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蒸馏法是最早采用的淡化方法，它的优点是结构较简单，操作容易，淡化水的水质好。多效蒸馏（ME）就是将前一个蒸发器蒸发出来的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽并在下一蒸发器中凝为蒸馏水。
其优点是传热系数高，动力消耗少，可提高浓缩比。但它的设备易结垢和腐蚀。闪蒸原理是当原料海水加热到一定温度后通过节流孔进入一个蒸发室，因该蒸发室压力控制在低于热海水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下，所以热海水急速部分气化，同时温度下降，产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。
以此原理为基础，多级闪蒸（MSF）是将热海水依次流经若干个压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温，海水浓度逐级增浓直到其温度接近（但高于）天然海水温度。该法造水比高，一般为8左右。但动力消耗大，运行费用高。压汽蒸馏（VC）是利用机械压缩机把蒸汽压缩，使之升压和升温（温度升高10℃左右），以作为加热和使海水蒸发的热源。
我国从1958年就开始从事用电渗析（ED）进行苦咸水淡化方面的研究。电渗析工作原理：在直流电场的作用下，水中离子透过具有选择性的离子交换膜而定向迁移，使电解质离子自水溶液中部分分离，以制取淡水。淡化水的成本,与电解质浓度成正比，电解质浓度高时，电流密度大，淡化吨水的成本也就高。
电渗析器的主要部件为阴、阳离子交换膜、隔板与电极。隔板构成的隔室为液流经过的通道，淡水经过的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室。把阴、阳离子交换膜与浓、淡水隔板交替排列，重复叠加，再加上一对端电极，就成了电渗析器。电渗析器有三种组装方式，为一级一段（产水量大，用于大中型）、一级多段（脱盐率较高，产水量小，用于中小型），和多级多段。有立式和卧式两种安装方式。
该法不需外部提供加热蒸汽，热效高，能耗低，结构紧凑。但这种方法造价较高，易腐蚀结垢，难大型化。一般来说，蒸馏法处理苦咸水的成本高于膜法，但它在处理高浓度苦咸水方面有一定优势。
例如：采用多级闪蒸方法处理塔里木沙漠油气田的地下苦咸水，该原水浓度为12×104ppm，处理装置为八级卧室结构，所有设备均置于一个活动房中，处理后的淡水浓度保持为20ppm。累计产淡水600t后，设备拆卸检查发现，加热器和冷凝器管束内外无结垢和结晶，但闪发室内壁结垢较重，其中最大的厚度为15nm。因闪发室内无换热面，结晶又可及时清除，所以对装置运行无多大影响。到目前为止，多级闪蒸是处理高浓度苦咸水一种有效的方法。若该法与发电厂联建，既能获得大量淡水，又可回收电厂余热，效益就更明显了。
