸附劑與傳統聚合物吸附劑相比，吸附容量提高了16 倍，吸附率提高了7 倍。此外，PAFs 固體吸附劑能夠集成到各種設備中，從而實現從真實海水中鈾的高效提取，21 d 內的吸附容量可達到商業標準（6 mg/g）［41］。

由于鈾在海水中濃度極低，因此優化各類吸附劑的吸附動力學過程對實際吸附效果的影響非常重要。生物體內普遍存在的分型結構如血管等具有超高的流體輸送效率。YANG等［42］制備了分型結構聚合物膜并用于鈾的富集，膜中的大孔結構為鈾的輸送提供傳質通道，減小了傳質阻力，而遍布膜內部的微孔和小孔結構則提供了豐富的比表面積，從而增加了吸附活性位點，有效提高了吸附容量。結果表明，相對于僅有小孔和微孔結構的自聚微孔聚合物膜，具有分型結構的膜吸附容量可以提升20 倍，且在真實海水中四周的鈾吸附量可達9.03 mg/g，具有良好的實際應用前景。

吸附法是海水或濃海水提鈾的開發熱點。首先，面向工程化應用的海水提鈾材料和工藝仍面臨挑戰；雖然吸附劑的吸附容量有所突破，但是仍然需要提升。其次，如何在結構上優化吸附劑，以提升吸附動力學效率、縮短吸附平衡時間是新材料開發的另一個方向。再次，吸附劑材料的結構穩定性、循環使用性及在海水中的耐污染性是從經濟上衡量材料可否工程化應用的重要因素。

2.6 溴的提取

溴是重要的化工原料，被廣泛應用于阻燃劑、感光劑、醫藥中間體、農藥和染料等各個領域。地球上約99%的溴儲存在海洋中，因此溴素又被稱為“海洋元素”。為滿足經濟發展對溴需求的增長，亟需開發從海水或濃海水中提取溴的工藝技術，以解決中國溴素行業的可持續發展問題［43］。濃海水中溴含量是天然海水中的兩倍，合理高效地從濃海水中提取溴，不但可以增加海水淡化過程的附加值，降低海水淡化成本，也有助于提升海水資源的綜合利用水平，以減少海洋環境污染。

海水中溴的提取主要有3 種方法：水蒸氣蒸餾法、空氣吹出法、離子交換法（見表5）。其中，水蒸氣蒸餾法是應用較早的海水提溴方法。該方法使用Cl2直接將水中Br-氧化，再利用Br2和水的揮發性差異，采用水蒸氣蒸餾法將Br2蒸出。此方法雖然收率較高、工藝流程簡單，但需要較大能耗提供水蒸氣，且對低濃度溴含量海水的提取效果不佳［44］。

空氣吹出法是目前應用最廣泛的技術之一，中國約95%的溴產能采用此方法。其原理為：在含溴溶液中加酸后通入Cl2，Cl2將水中的Br-氧化為游離Br2；然后將含Br2水溶液通入吹出塔并從塔頂淋下，塔底通入壓縮空氣將揮發性Br2吹入吸收塔，Br2即可被吸附劑（酸、堿、SO2）吸收成為高濃度Br-富集液；富集液再通入Cl2或H2SO4使Br-再次氧化為Br2［45-46］。空氣吹出法是發展較早的溴提取方法，對原液中溴的自然濃度要求不高，被廣泛用于海水提溴。該工藝路線成熟，生產穩定，易于自動化控制。然而，該工藝設備投資和能耗較高，資源利用率較低，生產工藝和產品質量易受當地氣候條件的影響［47］。

離子交換樹脂法是另一種研究較為廣泛的溴富集技術［48］。其原理是利用離子交換樹脂的特性，將海水中的Br-與樹脂上的陰離子（如OH-）進行交換，從而將Br-富集在樹脂上。具體過程為：將海水流入離子交換樹脂柱或床層，樹脂上的陰離子交換基（如OH-）與水中的Br-結合，樹脂上的Br-濃度逐漸增加；當樹脂上的Br-濃度達到一定程度時，可以用鹽水或其他溶液將其洗出，從而得到富集的Br-。離子交換樹脂法具有操作簡單、富集效率高、溴純度高等優點，但也存在一些缺點，如成本較高、樹脂易受污染等。此外，由于海水中含有高濃度的Cl-和I-，其對Br-的選擇性是溴富集的重要影響因素［49］。

電化學氧化法是近期開發的一種海水提溴的方法，其主要過程為將濃海水作為電解液，利用三電極體系進行電解。在電解池中，陽極發生氧化反應將Br-氧化成Br2，同時在陰極上發生還原反應，將水分解成H2和OH-。通過控制陽極電位，可以實現對溴化物的選擇性氧化，從而提高溴的提取效率。該方法的原理是基于溴化物和氯化物的標準氧化還原電位之間的差異，通過控制陽極電位在這個差值范圍內，實現對Br-的選擇性氧化。相比傳統的酸化和氯氣氧化方法，電化學氧化法具有工藝簡單、生產清潔、能耗低等優點，且不需要使用氯氣等有害物質，因此具有更好的應用前景［43］。

3 現運行海水綜合利用項目簡介

山東海化集團在國內率先實現鹵水提溴—納濾獲得NaCl—生產純堿的綜合利用工藝（圖1），即鹵水首先經過提溴工藝獲得溴素，再經過納濾工藝將提溴后原水中大部分二價鹽離子去除，精制后透過液主要為純度較高NaCl 溶液，可直接用于純堿生產，同時納濾濃縮液則排入鹽場用于曬鹽［50-51］。該工藝中海水經過提溴、納濾分離后，納濾透過液和濃縮液均獲得進一步利用，提高了海水的資源化利用效率。

圖1 山東海化集團海水/鹵水綜合利用工藝Fig.1 Comprehensive utilization process of seawater/brine in Shandong Haihua Co.，Ltd.

河北某企業建立了萬噸級的濃海水制備Mg（OH）2工程，將濃海水與石灰乳Ca（OH）2反應獲得Mg（OH）2，且濃海水中高濃度SO42-與Ca2+生成副產物二水硫酸鈣，同時獲得高純度Mg（OH）2和副產物CaSO4，增加了企業經濟效益［52-53］。

天津國投津能發電有限公司（天津北疆電廠）建立了發電—海水淡化—濃海水制鹽—廢物資源化利用的循環經濟發展鏈（圖2）。利用發電機組余熱和低品位蒸汽用于海水淡化供能，淡化后的濃海水則引入漢沽鹽場制鹽，制鹽母液再用于生產溴素、氯化鉀、氯化鎂等鹽的生產，實現海水綜合利用的零排放工藝。

圖2 天津國投津能發電有限公司海水綜合利用工藝Fig.2 Comprehensive utilization process of seawater in Tianjin Sdic.Jinneng Electric Power Co.，Ltd.

4 總結與展望

海水是整個人類的資源寶庫，且全球海洋具有優異的自循環性，因此海洋資源可謂取之不盡、用之不竭。但對海洋資源的開發也需要遵循可持續發展的道路。基于膜法的海水淡化技術已成為從海水獲得淡水的主要方法。此外，海水中其他礦產資源也已被利用和開發。目前，已經產業化和正在產業化的海水資源主要有食鹽、溴、鎂、鉀和鋰，其他微量元素如鈾、銣、鍶、銫等的富集也正在積極開發。隨著陸地資源儲量的消耗和開發成本的增加，海水中硅等元素也逐漸展露出開發價值。

納濾或反滲透過程產生的濃海水由于其資源濃度較自然海水濃縮近一倍，因此對其開發利用具有更高的經濟價值。從濃縮海水中提取各種資源不僅成為學術界研究的熱點，而且因其廣闊的前景也引起了工業界的關注。盡管目前已有多種技術探索濃海水的綜合利用，但其實際工業化進程仍具有一定挑戰，特別是海水中濃度較低的離子。對于低濃度離子，吸附法因其工藝簡單、應用范圍廣泛、易于設計和操作簡單而更具優勢。美國、日本和中國已開發面向海水或濃海水中鈾提取的吸附劑。目前，對特種離子具有高度專一性的特種吸附劑的開發成為了研究的重點。此外，吸附劑在高濃度雜質離子存在下的吸附選擇性和吸附動力學機制，脫附過程和吸附劑再生性等的基礎研究將有助于開發更具經濟性的吸附劑。

由于濃海水的深度利用工藝發展較晚，針對濃水利用的各種工藝過程的詳細經濟評價仍有待明晰。目前對于濃海水的開發，仍然是專注于某一種或幾種資源成分。此外，多種工藝的耦合技術有望在濃海水離子的提取中體現其獨有優勢，具有很大的發展空間。盡管濃海水的綜合利用仍具有挑戰，但因其自身的可持續性和綠色過程，仍然是極具市場潛力和發展前景的技術。