海水中各种化学元素的作用是什么?
钾是植物生长发育必不可少的一种重要化学元素,它是海洋宝库赐予人类的又一大宝物。海水中的钾盐资源非常丰富,但由于钾的溶解性低,在1升海水中仅能提取380毫克钾,而且钾与钠离子、镁离子和钙离子共存,要想它们分离并不容易,从而使钾的工业开采一直没有什么大的发展。目前,已有采用硫酸盐复盐法、高氯酸盐汽洗法、氨基三磺酸钠法和氟硅酸盐法等从制盐卤水中提取钾;采用二苦胺法、磷酸盐法、沸石法和新型钾离子富集剂从海水中提取钾。从可持续利用资源角度来看,开发海水钾资源的意义和前景都是非常远大的。
溴是一种贵重药品的主要组成部分,可以生产许多消毒药品。例如我们都很熟悉的红药水,就是溴与汞的有机化合物,溴还可以制成熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等。地球上99%以上的溴都分布在宽广的大海中,故溴有“海洋元素”的称号。19世纪初,法国化学家发明了提取溴的方法,这个方法也是目前为止工业规模海水提溴的有效方法。此外,树脂法、溶剂萃取法和空心纤维法这些提溴新工艺正在进一步研究中。溴的用途很广,但它含有一定的毒性,因此一些农药和防爆剂对它的使用都有严格的控制。
镁具有重量轻、强度高等特点,它不仅大量用于火箭、导弹和飞机制造业,还可以用于钢铁工业。镁作为一种新型无机阻燃剂,已被运用于多种热塑性树脂和橡胶制品的提取加工中。另外,镁还是组成叶绿素的主要元素,可以促进作物对磷的吸收。镁在海水中的含量仅次于氯和钠,位居第三,主要存在形式是氯化镁和硫酸镁。从海水中提取镁并不是一件困难的事,只要将石灰乳液加入海水中,沉淀出氢氧化镁,注入盐酸,再转换成无水氯化镁就能做到。运用电解海水的方法也可以从中得到金属镁。
铀是一种高能量的核燃料,是发展核武器和核能工业的重要原料。1000克铀所产生的能量相当于2250吨优质煤。陆地上的铀矿很稀少,而海水水体中含有几十吨的铀矿资源,约相当于陆地总储量的2000倍。海水提铀在技术上是完全可行的。
从20世纪60年代起,日本、英国、联邦德国等陆续开始从海水中提铀,并且逐渐总结出多种海水提铀的方法。以水合氧化钛吸附剂为基础的无机吸附剂的研究进展最快。现在人们评估海水提铀可行性的重要依据,仍是一种采用高分子粘合剂和水合氧化钻制成的复合型钛吸附剂。发展到今天,海水提铀已从基础研究转向开发应用研究。日本已建成年产10公斤铀的中试工厂,一些沿海国家也将建造百吨级或千吨级铀工业规模的海水提铀厂这一计划提到日程上。总的来说,从海水中提取铀的研究方兴未艾,从已有的研究成果来看,海水提铀有着良好的发展前途。
锂有着“能源金属”的美誉,是用于制造氢弹的重要原料,海洋中每升海水含锂15~20毫克,海洋中的锂储量估计有2400亿吨。随着受控核聚变技术的发展,同位素锂6聚变释放的巨大能量最终将为人类所用。锂也是生产电池的理想原料,含锂的铝镍合金在航天工业中占有重要位置。此外,锂在化工、玻璃、电子、陶瓷等领域也有着广泛的应用。全世界对锂的需求量正以每年7%~11%的速度增加,而陆地上锂的储量有限,因此海洋必定会成为开发锂的新领域。
重水在海洋中的含量也较大,是原子能反应堆的减速剂和传热介质,也是制造氢弹的原料,如果人类研究的受控热核聚变技术得到很好的解决,从海水中大规模提取重水的梦想将成为现实,从而大大造福于人类。
除了上述已经形成工业规模生产的多种化学元素外,海水还无私地奉献给人类其他微量元素,因此我们更应该珍惜海洋的赐予。
2019-10-26 广告